距離測(cè)量與直線定向市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、第4章 距離測(cè)量與直線定向4.1 直接量距工具4.2 卷尺量距辦法4.3 視距測(cè)量4.4 電磁波測(cè)距4.5 直線定向土建工程測(cè)量第1頁(yè)第1頁(yè)4.1 直接量距工具 鋼尺、皮尺、玻璃纖維卷尺。鋼尺或玻璃纖維卷尺皮尺土建工程測(cè)量第2頁(yè)第2頁(yè)測(cè)釬：用于標(biāo)定尺段起、終點(diǎn)輔助工具 標(biāo)桿（花桿）：用于標(biāo)定直線彈簧秤、溫度計(jì)土建工程測(cè)量第3頁(yè)第3頁(yè)(1)定義：在待測(cè)兩點(diǎn)直線上標(biāo)定若干點(diǎn)，以便分段丈量，此項(xiàng)工作稱為直線定線。(2)辦法：目估定線法4.2 卷尺量距辦法AB甲乙4.2.1直線定線第4頁(yè)第4頁(yè)過(guò)山頭定線ABAB甲乙甲1乙1甲2乙2甲乙 甲、乙兩人互相指揮，逐步到達(dá)A、B連線上，數(shù)學(xué)上稱為逐步趨近法。土

2、建工程測(cè)量第5頁(yè)第5頁(yè)4.2.2 普通量距辦法測(cè)釬鋼尺長(zhǎng)度余長(zhǎng)1.平坦地面量距辦法土建工程測(cè)量第6頁(yè)第6頁(yè) 2.傾斜地面量距辦法辦法：(1) 斜量法(2) 平量法土建工程測(cè)量第7頁(yè)第7頁(yè)4.2.3鋼尺檢定與尺長(zhǎng)方程式 1.鋼尺檢定 鋼尺尺面上注記長(zhǎng)度（如30m、50m等）叫名義長(zhǎng)度。由于材料質(zhì)量、制造誤差和使用中變形等原因影響，使鋼尺實(shí)際長(zhǎng)度與名義長(zhǎng)度常不相等。 為了確保量距結(jié)果質(zhì)量，鋼尺應(yīng)定期進(jìn)行檢定。鋼尺檢定應(yīng)送計(jì)量單位或設(shè)有比長(zhǎng)臺(tái)測(cè)繪單位檢定，求出被檢尺實(shí)際長(zhǎng)度和尺長(zhǎng)方程式。 檢定后給出尺長(zhǎng)方程式，比如 土建工程測(cè)量第8頁(yè)第8頁(yè)2.鋼尺尺長(zhǎng)方程式 鋼尺在量距時(shí)實(shí)際長(zhǎng)度與其名義長(zhǎng)度、量距溫

3、度關(guān)系方程式。式中：-溫度為t時(shí)鋼尺實(shí)際長(zhǎng)度-鋼尺名義長(zhǎng)度-鋼尺膨脹系數(shù)。即溫度升降1度1米鋼尺伸縮長(zhǎng)度 其值普通為 1.1510-5 1.2510-5-鋼尺檢定期溫度-量距時(shí)溫度-鋼尺尺長(zhǎng)更正 l=l-l0 l 鋼尺在溫度t0時(shí)長(zhǎng)度比如土建工程測(cè)量第9頁(yè)第9頁(yè)4.2.4 精密量距法 1. 精密量距環(huán)節(jié)(1)定線：用經(jīng)緯儀定線 。 土建工程測(cè)量第10頁(yè)第10頁(yè) (2)量距： 用串尺法，每尺段串動(dòng)尺子量3次，用彈簧秤控制拉力，并讀丈量時(shí)溫度。 (3)測(cè)量各樁頂高差： 用水準(zhǔn)測(cè)定高差，以便作傾斜更正。A、B之間距離=前端尺讀數(shù)b-后端尺讀數(shù)a第11頁(yè)第11頁(yè)(a)對(duì)每尺段都要作三項(xiàng)更正傾斜更正溫度

4、更正尺長(zhǎng)更正 更正后距離： (4)量距結(jié)果整理將更正后各尺段長(zhǎng)相加便得距離全長(zhǎng)(b)量距精度計(jì)算：往返較差相對(duì)誤差：(恒為負(fù))第12頁(yè)第12頁(yè)【例】 檢定30m鋼尺實(shí)際長(zhǎng)度為30.0025m，檢定期溫度t。為20，用該鋼尺丈量某段距離為 120.016m，丈量時(shí)溫度t為28，已知鋼尺膨脹系數(shù)為1.2510-5，求該鋼尺尺長(zhǎng)方程式和該段實(shí)際距離為多少？ 解： 依據(jù)給定已知數(shù)據(jù)可寫出尺長(zhǎng)方程式： l t =30+0.0025+1.2510 -530 (t-20) 該段實(shí)際距離： D=120.016+ld+lt =120.016+ (0.0025/30)120.016+1.2510-5(28- 20

