5第五章距离测量

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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。
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平夹角。方 位角取值:0~360o
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、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
• 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)普通钢卷带尺 • 普通钢卷带尺,尺宽10~15mm,长度有
20m、30m和50m数种,卷放在圆形盒或金 属架上。
(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
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。
2、测量方法 (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。
D=d+f+ δ
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。
• 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
• 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。
A
C
D
B
同在一条直线上
C2
D2
D1
C1
逐渐趋近法定线(直线两点不通视时采用)
定线要点:
A、B C1
D A
C E
D1、E1
B
C2
D2、E2
D
C
E
A
D2
C3
E2
D1 C2
E1
C1
C3 …C
B
D、E
经纬仪定线法
经纬仪定线适用于钢尺量距的精密方法。
A
A
1
2
3
4
经纬仪定线
B
5
B
3、距离丈量
(1)整尺法(长距测量,一般为水平距离观测值)
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,δ 为物镜至仪器中心的距离,则A、B两点之间的平 距D为 :
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。
ltl0 l(tt0)l0
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,等于钢尺检定时读出的实际 长度减去钢尺名义长度,即Δl=l-l0 ; α——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
l Dl l0 D'
Δ Di-段距离的尺长改正数; D’-丈量的距离; l0- 钢尺的名义长度; Δ l- 钢尺的尺长改正数,Δ 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:
磁子午线北端偏于真子午线以东为东偏(+δ ), 偏于真子午线以西为西偏(-δ )。
地球上不同地点的磁偏角不同,我国的磁偏角的变 化在-10º~+6º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+δ
问题:对于地面上不同的点,δ 是否相同?
山西大学环资院
测量学第五章
距离测量
概述
• 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。 C
A
B
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
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 测钎数即为量距的整尺段数n。最后不足一个整尺 段的距离称为余长。
光电测距原理
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:
测距仪
D 1 ct 2
反光棱镜
D 1 Ct
B
2
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。
和方法。
本章பைடு நூலகம்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 。
(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
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, A
C
D
B
同时ACD也在
一条直线上,
则ACDB
真方位角和坐标方位角之间的关系:
AAB=α AB+γ
2. 正、反坐标方位角及其推算
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。
β α
α ≠β
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. 正、反坐标方位角及其推算
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
α
真方位角与磁方位角之间的关系
磁偏角δ : 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δ 表示。
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:
测量温度
检定温度
ltl0 l(tt0)l0
名实义际长度 名义长度
膨胀系数
尺长改正数
SD ' D l D t D h
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:
l t 3 m 0 0 .0m 0 3 5 1 . 0 2 1 5 5 ( t 0 2 ) m 0
求AB边的水平距离及相对误差。
解:尺长改正 温度改正
l 0.005
Dl l0 D'
D' 30
D t D '( t 2 ) 0 D '( t 2 ) 1 0 .2 1 5 50
SD'D l D t
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。
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。
由于4、钢尺钢的尺制检造定误差及长期使用会产生变形等原因,
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γ :地面上过两点的子午线方向的 夹角 纬度越低,子午线收敛角越小 ;
赤道上,子午线收敛角为 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,γ 取“+”,反之取“-”。
A
1
2
3
B
l
l
l
q
DAB
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。
K D往-D返 D平 均
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。
磁子午线: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?
小知识 如何利用手表和太阳确定方向?
将测定者所处的时间除以2(24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“12”点所指的方向就是北方。
如上午10点、除以2,商为5。将表盘上的“5” 对准太阳,“12”的方向即为北方。下午4点, 则按16点计算。
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
0
1
2
3
零点 刻划尺
10cm
10
10cm
零点
端点尺
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。
D t D '(t2)0
Δ Dt-段距离的温度改正数; D’-丈量的距离; t- 丈量时的温度; α - 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, 则倾斜改正数为:
Dh


h2 2D
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
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