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工程测量 第四章(距离测量与直线定向)_图文

第四章

距离测量与直线定向

第一节 距离丈量
距离丈量是在地面点位标定后,采用丈量工具,沿两 点间的直线方向进行丈量的测距方法。

一、丈量工具
1、钢尺 2、皮尺 3、绳尺 4、标杆 5、测钎 6、垂球

二、直线定线

当两点间距比较远时,可以把直线分成几段来分别丈量。 这样就需要确定一系列的点,这些点都应该在所需要丈量 距离的两点的连线上。确定这些点的工作就是直线定线, 可用目测定线、仪器定线。 1、目测定线 1)两点间定线 ①在A、B处分别立标杆; ②甲退后到距A点一定距离处,瞄准B点; ③乙持标杆,在1点左右移动,直到甲认为在AB线上; ④依次定完其它点。 2)两点延长线上定线

2、仪器定线 仪器定线是采用经纬仪或其它仪器进行定线的方法。 如图采用经纬仪在AB直线上定C点的方法: 1)在A点安置经纬仪、整平; 2)B点处立标杆; 3)望远镜照准B点底部,制动经纬仪; 4)利用望远镜的十字竖丝指挥另一人,在AB线上左右移 动标杆,直到标杆与竖丝重合,钉木桩,再用经纬仪在木 桩上精确定出位置,钉铁钉。

三、距离丈量的一般方法
丈量工作要求尺子水平、尺子拉直、读数准确。 1、平坦地面的距离丈量 1)甲拉到尺子零点端,乙拉另一端; 2)甲在起点A,乙在定线人员的指挥下定出一尺段1点; 3)甲、乙往B点移动一尺段,定出2点; 4)依次定出其他点及最后不足一尺段的长度; 5)进行返测量: 6)计算; D ? n?l ? q 1
K ?

距离丈量的精度用相对误差表示K:

D均 D往 ? D返

2、倾斜地面的距离丈量 1)平量法 ①进行定线后将尺子拉平; ②一端对准高处地面,另一端吊一垂球,定点,量距; ③量下一段; ④返测; 2)斜量法 沿坡面测出斜距L、两点的高差h或地面的倾角,计算:
D? L2 ? h2

D ? L ? cos ?

四、钢尺量距的精密方法 1、定线打分段桩 1)在A点安置经纬仪,瞄准B点底部定线; 2)在AB线上按照比一尺段稍短的距离钉木桩; 3)用盘左、盘右定出两点; 4)取两点的的中点为标定桩点位。

2、丈量相邻桩定间的斜距 1)两人施加标准拉力拉尺对准A、1点; 2)一人指挥、记录、测量温度; 3)两人同时读数; 4)依次测量其他测段并返测。

3、测量相邻桩定间的高差 取测量前后的高差平均值。 4、成果计算 1)尺长方程式 钢尺在标准拉力下,尺长与温度的函数关系式:

lt ? lo ? ?lo ? ? (t ? to )lo
2)各段平距的计算:
①尺长改正 ②温度改正
?l ? ?lo l lo

?lt ? ? (t ? to )l
?l h h2 ? ? 2l

③倾斜改正
④改正后平距

d ? l ? ?ll ? ?lt ? ?lh
K ? 1 D均 D往 ? D返

3)计算总距离并评定精度

第二节 视距测量
视距测量是采用安设有视距丝的望远镜,配合视距尺 进行视距测量。在大比例尺地形图测量中,可采用水准尺 代替视距尺,其可以快速测定平距、高差。

一、视距测量原理
1、视线水平时的测距公式 由三角形相似:

?a ?b? F ? ?ABF
得: 得: 令: 得:
d f ? l ? d ? p f l p D ? f l ? f ? c p

f ? K , 又设f ? c ? q p

D ? K ?l ? q

现制造仪器时候多采用内对光望远镜,选择合适的透 镜焦距和透镜间距离,使q≈0,则 D ? K ? l 两点间高差: h ? i ? v

二、视线倾斜时的测距公式 由图中可知:
A? B? ? AB ? cos? ? l ? cos? 即 D? ? Kl ? cos? D ? D? ? cos? ? Kl ? cos2 ?