5、) 120.016 =120.038m 第13頁(yè)第13頁(yè)鋼尺編號(hào)：NO:11 鋼尺膨脹系數(shù)：0.000012 鋼尺檢定期溫度 t0：20 鋼尺名義長(zhǎng)度 l0：30m 鋼尺檢定長(zhǎng)度l：30.0025m 鋼尺檢定期拉力：100N 尺段編號(hào)實(shí)測(cè)次數(shù)前尺讀數(shù)(m)后尺數(shù)讀 (m)尺段長(zhǎng)度(m)溫度 高 差(m)溫度更正(mm)尺長(zhǎng)更正(mm)傾斜更正(mm) 改后尺段長(zhǎng) (m) A1129.93600.070029.866025.8-0.152+2.1+2.5-0.429.86942 400 755 6453 500 850 650平均29.8652總和198.2838精密量距統(tǒng)計(jì)計(jì)算表土建工程測(cè)量第

6、14頁(yè)第14頁(yè)(1)定線誤差:所量為折線，結(jié)果偏大。目估定線偏差0.1m，影響極小。(2)尺長(zhǎng)誤差：高精度量距應(yīng)加尺長(zhǎng)更正。(3)溫度測(cè)定誤差：應(yīng)測(cè)定鋼尺本身溫度。(4)拉力不均勻誤差：高精度量距應(yīng)使用彈簧稱控制拉力。(5)鋼尺傾斜誤差：高精度量距應(yīng)加傾斜更正。(6)鋼尺對(duì)點(diǎn)及讀數(shù)誤差：誤差性質(zhì)是屬偶然誤差，丈量時(shí)應(yīng)認(rèn)真，采用多次丈量。4.1.5 鋼尺量距誤差及注意事項(xiàng)返回第15頁(yè)第15頁(yè) 視距測(cè)量是利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)視距裝置配合視距尺，依據(jù)幾何光學(xué)和三角測(cè)量原理，同時(shí)測(cè)定距離和高差辦法。4.2視距測(cè)量土建工程測(cè)量第16頁(yè)第16頁(yè)從圖中AFBaFb可得圖中望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸垂直于標(biāo)尺，L1為物鏡，其焦距為

7、f1，L2為調(diào)焦透鏡，焦距為f2，調(diào)整L2能夠改變L1與L2之間距離e。圖中虛線表示透鏡L稱等效透鏡，它是L1與L2兩個(gè)透鏡共同作用結(jié)果。等效透鏡焦距f，經(jīng)推算得： ，稱之為等效焦距。改變e值，就可改變等效焦距，從而使遠(yuǎn)近不同目標(biāo)清楚地成像在十字絲平面上。式中f為等效焦距，l為視距尺間隔，p為上下絲間距。 儀器豎軸至標(biāo)尺距離D為 D=d+f1+ 令， 稱視距乘常數(shù)；f1+=C，稱視距加常數(shù)。在設(shè)計(jì)時(shí)可使K=100，C=0，則視距公式現(xiàn)為土建工程測(cè)量第17頁(yè)第17頁(yè)2.傾斜地視距測(cè)量水平距D公式：高差h公式：h=Dtan項(xiàng)稱初算高差i 為儀器高v為中絲高K為視距常數(shù)，K=100l為尺間隔，上下絲

8、讀數(shù)差, 即 l=MNa為豎角土建工程測(cè)量第18頁(yè)第18頁(yè)視 距 測(cè) 量 實(shí) 習(xí) 記 錄 表測(cè)站名稱： A 儀器高： 1.40m 測(cè)站高程： 50.00m 班級(jí)： 小組： 52.0352.00 883018測(cè)點(diǎn)名稱測(cè)量次數(shù)豎盤位置標(biāo) 尺 讀 數(shù)尺間隔L豎 盤 讀 數(shù) 指標(biāo)差x 豎角 水平距離D高差h 上 絲 下 絲 中 絲B1L1.7911.0091.4000.782-21+1 29 2078.15+2.03R1.7921.0101.40027129002L2.3921.6092.0000.783 880512-24+1 54 2478.21+2.00R2.3931.6102.00027154

