5第五章距离测量.ppt

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1、距离测量,山西大学环资院,测量学第五章,距离测量是测量的基本工作之一。 测量学中的距离是指两点间的水平直线长度（简称平距）。若测得的是倾斜距离（简称斜距）需将其改算为平距。,概述,A,B,C,按所用测距工具的不同，距离测量方法分为：钢尺量距、视距测量、电磁波（光电）测距、卫星测距 钢尺量距(直接量距)：利用钢尺直接测量。 特点：精度高、工效低、劳动强度大、受限于地形条件 视距测量(光学量距)：用有视距装置的仪器和标尺进行测量。特点：测量简便、受地形条件限制小、测程短、精度低,电磁波（光电）测距(物理量距)：利用光电测距仪通过测定电磁波在待测两点的往返时间计算距离的方法。 特点：测程长、精度高、

2、效率高 卫星测距：利用激光测距仪在地面上跟踪观测装有激光反射棱镜的卫星，测定测站到卫星距离的技术和方法。,本章重点,5.1 钢尺量距 钢尺量距工具、方法和钢尺检定 5.2 钢尺量距成果转化 将量距结果转化为实际水平距离的方法 5.3 视距测量 5.4 电磁波测距简介,5-1 钢尺量距,钢尺量距(steel tape measuring)就是利用具有标准长度的钢尺直接量测两点间的距离。 按丈量精度的不同，它分为一般量距和精密量距。一般量距读数至厘米，精度可达1/3000左右；精密量距读数至毫米，精度可达1/30000（钢卷带尺）及1/1000000（因瓦线尺）。,1、钢尺量距工具,（1）普通钢卷

3、带尺 普通钢卷带尺，尺宽1015mm，长度有20m、30m和50m数种，卷放在圆形盒或金属架上。,钢尺的分划： 一般量距：以厘米为基本分划； 精密量距：有的在尺端第一分米内刻有毫米分划，也有将整尺都刻出毫米分划的； 各分米及米级的分划线上均有数字注记； 按零点位置的不同可分为“端点尺”和“刻划尺”。,端点尺,刻划尺,端点尺,刻划尺,较精密的钢尺，制造时有规定的温度及拉力，在尺端刻有如“30m、20、100N”字样。它表示在检定该钢尺时的温度为20，拉力为100N，30m为钢尺刻线的最大注记值，通常称之为名义长度。,（2）钢尺量距的辅助工具 花杆：长约3m，涂有20cm红白相间的油漆，标定直线

4、测钎: 由直径为5mm的粗铁丝磨尖而成，长约30cm，用来标记所量尺段的起止点，并查记尺段数； 锤球 弹簧秤和温度计：控制拉力和测定温度。,（1）定点 （2）直线定线 当两个地面点之间的距离较长或地势起伏较大时，为使量距工作方便，把多根标杆标定在已知直线上，分成几段进行丈量。 （3）定线方式 目视定线：目测定线、逐渐趋近法定线 经纬仪定线,2、测量方法,目测定线 原理：三点一线 方法：由远及近,逐渐趋近法定线（直线两点不通视时采用） 定线要点： 由C、B定交点D1， 由D1A定交点C2， 逐渐趋近， 直到CDB 在一条直线上， 同时ACD也在 一条直线上， 则ACDB 同在一条直线上,A,C,

5、D,B,C2,D2,D1,C1,A,C,D,B,逐渐趋近法定线（直线两点不通视时采用） 定线要点： A、B C1 D1、E1 C2 D2、E2 C3 C D、E,A,C,D,B,C2,D2,D1,C1,A,C,D,B,E,E1,E,E2,C3,经纬仪定线法,经纬仪定线适用于钢尺量距的精密方法。,（1）整尺法（长距测量，一般为水平距离观测值） 定线方法：目测定线。 丈量方法：1）后拉尺员持钢尺零点一端，前拉尺员持钢尺末端并带一束测钎沿定线方向丈量；2）当后拉尺员将钢尺零点对准起点（或测钎）后，前拉尺员对准钢尺末端插入测钎；3）量完一尺段后，后拉尺员应将插在地上的测钎拔起。后拉尺员手中测钎数即为量