由三角形与弦定理得:

又由图中可知:
h ? h? ? i ? v h? ? D ? t an? h ? D ? t an? ? i ? v

实际测量时,可以将中丝切尺为i,这样公式简化为:
h ? D ? t an? HN ? HM ? h

三、视距测量的注意事项
1、作业前检查乘常数K; 2、读数时视距尺应竖直,最好采用有水准器的视距尺; 3、视线应距离地面一定距离,也不能过高; 4、读数时要尽量消除视差; 5、距离较远或竖直角太大时,更要注意经纬仪水准管气 泡的居中。

第三节 红外光电测距
一、测距仪的分类 1、按载波和光源的不同进行分类

二、按照测程分类 1、短程光电测距仪 测程<5km,测距中误差±(5mm+5D×10-6mm ) 2中程光电测距仪 5km <测程< 15km,测距中误差±(5mm+2D×10-6mm) 3、长程光电测距仪 测程 > 15km,测距中误差±(5mm+1D×10-6mm) 精密电磁波测距仪 ±(0.2mm+0.2D×10-6mm)
三、按测距精度分类(以1km的测距中误差表示) Ⅰ级:mD≤ ± 5mm;Ⅱ级: ± 5mm <mD≤ ± 10mm Ⅲ级: ± 10mm <mD≤ ± 20mm 测距仪的精度 m =A+BD

四、红外测距的基本原理 测距仪发射光波,到达反射镜后,将光波反射回仪器的接 收系统。则两点间的距离为:
1 D ? Ct 2

由于光波传播速度C很大,使得要求对时间t的测量精度非 常的高,这实际上无法办到。实际中采用相位测距技术。

五、红外测距仪的使用
1、开机; 2、输入当前环境温度; 3、输入当前环境气压; 4、输入新的棱镜常数; 5、测距。 6、测距仪与经纬仪的联结及光轴平行性的检查

半站仪

六、测距的误差来源及注意事项 1、误差来源 1)固定误差A; 2)与测距成比例的误差B; 3)操作中的误差。 2、注意事项 1)作业时要防止日晒、雨淋; 2)不要使测距仪对准太阳; 3)选择良好的观测气象条件; 4)运输、转移过程中,避免撞击。

第四节 直线定向

测量中,确定直线的方向,就是确定直线与参考零方 向直线的夹角。参考零方向就是标准方向,指向北方。

一、标准方向的分类
1、真子午线方向 真子午线就是地理子午线。真子午线方向就是通过地球表 面某点的真子午线的切线方向。 2、磁子午线方向 通过地球表面某点的磁子午线的切线方向,即磁针在该点 静止时的指向。 3、坐标纵轴方向 坐标纵轴方向是指高斯投影带中的中央子午线方向,一带 内各点的坐标纵轴方向互相平行,测量中使用的标准方向 为坐标纵轴方向。

二、直线方向的表示方法
1、方位角 从标准方向的北端起,顺时针方向到某直线转过的角度, 称为方位角α。以坐标纵轴方向为标准方向的方位角称为 坐标方位角,为0o~360o。 2、正反坐标方位角 若点M到N为正方向,直线 MN的坐标方位角αMN就称为 正方位角,则点N到M为反方 向,直线NM的坐标方位角 αNM就称为反方位角。

?正 ? ?反 ? 180

0

三、用罗盘仪测定直线的方向
用罗盘仪测定直线的方向是磁方位角。 1、罗盘仪的构造 1)罗盘 由磁针和刻度盘构成。由于我国位于北半球,为了消除磁 针北极受磁力下倾的影响,在磁针的南极绕有铜丝。刻度 盘逆时针方向注记0o~360o。 2)望远镜 望远镜和刻度盘连在一 起转动,其视准轴与刻 度盘上的0o和180o在一个 竖直平面内。 3)水准器和安平机构 用以安平罗盘和连接三 脚架。

2、直线的磁方位角测定 1)安置仪器 2)放下磁针 3)瞄准目标 4)读取读数 按照磁针的北端进行读数。 1 Am ? [ Am正 ? Am返 ? 180 0) ( ] 2 3、罗盘使用的注意事项 1)避免在高磁场范围使用; 2)观测时铁器不要接近仪器; 3)读数时眼睛的视线方向应与磁针在同一竖直面内; 4)仪器使用完毕,应制动顶针。

第五节 距离、方位角与坐标之间的关系
一、距离与坐标之间的关系

由地面A、B两点的坐标反算水平距离的计算公式为:

必考!

DAB ? ( X B ? X A ) ? (YB ? YA )
2

2

? ?X 2 ? ?Y 2

二、方位角与坐标的关系

两点方向的方位角计算与坐标及方向所指向的象限有关: 方位角的计算: 指向Ⅰ象限: 指向Ⅱ象限: 指向Ⅲ象限: 指向Ⅳ象限:
? AB
? arct an YB ? YA XB ? XA

必考!

0 ? AB ? 1 8 0 ? arct an

YB ? YA XB ? XA YB ? YA XB ? XA YB ? YA XB ? XA

0 ? AB ? 1 8 0 ? arct an

0 ? AB ? 3 6 0 ? arct an

坐标的计算: X B ? X A ? DAB ? cos? AB YB ? YA ? DAB ? Sin? AB

作业:

1)已知A点平面坐标为(213.562,349.098), B点平面坐标为(457.908,349.791),求αAB、 αBA及A、B两点间距离。
2)已知A点平面坐标为(333.582,269.598), αBA为130°10′25″,A、B间平距为123.156m, 求B点的坐标。


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