距離丈量-杜春玲課件講解

教學課件鋼尺量距與直線定向陜西職業(yè)技術學院：杜春玲01

鋼尺量距02視距測量03直線定向04坐標正反算05電磁波測距目錄CONTENTS01鋼尺量距

距離測量的主要任務是測量水平距離。

水平距離是指地面上兩點垂直投影在同一水平面上的直線距離。

直線定向是確定兩點間相對位置關系的必要環(huán)節(jié)。鋼尺量距距離測量的方法:鋼尺量距光電測距儀測距視距測量鋼尺量距一、量距的工具1.鋼尺

根據(jù)尺的零點位置不同，有端點尺和刻線尺之分。2.測桿3.測釬4.錘球、彈簧秤和溫度計鋼尺量距二、直線定線

水平距離測量時，當?shù)孛嫔蟽牲c間的距離超過一整尺長時，或地勢起伏較大，一尺段無法完成丈量工作時，需要在兩點的連線上標定出若干個點，這項工作稱為直線定線。

按精度要求的不同，直線定線分為：目估定線經(jīng)緯儀定線鋼尺量距目估定線方法：AABB12345經(jīng)緯儀定線方法：直線定線:AABB12345三、鋼尺量距的一般方法1．平坦地面上的量距方法式中

n—整尺段數(shù)；

l—鋼尺長度（m）；

q—不足一整尺的余長（m）。鋼尺量距

鋼尺量距時，一般還應由B點量至A點進行返測,返測時應重新進行定線。

取往、返測距離的平均值作為直線AB最終的水平距離。式中

D平均——往、返測距離的平均值（m）；

D往——往測的距離（m）；

D返——返測的距離（m）。鋼尺量距

量距精度通常用相對誤差K來衡量，相對誤差K應化為分子為１的分數(shù)形式。

相對誤差分母愈大,則K值愈小，精度愈高；反之，精度愈低。

在平坦地區(qū)，鋼尺量距一般方法的相對誤差一般不應大于1/3000；在量距較困難的地區(qū)，其相對誤差也不應大于1/1000。鋼尺量距例4-1

用30m長的鋼尺往返丈量A、B兩點間的水平距離，丈量結果分別為：往測4個整尺段，余長為19.98m；返測4個整尺段，余長為20.02m。計算A、B兩點間的水平距離DAB及其相對誤差K。解：鋼尺量距

（2）斜量法ABLDhα鋼尺量距四、鋼尺量距的精密方法1．鋼尺檢定

鋼尺由于材料原因、刻劃誤差、長期使用的變形以及丈量時溫度和拉力不同的影響，其實際長度往往不等于尺上所標注的長度即名義長度，因此，量距前應對鋼尺進行檢定。鋼尺量距

（1）尺長方程式

經(jīng)過檢定的鋼尺，其長度可用尺長方程式表示。式中l(wèi)t—鋼尺在溫度t時的實際長度（m）；

l0—鋼尺的名義長度（m）；

Δl—尺長改正數(shù)（m）；

α—鋼尺的膨脹系數(shù)，α=1.25×10-5m/1℃；

t0—鋼尺檢定時的溫度（℃）；

t—鋼尺使用時的溫度（℃）。鋼尺量距（2）鋼尺的檢定方法

鋼尺的檢定方法有與標準尺比較和在測定精確長度的基線場進行比較兩種方法。標準尺長比較的方法:

將被檢定鋼尺與已有尺長方程式的標準鋼尺相比較。

兩根鋼尺并排放在平坦地面上，都施加標準拉力，并將兩根鋼尺的末端刻劃對齊，在零分劃附近讀出兩尺的差數(shù)。

這樣就能夠根據(jù)標準尺的尺長方程式計算出被檢定鋼尺的尺長方程式。鋼尺量距例4-2已知1號標準尺的尺長方程式為被檢定的2號鋼尺，其名義長度也是30m。比較時的溫度為24℃，當兩把尺子的末端刻劃對齊并施加標準拉力后，2號鋼尺比1號標準尺短0.007m，試確定2號鋼尺的根尺長方程式。鋼尺量距解故2號鋼尺的尺長方程式為：鋼尺量距2．鋼尺量距的精密方法（1）準備工作1）清理場地2）直線定線精密量距用經(jīng)緯儀定線。AABB123453）測樁頂間高差

利用水準儀，用雙面尺法或往、返測法測出各相鄰樁頂間高差。鋼尺量距

鋼尺號碼:No.04-3鋼尺膨脹系數(shù):1.25×10－5

鋼尺檢定時溫度:20℃計算者:張輝鋼尺名義長度:30m鋼尺檢定長度:30.005m鋼尺檢定時拉力:100N

日期:2004.9.19尺段編號實測次數(shù)

