第三章距离测量和直线定向_工程测量

第三章距离测量与直线定向本章主要内容第一节钢尺量距第二节视距测量第三节直线定向第四节电磁波测距第五节全站型电子速测仪第一节钢尺量距一、量距工具1、钢尺2、钢尺量距的辅助工具辅助工具弹簧秤和温度计两点间目测定线二、钢尺量距的一般方法1、直线定线标定各尺段端点在同一直线上的工作称为直线定线。目测定线经纬仪定线经纬仪定线当直线定线精度要求较高时，可用经纬仪定线。2、平坦地面的量距平坦地面的距离丈量A、B两点间的水平距离为：为了校核、提高精度，还要进行返测，用往、返测长度之差与全长平均数D平均之比，并化成分子为1的分数来衡量距离丈量的精度。这个比值称为相对误差K：DqnlD式中：n—尺段数；l—钢尺的尺长；q—不足一整尺的余长。返往平均DDDK1平坦地区钢尺量距相对误差不应大于1/2000平量法若地面高低起伏不平，可将钢尺拉平丈量。3、倾斜地面丈量平量法斜量法斜量法当倾斜地面的坡度比较均匀时，可沿斜面直接丈量出AB的倾斜距离，测出地面倾斜角或AB两点间的高差，按下式计算AB的水平距离。cosDD22'hDD（3—3）或4、钢尺的检定由于钢尺材料的质量及制造误差等因素的影响，其实际长度和名义长度往住不一样，而且钢尺在长期使用中因受外界条件变化的影响也会引起尺长的变化。尺长方程000)(lttllltlt—温度为t时的钢尺实际长度；l0—钢尺的名义长度；△l—尺长改正值，即温度在时钢尺全长改正数；α—钢尺膨胀系数，一般取α=1.25×t0—钢尺检定时的温度；t—量距时的温度。0t式中:钢尺的检定方法(1)、比长检定法(2)、基线检定法5、钢尺量距精密方法（1/10000）精密量距结果应进行以下三项改正（1）、尺长改正lllld0l—全长改正数0l—名义长度0l—任一尺段（2）、温度改正lttlt)(0α—钢尺膨胀系数t—丈量时温度t0—标准温度（3）、倾斜改正lhlh22每一尺段改正后的水平距离为：htdlllld尺长误差温度误差拉力误差钢尺倾斜误差定线误差丈量误差6、钢尺量距误差及注意事项第二节视距测量一、视距测量原理视距测量是利用视距丝配合标尺读数来完成的。望远镜十字丝环视距丝１、视距测量原理对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为a，上丝在标尺上的读数为b，视距间隔l（l=a-b），则水平距离D有：（通常情况下k=100）lKlD100h2固定值（约34°23′）1a2a1b2b1v2vl2l112AD1D2ih22、视准轴水平时的距离和高差公式视准轴水平时的视距公式为：lKlD100测站点到立尺点的高差为：vihi—仪器高，是桩顶到仪器水平轴的高度；v—中丝在标尺上的读数。l12a2b2vl22h211a1b1vD1D2Aih23、视准轴倾斜时的距离和高差公式倾斜距离L为：cosKllKL2coscosKlLDviKlhviDh2sin21tan或水平距离D为：高差h为：oAiDaa´bBvb´Lh4、视距测量误差及注意事项1.读数误差2.标尺不竖直误差3.外界条件的影响视距测量差此外还有：标尺分划误差、竖直角观测误差、视距常数误差等。第三节直线定向确定直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。标准方向真子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向三种标准方向间的关系一、标准方向的分类1、真子午线方向通过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。真子午线的切线方向P1P22．磁子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。AP´PP—北极P´—磁北极3．坐标纵轴方向我国采用高斯平面直角坐标系，6°带或3°带都以该带的中央子午线为坐标纵轴，因此取坐标纵轴方向作为标准方向。xyoP1P2高斯平面直角坐标系1、真子午线方向是用天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的。