9、00高 程H闡明：第1次，中絲對(duì)標(biāo)尺儀器高位置觀測(cè)， 第2次，中絲對(duì)標(biāo)尺 2米位置觀測(cè)。第19頁(yè)第19頁(yè)4.3.3 視距測(cè)量誤差及注意事項(xiàng)1.視距測(cè)量誤差（1）讀數(shù)誤差 尺間隔由上下絲讀數(shù)之差求得，計(jì)算距離時(shí)用尺間隔乘100，因此讀數(shù)誤差將擴(kuò)大100倍影響所測(cè)距離。即讀數(shù)誤差為1mm，影響距離誤差為0.1m 。（2）標(biāo)尺傾斜誤差（3）豎角測(cè)量誤差 豎角測(cè)量誤差對(duì)距離影響不大，對(duì)高差影響較大，每百米高差誤差3cm。 依據(jù)分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，視距測(cè)量精度普通約達(dá)1/300 第20頁(yè)第20頁(yè)(2)按測(cè)程分類4.4 光電測(cè)距4.4.1光電測(cè)距概況 (1)按載波分類激光測(cè)距儀紅外測(cè)距儀微波測(cè)距儀鋼尺量距

10、勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，精度不高。光電測(cè)距儀含有測(cè)程遠(yuǎn)、精度高、作業(yè)速度快等長(zhǎng)處。光電測(cè)距第21頁(yè)第21頁(yè) 1、脈沖法測(cè)距：直接測(cè)定光脈沖在測(cè)線兩端往返傳播時(shí)間t，求出距離D辦法。4.4.2 光電測(cè)距原理(3)按測(cè)距精度分：級(jí)：mD5mm級(jí)：5mm mD 10mm級(jí)：10mm第22頁(yè)第22頁(yè)AB紅外光電測(cè)距儀脈沖法原理圖測(cè)距公式：式中：c=c0/n，C0 為光在真空中速度，n 為大氣折射率，t 為發(fā)射脈沖與接受脈沖時(shí)間差。第23頁(yè)第23頁(yè) 光電測(cè)距儀調(diào)制電磁波反射鏡反射波AB相位法測(cè)距公式：2、相位法測(cè)距第24頁(yè)第24頁(yè)相位法測(cè)距公式 設(shè)測(cè)距儀在A點(diǎn)發(fā)出調(diào)制光，被B點(diǎn)反光鏡反射后，又回到A點(diǎn)所

11、通過(guò)時(shí)間為t。設(shè)AB距離為D，調(diào)制光往返通過(guò)2D路程，調(diào)制光周期為2，它波長(zhǎng)為，接受時(shí)相位比發(fā)射時(shí)相位延遲了，波個(gè)數(shù)為/ 2，它必定包括整波N及尾數(shù)N數(shù)，則式中相稱于測(cè)尺長(zhǎng)，令其等于LS，則D= LS(N+ N)2 BA2DA第25頁(yè)第25頁(yè)DADR中國(guó)常州大地測(cè)距儀廠4.4.3 D3030E紅外光電測(cè)距儀第26頁(yè)第26頁(yè) D3030E各部件名稱第27頁(yè)第27頁(yè)第28頁(yè)第28頁(yè)D3030E鍵盤圖第29頁(yè)第29頁(yè)南方測(cè)距儀操作鍵盤POWER-電源開(kāi)關(guān)V/H-天頂距、水平角輸入鍵 T/P/C-溫度、氣壓、棱鏡常數(shù)輸入鍵 SIG-電池電壓、光強(qiáng)顯示鍵 AVE-單次測(cè)量、平均測(cè)距鍵 MSR-連續(xù)測(cè)距鍵

12、 ENT-輸入、清除輸入X.Y. Z-測(cè)站三維坐標(biāo)輸入 X/Y/Z-顯示目的三維坐標(biāo)S/H/V-S斜距、H平距、V高差 SO-定線放樣預(yù)置TRK- - 跟蹤測(cè)距 RST-照明開(kāi)關(guān)、復(fù)位第30頁(yè)第30頁(yè)單棱鏡三棱鏡(A)(B)(C)(D) 反射棱鏡第31頁(yè)第31頁(yè)4.4.4 測(cè)距儀測(cè)距精度公式 1. 測(cè)距儀標(biāo)稱精度公式是： mD=(a+bD) 式中a為固定誤差，b為百分比誤差，a以mm為單位， b 以mm/km為單位, D以km為單位距離，或?qū)懗桑?mD=(a+bppmD) 式中ppm為百萬(wàn)分之一，即10-6。比如：某測(cè)距儀精度公式為 mD=(5mm+5ppmD)則表示該儀器固定誤差為5mm，百