前尺讀數(shù)

/m

后尺讀數(shù)

/m

尺段長度

/m溫度

/℃

高差

/m溫度改正數(shù)

/mm傾斜改正數(shù)

/mm尺長改正數(shù)

/mm改正后尺段長/m①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩A-1129.99100.070029.9210-0.152精密量距記錄計算表

丈量時，后尺手掛彈簧秤于鋼尺的零端，前尺手執(zhí)尺子的末端，兩人同時拉緊鋼尺，把鋼尺有刻劃的一側貼切于木樁頂十字線的交點，待達到標準拉力時，由后尺手發(fā)出“預備”口令，兩人拉穩(wěn)尺子，由前尺手喊“好”。在此瞬間，前、后讀尺員同時讀取讀數(shù)，估讀至0.5mm，并計算尺段長度,記錄表格。（2）丈量方法

前、后移動鋼尺一段距離，同法再次丈量。每一尺段測三次，讀三組讀數(shù)，由三組讀數(shù)算得的長度之差要求不超過2mm，否則應重測。如在限差之內(nèi)，取三次結果的平均值，作為該尺段的觀測結果。29.99200.069529.922529.99100.069029.922023平均29.9218

同時，每一尺段測量應記錄溫度一次，估讀至0.5℃。

如此繼續(xù)丈量至終點，即完成往測工作。完成往測后，應立即進行返測。+25.5鋼尺量距

鋼尺號碼:No.04-3鋼尺膨脹系數(shù):1.25×10－5

鋼尺檢定時溫度:20℃計算者:張輝鋼尺名義長度:30m鋼尺檢定長度:30.005m鋼尺檢定時拉力:100N

日期:2004.9.19尺段編號實測次數(shù)

前尺讀數(shù)

/m

后尺讀數(shù)

/m

尺段長度

/m溫度

/℃

高差

/m溫度改正數(shù)

/mm傾斜改正數(shù)

/mm尺長改正數(shù)

/mm改正后尺段長/m①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩A-1129.99100.070029.9210+25.5-0.152229.99206952253910690220平均29.92181-2129.87100.051029.8200+25.4-0.07127055151903715520195平均29.81952-B124.16100.051524.1095+25.7-0.21026255051203615525090平均24.1102總和83.8515精密量距記錄計算表*****11鋼尺量距（3）成果計算

將每一尺段丈量結果經(jīng)過尺長改正、溫度改正和傾斜改正改算成水平距離，并求總和，得到直線往測、返測的全長。

往、返測較差符合精度要求后，取往、返測結果的平均值作為最后成果。鋼尺量距

鋼尺號碼:No.04-3鋼尺膨脹系數(shù):1.25×10－5

鋼尺檢定時溫度:20℃計算者:張輝鋼尺名義長度:30m鋼尺檢定長度:30.005m鋼尺檢定時拉力:100N

日期:2004.9.19尺段編號實測次數(shù)

前尺讀數(shù)

/m

后尺讀數(shù)

/m

尺段長度

/m溫度

/℃

高差

/m溫度改正數(shù)

/mm傾斜改正數(shù)

/mm尺長改正數(shù)

/mm改正后尺段長/m①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩A-1129.99100.070029.9210+25.5-0.152229.99206952253910690220平均29.9218精密量距記錄計算表*****11尺長改正：

溫度改正：+1.5+2.0

傾斜改正：-0.4

尺段長：29.9249鋼尺量距

鋼尺號碼:No.04-3鋼尺膨脹系數(shù):1.25×10－5

鋼尺檢定時溫度:20℃計算者:張輝鋼尺名義長度:30m鋼尺檢定長度:30.005m鋼尺檢定時拉力:100N

日期:2004.9.19尺段編號實測次數(shù)

前尺讀數(shù)

/m

后尺讀數(shù)

/m

尺段長度

/m溫度

/℃

高差

/m溫度改正數(shù)

/mm傾斜改正數(shù)

/mm尺長改正數(shù)

/mm改正后尺段長/m①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩A-1129.99100.070029.9210+25.5-0.152+2.0-0.4+1.529.9249229.99206952253910690220平均29.92181-2129.87100.051029.8200+25.4-0.071+1.9-0.08+1.529.822827055151903715520195平均29.81952-B124.16100.051524.1095+25.7-0.210+1.6-0.9+1.224.112126255051203615525090平均24.1102總和83.8515+5.5-1.38+4.283.8598精密量距記錄計算表*****11鋼尺量距1）尺段長度計算