6、距的整尺段数n。最后不足一个整尺段的距离称为余长。,3、距离丈量,待测两点间的水平距离为：,DAB=n尺段数余长n*l+q,为了避免错误和提高丈量精度，一般应进行往返丈量。往返丈量的距离之差与距离全长之比，即为距离丈量的相对误差。 相对误差一般化为分子为1，分母为10的整数倍数的形式。一般要求相对误差不大于1/2000。 用相对误差表示距离丈量成果的精度。其值应满足限差要求。 丈量最终值：D平均。,（2）半尺法（短距测量，一般为斜距） 半尺法适用于较精密的距离丈量，一般用于短距测量 短距测量是指被测距离不大于整尺全长的量距工作 定线方法：经纬仪定线 半尺法测量精度一般均大于1/10000。,4

7、、钢尺检定,由于钢尺的制造误差及长期使用会产生变形等原因，钢尺的名义长度与实际长度会不一致，因而丈量之前必须对钢尺进行检定，求出它在标准拉力和标准温度下的实际长度，以便对丈量结果加以改正。 检定方法：平台法 钢尺捡定后，应给出尺长方程式。 尺长方程式：,名义长度,名义长度,实际长度,名义长度,尺长改正数,尺长改正数,膨胀系数,测量温度,测量温度,检定温度,实际长度,实际长度,名义长度,实际长度,名义长度,实际长度,尺长改正数,名义长度,实际长度,尺长改正数,名义长度,实际长度,膨胀系数,尺长改正数,名义长度,实际长度,lt 钢尺在温度t时的实际长度； l0钢尺的名义长度； l尺长改正数，等于钢

8、尺检定时读出的实际长度减去钢尺名义长度,即l=l-l0 ； 钢尺膨涨系数 t钢尺使用时温度 t0钢尺检定时的温度 （一般为20）,5-2 钢尺量距成果化算,精密量距中的量距结果需进行尺长改正、温度改正及倾斜改正。 尺长改正 Di-段距离的尺长改正数； D-丈量的距离； l0- 钢尺的名义长度； l- 钢尺的尺长改正数，l=l-l0 。,温度改正 钢尺长度受温度的影响会伸缩。当量距时的温度t与检定钢尺时的温度t0不一致时，需进行温度改正，则温度改正数为： Dt-段距离的温度改正数； D-丈量的距离； t- 丈量时的温度； - 钢尺的膨胀系数。,倾斜改正 若丈量的距离为斜 距，需将斜距化为平距，

9、则倾斜改正数为: 注：由于整尺法丈量得到的是水平距离的观测值，故不需要进行倾斜改正,经三项改正后的平距为,例5-1：整尺法测AB边长： D往289.32m， D返289.36m，t 往15 oC， t返10 oC，尺长方程式： 求AB边的水平距离及相对误差。 解：尺长改正 温度改正,课后作业,1、2、3,5-3 视距测量,视距测量 ：是利用测量仪器望远镜中的视距丝并配合视距尺，根据光学及几何测量原理，同时测定两点间的水平距离和高差的一种方法。 按测量精度可分为精密视距测量和普通视距测量；按视距装置可分为定角视距测量、定长视距测量和自动归算视距测量。 仪器：经纬仪（或水准仪）、视距尺,普通视距测

10、量与钢尺量距的比较 普通视距测量速度快、劳动强度小、受地形条件限制小 普通视距测量精度小，一般为1/300 常用于地形测图,视线水平时的视距测量原理,欲测定A、B两点间的水平距离，在A点安置经纬仪(或水准仪)，在B点竖立视距尺。,s,当望远镜视线水平时，视准轴与尺子垂直，望远镜调焦后，通过上、下两条视距丝m、n就可读得尺上M、N两点处的读数，两读数的差值L称为视距间隔或视距。f为物镜焦距，p为视距丝间隔，为物镜至仪器中心的距离，则A、B两点之间的平距D为 ： Ddf 由相似三角形MNF和mnF求得d为：,水平视距高差计算 两点间的高差为 h=i-s (式中i为仪器高，s为望远镜的中丝在尺上的读

11、数。),5-4 电磁波测距,电磁波（光电）测距(物理量距)：利用光电测距仪通过测定电磁波在待测两点的往返时间计算距离的方法。 与钢尺量距的繁琐和视距测量的精度低相比，电磁波测距具有测程长、精度高、操作简便、自动化程度高等特点。,五十年代研制成了光电测距仪。近年来，各类光电测距仪竞相出现，己在测量工作得到了普遍的应用。 光电测距仪所使用的光源主要有激光光源和红外光源 红外测距仪： 采用红外线波段作为载波的称为红外测距仪。 红外测距仪是以砷化稼(GaAs)发光二极管所发的荧光作为载波源。 GaAs发光二极管体积小，亮度高，功耗小，寿命长，且能连续发光，所以红外测距仪获得了迅速的发展。,光电测距原理

