第二章 距离测量与直线定向

第二章距离测量与直线定向第二章距离测量与直线定向2.1距离测量2.2直线定向2.1距离测量2.1.1测量工具2.1.2直线定线2.1.3钢尺量距2.1.4光电测距2.1.1测量工具主要包括：钢卷尺，布卷尺，光电测距仪等钢尺(steeltape)：钢尺是用钢制成的带状尺，宽度约10～15mm，厚度约0.4mm，长度有2m、20m、30m、50m等几种。钢尺有卷放在圆盘形的尺壳内的，也有卷放在金属尺架上的，钢尺的基本分划为厘米，在每厘米、每分米及每米处印有数字注记。根据零点位置的不同，钢尺有端点尺和刻划尺两种。端点尺是以尺的最外端作为尺的零点；刻线尺是以尺前端的一刻线作为尺的零点。其它辅助工具测钎(measuringrod)花杆(measuringbar)垂球(plumbbob)精密量距时还需要弹簧秤温度计尺夹。测钎用于标定尺段，花杆用于直线定线，垂球用于在不平坦地面丈量时将钢尺的端点垂直投影到地面直线定线：将分段点标定在一条直线上2.1.2直线定线（1）目测定线具体过程及注意事项：先在A、B点上竖立标杆，甲站在A点标杆后约一米处，指挥乙左右移动标杆，直到甲从在A点沿标杆的同一侧看到A、2、B三支标杆成一条线为止。同法可以定出直线上的其他点。两点间定线，一般应由远到近，即先定1点，再定2点。定线时，乙所持标杆应竖直，利用食指和姆指夹住标杆的上部，稍微提起，利用重心使标杆自然竖直。此外，为了不挡住甲的视线，乙应持标杆站立在直线方向的左侧或右侧。（2）经纬仪定线经纬仪定线适用于钢尺量距的精密方法。将经纬仪安置在A点，用望远镜纵丝瞄准B点，制动照准部，望远镜上下转动，指挥在两点间某一点上的助手，左右移动标杆，直至标杆像为纵丝所平分。为减小照准误差，精密定线时，可以用直径更细的测钎或垂球线代替标杆。具体过程注意事项2.1.3钢尺量距（1）平坦地面的距离丈量•在平坦地面丈量距离时，可把尺子放在地面上进行•丈量至少往返测各一次•一般由两人进行•量距精度以相对误差表示，并将其换算为分子为1的分数形式，精度一般不低于1/2000•|往测–返测|/往返均值=1/M•如果量距的相对较差没有超过规定，可取距离往返丈量的平均值作为两点间的水平距离。AB例：如图测量结果为：整尺段数为3，50m钢尺。余长:往测24.890m,返测24.840mD=nL0+△L0往测距离为：174.890m,返测为174.840m相对误差为：|174.890-174.840|/174.865=1/3500＜1/2000|往测–返测|/往返均值=1/M平均为174.865m（2）倾斜地面的距离丈量1）平量法如果地面起伏不大时丈量时将尺子一端抬高，并用目估法使尺子大致水平，然后用测钎将尺子的端点投到地面上。将量得的各段水平距离求和即为所量距离。沿倾斜地面丈量距离，当地势起伏不大时，可将钢尺拉平丈量。丈量由A点向B点进行，甲立于A点，指挥乙将尺拉在AB方向线上。甲将尺的零端对准A点，乙将钢尺抬高，并且目估使钢尺水平，然后用垂球尖将尺段的末端投影到地面上，插上测钎。若地面倾斜较大，将钢尺抬平有困难时，可将一个尺段分成几个小段来平量，如图中的ij段。2）斜量法当倾斜地面的坡度比较均匀时，可以沿着斜坡丈量出AB的斜距L，测出地面倾斜角α或两端点的高差h，然后按下式计算AB的水平距离D2.1.4光电测距光电测距仪:以激光和红外光为载波的测距仪微波测距仪:以微波为载波的测距仪光电测距仪:通过测定光波在两点间传播的时间来计算距离按测定传播时间方式的不同，可分为相位式测距仪和脉冲式测距仪；按测程的大小，可分为远程(20km以上)、中程(5-20km)和短程(5km以下)三类。DD=ct/2（一）相位式光电测距仪的基本原理加常数C0(mm)，乘常数R（mm/km）△DK=C0+RSeg.仪器标称精度：5mm+3×10-6（二）测距仪常数2.2直线定向直线定向:确定一直线与标准方向间水平夹角的大小。2.2.1标准方向的种类2.2.2表示直线方向的方法2.2.3罗盘仪及其使用方法2.2.1标准方向的种类1、真子午线方向(真北方向)地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向。