根據(jù)尺長、溫度改正和傾斜改正，計算尺段改正后的水平距離。

尺長改正：

溫度改正：

傾斜改正：

尺段改正后的水平距離：鋼尺量距2）計算全長

將各個尺段改正后的水平距離相加，便得到直線AB的往測水平距離。在本例中

往測的水平距離D往為：

返測的水平距離D返為：取平均值作為直線AB的水平距離:相對誤差為：鋼尺量距五、鋼尺量距誤差及注意事項1．尺長誤差

新購置的鋼尺必須經(jīng)過檢定，以便進行尺長改正。2．定線誤差

當待測距離較長或精度要求較高時，應用經(jīng)緯儀定線。3．拉力誤差

精密量距時，必須使用彈簧秤。鋼尺量距5．鋼尺不水平的誤差

用平量法丈量時，鋼尺不水平，會使所量距離增大。因此，用平量法丈量時應盡可能使鋼尺水平。

精密量距時，測出尺段兩端點的高差，進行傾斜改正，可消除鋼尺不水平的影響。4．鋼尺垂曲誤差

垂曲誤差會使量得的長度大于實際長度，故在鋼尺檢定時，亦可按懸空情況檢定，得出相應的尺長方程式。鋼尺量距6．丈量誤差

在量距時應盡量認真操作，以減小丈量誤差。7．溫度改正

精度要求較高的丈量，應進行溫度改正，并盡可能用點溫計測定尺溫，或盡可能在陰天進行，以減小空氣溫度與鋼尺溫度的差值。鋼尺量距02視距測量一、視距測量原理利用望遠鏡內(nèi)的視距裝置配合視距尺，根據(jù)幾何光學和三角測量原理，同時測定距離和高差的方法。其精度較低，為1/200~1/300，只適用于碎部測量。視距測量一、水平視線水平距離計算公式為：高差計算公式為：——尺間隔，上、下絲讀數(shù)之差，m；——儀器高，m；——十字絲中絲在視距尺（或水準尺）上的讀數(shù)，m；視距測量二、傾斜視線水平距離計算公式為：高差計算公式為：——豎直角。顯然，當視線水平時，豎直角為零?！暰喑顺?shù)，其值一般為100；其余符號同前。視距測量

在測站A點安置儀器，在測點B放置水準尺，盤左瞄準水準尺，使豎盤指標水準管氣泡居中后，依次讀出豎盤讀數(shù)、上下中絲讀數(shù)，依據(jù)上述公式計算水平距離和高差。三、視距測量方法視距測量計算表

測站F測站高程:72.461m儀器高:1.533儀器:DJ6日期:2004年8月9日視線高:73.994m觀測:記錄:點號下絲讀數(shù)上絲讀數(shù)中絲讀數(shù)視距間隔豎盤讀數(shù)豎直角水平距離高差11.7181.1921.4550.52685°32′4°28′52.284.0621.9441.3461.6450.59883°45′6°15′59.096.26視距測量03直線定向一、直線定向

確定地面上兩點之間的相對位置，僅知道兩點之間的水平距離是不夠的，還必須確定此直線與標準方向之間的水平夾角。確定直線與標準方向線之間的水平角度稱為直線定向。復習直線定線的概念直線定向直線定線:AABB12345直線定向真子午線方向—通過地面上一點并指向地球南北極的方向線。用天文測量方法或用陀螺經(jīng)緯儀測定。磁子午線方向—磁針自由靜止時所指的方向線。磁子午線方向可用羅盤儀測定。坐標縱軸方向—高斯投影中每帶的中央子午線的投影方向。(一)標準方向線三種方向線的相互關系γ-收斂角δ-磁偏角直線定向由標準方向的北端起，順時針量至某直線的夾角。其值范圍為0~360°。(二)方位角直線定向根據(jù)標準方向線的不同有：

真方位角A

磁方位角Am

坐標方位角α12真北磁北+δ坐標北–γα12A12Am12直線定向(三)正反坐標方位角正、反坐標方位角間的關系為：x(N)yOABxαABxαBA直線定向(四)兩種關系1．坐標方位角的傳遞關系1234xα12β2xα23α21β3xα34α32前進方向直線定向2．坐標方位角與象限角的換算(1)象限角