陀螺仪GP1-2A2、磁子午线方向可用罗盘仪测定。DQL-1型森林罗盘仪DQL-1B型森林罗盘仪二、直线方向的表示方法1、方位角1）方位角的定义从直线起点的标准方向北端起，顺时针方向量至直线的水平夹角，称为该直线的方位角；其角值范围为0°~360°。212标准方向北端方位角222标准方向真子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向真方位角（A）磁方位角（Am）坐标方位角（α）2磁北真北坐标北AmAα12）几种方位角之间的关系mAAAmA磁偏角δ—真北方向与磁北方向之间的夹角；子午线收敛角γ—真北方向与坐标北方向之间的夹角。当磁北方向或坐标北方向偏于真北方向东侧时，δ和γ为正；偏于西侧时，δ和γ为负。2磁北真北坐标北AmAα1δγ2、象限角某直线的象限角是由直线起点的标准方向北端或南端起，沿顺时针或逆时针方向量至该直线的锐角，用R表示。直线R与α的关系O1O2O3O4（北）（西）y（东）（南）xoⅠⅣⅢⅡRO1RO3RO2RO4αO1αO2αO3αO41234αO1=RO1αO2=180°－RO2αO3=180°＋RO3αO4=360°－RO4第四节电磁波测距电磁波测距仪是用电磁波（光波或微波）作为载波传输测距信号以测量两点间距离的一种方法。电磁波测距仪的分类：1、光电测距仪（可见光、红外光、激光）2、微波测距仪（无线电波、微波）红外测距仪电磁波测距仪的优点：1、测程远、精度高。2、受地形限制少等优点。3、作业快、工作强度低。建筑工程测量中应用较多的是短程红外光电测距仪。光电测距仪是通过测量光波在待测距离D上往、返传播的时间t2D，计算待测距离D：式中：c—光波在空气中的传播速度D221ctD一、测距原理二、测距方法1、脉冲式脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测距离上往返传播的时间来计算距离。002fqqTtD：脉冲的振荡频率0fq：计数器计得的时钟脉冲个数计数器只能记忆整数个时钟脉冲，不足一周期的时间被丢掉了。测距精度较低，一般在“米”级，最好的达“分米”级。2、相位式相位式光电测距仪是将发射光强调制成正弦波的形式，通过测量正弦光波在待测距离上往、返传播的相位移来解算时间。将返程的正弦波以棱镜站为中心对称展开后的图形：）＋（＝NN2)2(2NfcD三、红外测距仪及使用1、ND3000红外相位式测距仪ND3000红外相位式测距仪2、REDmini2测距仪REDmini2测距仪反射棱镜与觇牌加常数K=L–L´（mm）乘常数R的单位是mm/km对于观测值为L´的距离，其常数改正值为：LRKLk四、距离计算：1、仪器常数改正（测距仪的乘常数R和加常数K）2、气象改正REDmini测距仪的气象改正公式为：LtPLt003661.013872.096.278式中：ΔLt——气象改正值，单位为mm；P——测站气压，单位为mmHg，1mmHg=133.322Pa；t——测站温度，单位为°C；L——距离，单位为km。3、倾斜改正cosLDL——经过常数改正和气象改正后的距；α——经纬仪测定的测线竖直角。防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。仪器长期不用时，应将电池取出。测线应离开地面障碍物一定高度，避免通过发热体和较宽水面上空，避开强电磁场干扰的地方。五、光电测距的注意事项镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰。应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测。第五节全站型电子速测仪电子速测仪又称全站型电子速测仪，简称全站仪，是光电测距仪与电子经纬仪及数据终端机（数据记录兼数据处理）结合的仪器。一、电子速测仪分类整体式组合式二、尼康DTＭ-532C电子全站仪三、全站仪的基本操作与使用方法3、水平角测量4、距离测量5、坐标测量1、测前的准备工作2、开机