距離測量與直線定向

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1、,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,第四章,距離測量與,第四章,距離測量,距離測量方法概述,距離測量是測量的三項基本工作之一：,測定地面點(diǎn)之間的,水平距離,。,距離測量的主要方法有：,鋼尺量距,主要指鋼卷尺量距,視距測量,利用測量儀器的視距絲測距,電磁波測距,測距儀測距,三角測量法,利用三角形的邊角關(guān)系求距離,距離測量概述,三角高程測量：,是間接測定兩點(diǎn)間,高差,的方法。,距離測量是確定地面點(diǎn)位時的基本測量工作之一。,有卷尺（皮尺和鋼尺）量距、視距測量和電磁波測距等。,常用的距離測量方法：,各種測距方法適合于不同情況，不同精度要求，,應(yīng)視需

2、要選擇測距方法,建筑工程施工測量中，常采用鋼尺量距方法，,本章主要介紹這種方法。,4.1,直線丈量的工具,距離丈量常用的工具有：,鋼尺、標(biāo)桿（花桿）、測釬及垂球等。,鋼尺又稱鋼卷尺，是用鋼制成的帶狀尺，尺的長度通常有,15m,、,30m,、,50m,等幾種。,鋼尺卷,放在金屬尺架上，如上左圖所示。鋼尺的基本分劃為毫米，每米處、分米處、厘米處都有數(shù)字注記。由于尺上零點(diǎn)位置的不同，有,端點(diǎn)尺,和,刻線尺,之分如上右圖所示。,丈量工具,垂球,用于不平坦地面丈量時投點(diǎn)定。,測釬,用于標(biāo)定尺段的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，如圖所示。,標(biāo)桿,又稱花桿，多用木料制成，直徑約,3cm,，長度為,2,3m,，其上面每隔,2

3、0cm,涂以紅、白漆，如圖所示，用來標(biāo)定直線的方向。,直線定線通?？煞譃?目估定線,和,經(jīng)緯儀定線,兩種方法。,1,、目估定線：,如上圖所示，當(dāng)要測定,A,、,B,間距離時，可先在,A,、,B,兩,點(diǎn)分別豎立標(biāo)桿，一人站在,A,點(diǎn)標(biāo)桿后,1-2,米處，由,A,瞄向,B,，同時指揮另一持標(biāo)桿的人左、右移動，使所持標(biāo)桿與,A,、,B,標(biāo)桿完全重合為止，此時立標(biāo)桿的點(diǎn)就在,A,、,B,兩點(diǎn)間的直線上，在此位置上豎立標(biāo)桿或插上測釬，作為定點(diǎn)標(biāo)志。同法可定出直線上的其他點(diǎn)。,4.2,直線定線,當(dāng)?shù)孛嫔蟽牲c(diǎn)之間距離超過鋼尺的全長時，用鋼尺一次不能量完，量距前就需要在直線方向上標(biāo)定若干個分段點(diǎn)，并豎立標(biāo)桿或

4、測釬以標(biāo)明方向，這項工作稱為直線定線。,（一）定義：,（二）直線定線,定線時相鄰點(diǎn)之間要小于或等于一個整尺段，定點(diǎn)一般按由遠(yuǎn)而近進(jìn)行。,2,、經(jīng)緯儀定線,經(jīng)緯儀定線,是在直線的一個端點(diǎn)安置經(jīng)緯儀后，對中、整平，用望遠(yuǎn)鏡十字絲豎絲瞄準(zhǔn)另一個端點(diǎn)目標(biāo)，固定照準(zhǔn)部。觀測員指揮另一測量員持測釬由遠(yuǎn)及近，將測釬按十字絲縱絲位置垂直插入地下，即得到各分段點(diǎn)。,目估定線的幾種形式,:,（,1,）兩點(diǎn)間定線,（,2,）在直線延長線上定線,（,3,）過高地定線,（,4,）過山谷定線,丈量步驟如下：,后尺手手持一測釬并持尺的零點(diǎn)端位于,A,點(diǎn)，前尺手?jǐn)y帶一束測釬，同時手持尺的末端沿,AB,方向前進(jìn)，到一整尺段處停