由坐標縱軸的北端或南端起，沿順時針或逆時針方向量至直線的銳角，稱為該直線的象限角，用R表示，其角值范圍為0?～90?。x(N)y(E)ORO11(S)(W)ⅠⅡⅢⅣ2RO23RO34RO4直線定向(2)坐標方位角與象限角換算關系x(N)x(N)x(N)x(N)y(E)y(E)yy(S)(S)(W)(W)OOOOⅠⅡⅢⅣRO1αO2RO2αO3RO3RO4αO41234αO1在第Ⅰ象限在第Ⅱ象限在第Ⅲ象限在第Ⅳ象限返回直線定向二、羅盤儀測磁方位角(一)羅盤儀的組成:

望遠鏡刻度盤磁針基座直線定向(二)羅盤儀的使用:

用羅盤儀測定直線的方位角時，先將羅盤儀安置在直線的起點，對中、整平。松開磁針固定螺絲放下磁針，再松開水平制動螺旋，轉(zhuǎn)動儀器，用望遠鏡照準直線的另一端點所立標志，待磁針靜止后，其北端所指的度盤讀數(shù)，即為該直線的磁方位角（或磁象限角）。直線定向04坐標正反算一、坐標正算

根據(jù)已知點的坐標、已知邊長及該邊的坐標方位角計算未知點的坐標的方法，稱為坐標正算。x(N)y(E)OαabBA坐標正反算二、坐標反算

根據(jù)兩個已知點的坐標計算出兩點間的邊長及其坐標方位角的方法，稱為坐標反算。

根據(jù)坐標增量的正負，確定該角所處象限，然后換算成其坐標方位角。坐標正反算05電磁波測距

光電測距是以光波作為載波，通過測定光電波在測線兩端點間往返傳播的時間來測量距離。

與傳統(tǒng)的鋼尺量距相比，具有測程遠、精度高、作業(yè)速度快和受地形限制少等特點。

光電測距儀按其測程可分為短程光電測距儀（2km以內(nèi)）、中程光電測距儀（3～15km）和遠程光電測距儀（大于15km）。

按其采用的光源可分為激光測距儀和紅外測距儀等。電磁波測距ABD一、光電測距原理

可在A點安置能發(fā)射和接收光波的光電測距儀，在B點設置反射棱鏡。

光電測距儀發(fā)出的光束經(jīng)棱鏡反射后，又返回到測距儀。

通過測定光波在AB之間傳播的時間t，根據(jù)光波在大氣中的傳播速度c，按下式計算距離D：電磁波測距二、光電測距儀操作與使用

（1）安置儀器

先在測站上安置好經(jīng)緯儀，對中、整平后，將測距儀主機安裝在經(jīng)緯儀支架上，用連接器固定螺絲鎖緊，將電池插入主機底部、扣緊。

在目標點安置反射棱鏡，對中、整平，并使鏡面朝向主機。電磁波測距

（2）觀測垂直角、氣溫和氣壓

用經(jīng)緯儀十字橫絲照準覘板中心，測出垂直角α。

同時，觀測和記錄溫度和氣壓計上的讀數(shù)。

觀測垂直角、氣溫和氣壓，目的是對測距儀測量出的斜距進行傾斜改正、溫度改正和氣壓改正，以得到正確的水平距離。電磁波測距

（3）測距準備

按電源開關鍵“PWR”開機，主機自檢并顯示原設定的溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)值，自檢通過后將顯示“good”。

若修正原設定值，可按“TPC”鍵后輸入溫度、氣壓值或棱鏡常數(shù)（一般通過“ENT”鍵和數(shù)字鍵逐個輸入）。

一般情況下，只要使用同一類的反光鏡，棱鏡常數(shù)不變，而溫度、氣壓每次觀測均可能不同，需要重新設定。電磁波測距

（4）距離測量

調(diào)節(jié)主機照準軸水平調(diào)整手輪（或經(jīng)緯儀水平微動螺旋）和主機俯仰微動螺旋，使測距儀望遠鏡精確瞄準棱鏡中心。

在顯示“good”狀態(tài)下，精確瞄準也可根據(jù)蜂鳴器聲音來判斷，信號越強聲音越大，上下左右微動測距儀，使蜂鳴器的聲音最大，便完成了精確瞄準，出現(xiàn)“*”。

精確瞄準后，按“MSR”鍵，主機將測定并顯示經(jīng)溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)改正后的斜距。

斜距到平距的改算，一般在現(xiàn)場用測距儀進行，方法是：在測距儀上進行切換電磁波測距三、光電測距的注意事項

（1）氣象條件對光電測距影響較大，微風的陰天是觀測的良好時機。

（2）測線應盡量離開地面障礙物1.3m以上