真子午线北端所指的方向为真北方向，它可以用天文观测的方法来确定，或陀螺经纬仪测定。2、磁子午线方向(磁北方向)地球表面某点上静止磁针所指的方向为该点的磁子午线方向。磁针北端所指的方向为磁北方向，可用罗盘仪测定。•测量上的标准方向有三个，通常称为“三北方向”。3、坐标纵线方向(坐标北方向)测量工作中采用高斯直角坐标系，坐标纵线北端所指的方向为坐标北方向。如采用假定坐标系，则用假定的坐标纵轴作为标准方向。磁偏角：某点的磁子午线方向和真子午线方向间有一夹角，这个夹角称为磁偏角，用δ表示。磁子午线偏向真子午线以东为东偏，δ为正，以西为西偏，δ为负，如图所示。我国各地磁偏角的变化范围大约在-10°～6°之间。磁偏角的大小随地点的不同而变化，就是在同一地点因受外界条件的影响，也会有变化。所以，采用磁子午线方向作为标准方向，其精度是比较低的。子午线收敛角：地球表面某点的真子午线方向与该点坐标纵线方向之间的夹角，称为子午线收敛角，用γ表示。坐标纵线偏向真子午线以东为东偏，以西为西偏，东偏为正，西偏为负，如图所示。2.2.2表示直线方向的方法（1）方位角定义：由标准方向的北端顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角。方位角的变化范围是0°～360°。如图所示，直线OA、OB、OC、OD的方位角分别为30°、150°、210°、330°。由于选择的标准方向不同，方位角有不同的定义。真方位角：以真子午线方向为标准方向的，称为真方位角，用A表示；磁方位角：以磁子午线方向为标准方向的，称为磁方位角，用Am表示。坐标方位角：以坐标纵线为标准方向的，称为坐标方位角，简称方位角，用α表示。三种方位向之间的关系为：见下图所示A=Am+δA=α+γ式中：δ、γ东偏时取正号，西偏时取负号测量中多用坐标方位角表示直线在平面中的方向，若以后不加说明，所用方位角均指坐标方位角。由于任何地点的坐标纵线都是平行的，因此，任何直线的正坐标方位角(αAB)和它的反方位角(如αBA)均相差180°即：αAB=αBA±180°αBA＞180°，公式中右端取“-”号；若αBA＜180，公式中右端取“+”号。见图示αAB=αAB±180°（1）象限角定义：直线与标准方向线所夹的锐角称为象限角。象限角的取值范围为0°-90°R表示平面直角坐标系分为四个象限，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示。由于象限角可以自北端或南端量起，所以表示直线的方向时，不仅要注明其角度大小，而且要注明其所在象限。如上图所示，OA、OB、OC、OD分别位于四个象限中，其名称分别为北东(NE)、南东(SE)、南西(SW)、北西(NW)方位角和象限角可以互相换算，换算方法：象限名称由方位角α求象限角R由象限角R求方位角αⅠ北东（NE）R=αα=RⅡ南东（SE）R=180°-αα=180°-RⅢ南西（SW）R=α-180°α=180°+RⅣ北西（NW）R=360°-αα=360°-R2.2.3罗盘仪及其使用方法要想随时随地确定出过地面某点的真子午线方向是非常困难的，而磁子午线方向却可由装有磁针的罗盘仪（简称罗盘）迅速地定出。因此，罗盘在线路踏勘、森林普查、地质调查以及在独立测区控制网的定向中得到广泛应用。罗盘仪的式样很多，但构造大同小异，主要部件有磁针、刻度盘和瞄准设备等，如下图所示为一地质罗盘。（1）罗盘仪的构造如图，欲用方位罗盘测定直线AB的磁方位角，首先将罗盘水平放置于直线的起点A，然后转动罗盘，利用瞄准设备瞄准直线终点B，待磁针静止后，即可在刻度盘的磁针处读数，所得读数即为该直线的磁方位角。（2）罗盘仪的使用方法（3）罗盘仪的使用的注意事项（1）读数前，应认清磁针的南北端；（2）读数时，应等待磁针稳定后再读数，并要正视读数，不可斜视；（3）一般应以磁针北端读数为准，但为了抵消罗盘偏心差，可以同时读南北两端所指的读数，最后取平均值；（4）罗盘不使用时，应将磁针升起固定；（5）身边勿带有吸引磁针的物体。陀螺经纬仪