13、分比誤差為510-6。若用此儀器測(cè)定1km距離，其誤差為 mD=(5mm+510-61km)= 10mm。第32頁(yè)第32頁(yè)2.光電測(cè)距誤差 主要有三種：固定誤差，百分比誤差及周期誤差。 (1)固定誤差：它與被測(cè)距離無(wú)關(guān)，主要包括儀器對(duì)中誤差、儀器加常數(shù)測(cè)定誤差及測(cè)相誤差。測(cè)相誤差主要有數(shù)字測(cè)相系統(tǒng)誤差、照準(zhǔn)誤差和幅相誤差。 (2)百分比誤差：它與被測(cè)距離成正比，主要包括： 大氣折射率誤差，在測(cè)線一端或兩端測(cè)定氣象原因不能完全代表整個(gè)測(cè)線上平均氣象原因。 調(diào)制光頻率測(cè)定誤差，調(diào)制光頻率決定測(cè)尺長(zhǎng)度。 (3)周期誤差：由于送到儀器內(nèi)部數(shù)字檢相器不但有測(cè)距信號(hào)，尚有儀器內(nèi)部竄擾信號(hào)，而測(cè)距信號(hào)相位隨

14、距離值在0360內(nèi)改變。因而合成信號(hào)相位誤差大小也以測(cè)尺為周期而改變，故稱周期誤差。 第33頁(yè)第33頁(yè) 4.5.1. 原則方向種類 (1)真子午線方向： 地面某點(diǎn)指向地球北極方向。 (2)磁子午線方向：磁針自由靜止時(shí)，北端所指方向。 (3)坐標(biāo)縱軸方向：高斯克呂格平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)縱軸方向。4.5 直線定向 擬定某直線與原則方向之間關(guān)系稱為直線定向。真子午線：地球某點(diǎn)P與地球真南北極所作平面與地球面 交線。真子午線方向：通過(guò)某點(diǎn)其真子午線切線方向。第34頁(yè)第34頁(yè)磁子午線：地球某點(diǎn)與地磁南北極所作平面與地球面交線。磁子午線方向：通過(guò)某點(diǎn)其磁子午線切線方向。 磁針北端所指方向偏于真子午線方向東稱

15、為東偏，要求為正；偏于西則稱為西偏，要求為負(fù)。 我國(guó)磁偏角基本在 +6和10之間。北京地域磁偏角為西偏，約-5 -6。第35頁(yè)第35頁(yè)(1)方位角： (a)定義：從原則方向北端 開(kāi)始順時(shí)針?lè)较蛑?該直線 水平角， 稱為該直線方位 角。用A表示。 (b)特點(diǎn)：從原則方向北端起； 順時(shí)針； 方位角范圍：0360。 4.5.2 直線方向表示辦法01234A01A02A03A04NS第36頁(yè)第36頁(yè)(2)方位角種類： 真方位角A真、磁方位角A磁、坐標(biāo)方位角 12真方位角與磁方位角關(guān)系： A真=A磁+ 為磁偏角, 東偏為+ ,西偏為-A真磁北東偏為+西偏為-A磁真北第37頁(yè)第37頁(yè)坐標(biāo)方位角第38頁(yè)第3

16、8頁(yè)關(guān)于子午線收斂角式中 L-A、B兩點(diǎn)距離（緯線長(zhǎng)） j-A、B兩點(diǎn)平均緯度 R-地球半徑 =206265第39頁(yè)第39頁(yè)子午線收斂角 ：某點(diǎn)軸北方向與該點(diǎn)真北方向夾角。軸北偏東為正，偏西為負(fù)。A真=+A=Am+Am+ = + = Am+ = Am+ m磁偏角磁坐偏角坐標(biāo)方位角第40頁(yè)第40頁(yè)(2)象限角： 定義：從原則方向北端或南端開(kāi)始，順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)?向至該直線 水平角，稱為該直線象限角。用R表示。特點(diǎn)： (a)象限角范圍：090， 并需注明象限名稱。比如NE 30 , SW 40 。 (b)從原則方向北端或南端起算。 (c)順時(shí)針或逆時(shí)針。01234R01R02R03R04NSEW(3)方位角與象限角關(guān)系：象限：R=A象限：R=180-A象限：R=A-180象限：R=360-A第41頁(yè)第41頁(yè)4、正反方位角關(guān)系： A反=A正180注意：正反方位角是相對(duì)某方向直線而言，僅是相對(duì)概念。 比如左圖：A正，相對(duì)1-2是正方位角，而對(duì)于2-1來(lái)說(shuō)它 是反方位角。第42頁(yè)第42頁(yè)羅盤儀結(jié)構(gòu)3.羅盤儀及其使用第43頁(yè)第43頁(yè)090180270A12N測(cè)站2測(cè)站1NS磁