12、 光电测距是通过测量光波在待测距离上往返一次所经历的时间来确定两点之间的距离。 根据电磁波在大气中的传播速度c，则可算初待测距离D:,5-5 直线定向,确定地面两点的位置，不仅需要测量两点间的距离，还需要确定两点间直线的方向。 应以一个标准方向来确定该直线的方向。,测量学中的标准方向： 真子午线方向：过地球上某点的真子午线的切线方向 磁子午线方向：过地球上某点的磁子午线的切线方向 坐标纵轴方向：以高斯平面直角坐标系的中央子午线作为坐标纵轴的方向 这三种坐标方向线称为三北方向线,对于地面上不同的点，其三种坐标方向是否一致？,补充,真子午线：通过地面上一点及地球南北极的平面与地球表面的交线。 磁子

13、午线：通过地球某点及地球磁南极、磁北极的平面与地球表面的交线。,我们日常生活中的方向是什么方向？,如何利用手表和太阳确定方向？,将测定者所处的时间除以（小时计时法），再在表盘上找出商数的相应位置，然后将这个数字对准太阳，表盘上“”点所指的方向就是北方。 如上午点、除以，商为。将表盘上的“”对准太阳，“”的方向即为北方。下午点，则按点计算。 北半球和南半球用这种方法测出的方位正好相反 局限性：手表往往体现的不是实际所在经度的时间，只是其授时区的时间比如说一个人在大连，手表实际是北京时间，有误差。,小知识,1. 直线定向的方法 直线方向表示方法：方位角，即由标准方向的北端起，顺时针方向到某直线的水

14、平夹角。方位角取值：0360o 标准方向为真子午线方向，方位角称为真方位角A 标准方向为磁子午线方向，方位角称为磁方位角Am 标准方向为坐标纵轴方向，方位角称为坐标方位角,真方位角与磁方位角之间的关系 磁偏角 : 由于地球磁极与地球旋转轴的南北级不重合，因此过地面上某点的真子午线与磁子午线不重合，两者之间的夹角称为磁偏角，用表示。,磁子午线北端偏于真子午线以东为东偏（+），偏于真子午线以西为西偏（-）。 地球上不同地点的磁偏角不同,我国的磁偏角的变化在-10+6之间。 地球上的磁极不断变化，磁偏角 也在不断变化，故磁方位角的精 度较低。 直线的真方位角与磁偏角之间 的关系： A=Am+,问题：

15、对于地面上不同的点，是否相同？,真方位角和坐标方位角 地面上不同经度的子午线都会收敛于两极，故真子午线方向除了在赤道上的各点外，彼此都不平行。 子午线收敛角：地面上过两点的子午线方向的夹角 纬度越低，子午线收敛角 ； 赤道上，子午线收敛角为 。,越小,0,由于存在子午线收敛角，故各点坐标纵轴方向与子午线方向不重合，当坐标纵轴方向位于真子午线以东时，取“”，反之取“”。 真方位角和坐标方位角之间的关系： AAB=AB+,由于地面两点的真（磁）子午线不平行，存在子午线收敛角和磁偏角，同一条直线上各点的方位角不一致。 而直线上任意两点的坐标方位角一样，故测量工作中常用坐标方位角进行直线定向。,2.

16、正、反坐标方位角及其推算,直线AB的正方位角AB：过起点A的坐标纵轴的北方向与直线AB的夹角（顺时针）。 直线AB的反方位角BA：过终点B的坐标纵轴的北方向与直线BA的夹角（顺时针） 。,2. 正、反坐标方位角及其推算,正、反方位角相差 ，即,180o,A,B,A,B,测量工作中并不直接测定每条直线的坐标方位角，而是通过与已知点的连测，由各相邻边构成的角度经计算求得各边的坐标方位角。 步骤： （1）将线段首尾连接成折线（称为导线），并与已知边AB相连； （2）标出AB边的坐标方位角AB及相邻导线各点之间的转折角； （3）利用正反方位角和各点转折角推导出导线各边方位角。,A,B,1,2,3,4,x,AB,BA,B1,1,2,3,B,已知： ，求其他线段的方位角,AB,注：,取左角时 取右角时 左角：从左线段开始沿顺时针方向到右线段的夹角 右角：从右线段开始沿顺时针方向到左线段的夹角,练习,已知： AB=15o， B =40o, C= 60o，且求BC和CD,A,B,C,AB,D,B,作业：,1.已知：ABC中，AB =200，观测A=50，B=60，C=70 求: BC， CA和CB，AC 课后4,A,B,C,本 章 完,