5、下。,由后尺手指揮，使鋼尺位于,AB,方向線上，這時后尺手將尺的零點(diǎn)對準(zhǔn),A,點(diǎn)，兩人同時用力將鋼尺拉平，前尺手在尺的末端處插一測釬作為標(biāo)記，確定分段點(diǎn)。,然后，后尺手持測釬與前尺手一起抬尺前進(jìn)，依次丈量第二、第三、,第,n,個整尺段，到最后不足一整尺段時，后尺手以尺的零點(diǎn)對準(zhǔn)測釬，前尺手用鋼尺對準(zhǔn),B,點(diǎn)并讀數(shù),q,，則,AB,兩點(diǎn)之間的水平距離為：,一、平坦地面上的丈量方法,在鋼尺一般量距中目估定線與尺段丈量可以同時進(jìn)行，如圖所示。,4.3,一般直線丈量的方法,n,整尺段數(shù),(,即后尺手手中的測釬數(shù),),；,l,鋼尺的整尺長度；,q,不足一整尺段的余長。,上述由,AB,的丈量工作稱為往測，

6、其結(jié)果稱為,D,往,。,為防止錯誤和提高測量精度，需要往、返各丈量一次。同法，由,BA,進(jìn)行返測，得到,D,返,。,計算往、返測平均值。,計算往、返丈量的,相對誤差,K,，把往返丈量所得距離的差數(shù)除以該距離的平均值，稱為丈量的相對精度。如果相對誤差滿足精度要求，則將往、返測平均值作為最后的丈量結(jié)果。,相對誤差,K,是衡量丈量結(jié)果精度的指標(biāo)，常用一個分子為,1,的分?jǐn)?shù)表示。相對誤差的分母越大，說明量距的精度高。鋼尺量距的相對誤差一般不應(yīng)低于,/3000,，在量距較困難地區(qū)不應(yīng)低于,1/1000,。,例如：,用鋼尺丈量,A,、,B,兩點(diǎn)間的距離，往測值為,165.423m,，,返測值為,165.4

7、54m,，則,AB,距離：,D,=(165.423+165.454)/2=165.439m,相對誤差：,K=,相對誤差的分母計算時收舍至百位。該例量距精度合格，,則可取往、返結(jié)果的平均值作為兩點(diǎn)間的水平距離。,5300,1,165.439,0.031,165.439,165.454,165.423,=,-,二、傾斜地面的距離丈量,1.,平量法,在傾斜地面丈量距離，當(dāng)尺段兩端的高差不大但地面坡度變化不均勻時，一般都將鋼尺拉平丈量。,如圖，丈量由,A,向,B,進(jìn)行，后尺手立于,A,點(diǎn)，指揮前尺手將尺拉在,AB,方向線上，后尺手將尺的零點(diǎn)對準(zhǔn),A,點(diǎn)，前尺手將尺子抬高并目估使尺子水平，然后用垂球?qū)⒊?/p>

8、的某一刻劃投于地面上，插以測釬。,用此法進(jìn)行丈量，從山坡上部向下坡方向丈量比較容易，,因此，丈量時兩次均由高到低進(jìn)行。,2.,斜量法,當(dāng)傾斜地面的坡度比較均勻時，可以在斜坡丈量出,AB,的斜距,L,，測出地面傾角,，或,A,、,B,兩點(diǎn)高差,h,，如圖,4.7,所示，然后可以計算出,AB,的水平距離,D,，,D=Lcos,鋼尺量距的注意事項,1.,應(yīng)用經(jīng)過檢定的鋼尺量距。,2.,前、后尺手動作要配合好，定線要直，尺身要水平，尺子要拉緊，用力要均勻，待尺子穩(wěn)定時再讀數(shù)或插測釬。,3.,用測釬標(biāo)志點(diǎn)位，測釬要豎直插下。前、后尺所量測釬的部位應(yīng)一致。,4.,讀數(shù)要細(xì)心，小數(shù)要防止錯把,9,讀成,6,

