第四章 距离测量及直线定向

2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室1工程测量B第4章距离测量与直线定向2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室2第4章距离测量与直线定向•距离测量是测量三项基本工作之一.•距离测量的方法主要有:1.钢尺(皮尺)量距.2.视距测量3.光电测距•要确定地面点的平面位置,还必须测定直线的方向,即直线定向2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室3视距测量图2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室4利用调制波波长测距B测距仪反光棱镜S电磁波测距电磁波测距图A2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室5第4章距离测量与直线定向§4.1钢尺量距§4.2视距测量§4.3红外线测距仪及全站仪§4.4直线定向2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室6§4.1钢尺量距1.钢卷尺尺长与规格：20米、30米、50米，钢质，涂塑或不涂塑。刻度与注记：毫米刻度，注记厘米、分米、米。零分划位置有不同，分刻线尺和端点尺两种。4.1.1量距用的工具:钢卷尺，花杆，测钎一般量距方法量距相对精度1200015000精密量距方法量距相对精度1100001400002.花杆定线用（量距时标定直线量距的前进方向）3.测钎量距时在地面标定尺段端点位置。2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室7端点尺刻线尺测钎花杆皮尺测绳钢卷尺2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室84.1.2直线定线1.两点间目估定线2.两点间互不通视定线3.经纬仪定线:如果量距要求的精度较高,可在其端点A安置经纬仪定线.2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室94.1.3丈量方法（往返丈量)）距离用下式计算：D=nl+Δl式中：l——整尺段的长度；n——丈量的整尺段数；l——零尺段长度。往返丈量较差D=D往-D返距离平均值D平=（D往-D返）相对误差K=ΔDD/1平211.在平坦地面丈量2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室102.倾斜地面丈量Dh(1)斜量法:地面坡度均匀，将量得的倾斜距离S归算成水平距离D。高差h用水准仪测定。ShDDSDhSDhh2222--或水平距离：(2)在倾斜地面平量2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室11量距相对精度可达11万14万。3.钢尺量距的精密方法精密量距时采取的措施：1.用检定过的钢尺；2.经纬仪定线；3.钉尺段桩(概量得)，用水准仪测量桩间高差；4.对钢尺施加固定拉力，并测量温度；5.对量距结果加三项改正数。2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室12三项改正数4.1.4钢尺量距的成果整理每尺段经改正后的水平距离：htdilllld总的水平距离：idD往2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室134.1.5钢尺检定目的：求得钢尺两端点刻划间的实际长度。方法：用钢尺对一段精确的标准长度进行丈量，从而求得钢尺的尺长改正数。该检定场地也称为“比尺场”。。。。。L比尺场示意图0——钢尺名义长(m)；t0——标准温度，一般取20℃；d——尺长改正值(mm)；t——丈量时温度(℃)——钢的膨胀系数，1.2×10-5/℃；1.尺长方程式：=0+d+(t-t0)×02008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室14§4.2视距测量4.2.1视距测量概述视距测量是一种间接测距方法;它利用望远镜内十字丝分划板上的视距丝及刻有厘米分划的视距标尺(地形塔尺或普通水准尺)，根据光学原理可以同时测定两点间的水平距离和高差.其中测量距离的相对误差约为1/300，低于钢尺量距；测定高差的精度低于水准测量;视距测量广泛用于地形测量的碎部测量中。2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室154.2.2视准轴水平时的视距计算公式AB为待测距离，在A点安置经纬仪，B点竖立视距尺，设望远镜视线水平，瞄准B点的视距尺，此时视线与视距尺垂直。2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室164.2.3三角高程测量公式(1)水平距离公式:(2)初算高差:(3)高差公式:2coscosKlLDsincossinKlLhABviKlhAB-2sin212008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室17§4.3红外测距的测距原理基本公式:tncDg021c0—光在真空中的速度ng—光在大气中传输的折射率Δt—光波在AB间往返传输时间2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室18§4.4直线定向4.4.1直线定向的概念•确定地面上两点之间的相对位置，仅知道两点之间的水平距离是不够的，还必须确定此直线与标准方向之间的水平夹角。•确定直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室19•标准方向的种类1．真子午线方向通过地球表面某点真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向，真子午线方向是用天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的。2．磁于午线方向磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向。磁子午线方向可用罗盘仪测定。2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室20•标准方向的种类3．坐标纵轴方向(中央子午线方向)第一章已述及，我国采用高斯平面直角坐标系，每一6°带或3°带内都以该带的中央子午线为坐标纵轴方向。因此，该带内直线定向，就用该带的坐标纵轴方向作为标准方向。如假定坐标系，则用假定的坐标纵轴(X轴)作为标准方向。2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室214.4.2表示直线方向的方法测量工作中，常采用方位角来表示直线的方向。由标准方向的北端起，顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角，其角值从0°~360°。由不同的标准方向所得到的方位角，分别为：真方位角：A磁方位角：Am坐标方位角：α标准方向OP2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室22•坐标方位角与磁方位角的关系若已知某点的磁偏角δ与子午线收敛角γ，则坐标方位角与磁方位角之间的换算式为mmmmAAAA-m—为磁坐偏角mA2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室23当标准方向为坐标纵轴(中央子午线)方向时，直线的方位角称为坐标方位角(，简称方向角)。XYABAB例1：已知CD=782024，JK=3261230，求DC，KJ：各点的坐标纵轴方向都是平行的，所以，一条直线有两个相差180的方位角，互称为正、反方位角。1、正、反方位角关系BAABBA=AB180解：DC=2582024KJ=14612304.4.3正、反坐标方位角及其推算2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室242312B1已知：AB=7620，B=18542，1=21108，2=15045求：B1、12、2312ABAB12B解：B1=BA+B=AB+B-180=7620+18542-180=820212=1B+1=B1-180+1=1131023=21+2=12-180+2=8355方位角推算公式：•方位角的推算-180nABij左-180nABij右如出现大于360应减去360如出现负值，应加上3602008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室254.4.4坐标正反算ABABABABABABABABDyyyDxxxsincos--AxBxOAyyxABxABABAByABDBy1、坐标正算：根据已知边长和方位角，由已知点坐标计算待定点坐标ABABABABxxyxxx2008年11月28日天津城市建设学院土木系测量教研室262、坐标反算：已知两点坐标反求某边的边长和方位角ABABABABABxxyyxy--arctanarctanAxBxOAyyxABxABABAByABDBy22)()(ABABAByyxxD--注：计算出的αAB，应根据ΔX、ΔY的正负，判断其所在的象限。