9、、或?qū)?21,041,讀成,21.014,等。,5.,記錄應(yīng)清楚，記好后及時回讀，互相校核。,6.,鋼尺性脆易折斷，防止打折、扭曲、拖拉，并嚴(yán)禁車輾、人踏，以免損壞。鋼尺易銹，用畢需擦凈、涂油。,精密量距方法,量距相對精度：,1,10,000,140000,主要用途：,砼、鋼結(jié)構(gòu)等較精密工程的,放樣，等。,一般量距方法,量距相對精度：,1,2000,15000,主要用途：,圖根導(dǎo)線邊長丈量、一般工,程的距離放樣。,1.,一般方法量距,4.4,鋼尺檢定,1.,一般方法量距：,直,目估定線，保證量距時沿直線方向進(jìn)行,平,地面平整，鋼尺水平,準(zhǔn),每尺段端點(diǎn)標(biāo)志精確,A,B,測釬,S,AB,=n+,為

10、整尺段長,為余長,2.,精密方法量距,2.,精密方法量距：,尺長改正,溫度改正,高差改正,精密量距時采取的措施：,1,.,用檢定過的鋼尺；,2,.,經(jīng)緯儀定線；,3,.,釘尺段樁，逐段量測；,4,.,對鋼尺施加固定拉力；,5,.,對量距結(jié)果加三項改正數(shù)：,精密,量距計算例,例：,用一檢定過的,30,米鋼尺沿傾斜地面丈量,AB,距離，數(shù)據(jù)見,下表。該鋼尺的尺長方程式如下，請整理量距成果。,(,注：鋼尺膨脹系數(shù),=0.00001150.0000125,),=0.000012,(27.4-20),234.943=,+0.0209m,=234.943,(-1.8/30)=,-0.0141m,A-B,計

11、算：,=-2.54,2.54/(2,234.943)=,-0.0137m,D,往,=,D,+,D,k,+,D,t,+,D,h,=234.943,-0.0141+0.0209-0.0137=,234.936m,(B-A,計算略,),線段,端點(diǎn)號,量得長度,D,(m),丈量時,溫度,t,尺長改正,D,k,(C),溫度改正,D,t,高差改正,D,h,改正后,平 距,D,(m),(m),(m),(m),(m),AB 234.943 27.4 2.54,-0.0141 +0.0209 -0.0137,234.936,BA 234.932 27.9 2.54,-0.0141 +0.0223 -0.0137

12、,234.926,兩端點(diǎn),高差,h,精密,量距計算例題,視距測量,視 距 測 量,視距測量,利用測量望遠(yuǎn)鏡的視距絲，間接測定,距離和高差的方法。,優(yōu)點(diǎn)：,測量速度快，不受地,形限制。,不足：,精度低，距離相對誤,差一般約為,1/300,，高,差一般為分米級。,用途：,主要用于地形圖測繪,(,地形點(diǎn)的距離與高差,),。,一,.,視線水平時視距測量,讀數(shù)要求：,上下絲讀數(shù),a,、,b,讀至毫米，中絲,讀至厘米，,儀器高,i,量至厘米。,1.,視距公式：,2.,高差公式：,一.視線水平時視距測量公式,二,.,視線傾斜時視距測量公式,二.視線傾斜時視距測量公式,(4-2-8),1.,視距公式：,2.,

13、高差公式：,高差主值,(4-2-9),AB,高差,n,為水準(zhǔn)尺與視線,垂直時的尺間隔,三,.,視距測量觀測和計算,觀測：,在測站安置經(jīng)緯儀，對中、整平、量儀器高；,在測點(diǎn)豎水準(zhǔn)尺，瞄準(zhǔn),(,要求三絲都能讀數(shù),),。,讀數(shù)：,每個測點(diǎn)讀四個讀數(shù),上絲讀數(shù),a,讀至,毫米,下絲讀數(shù),b,讀至,毫米,中絲讀數(shù),讀至,厘米,豎盤讀數(shù),L,讀至,分,三,.,視距測量觀測和計算,視距測量通常只測盤左（或盤右），測量前,要對豎盤指標(biāo)差進(jìn)行檢驗與校正。,視距測量表,視距測量表,計算公式,電磁波測距,電 磁 波 測 距,B,測距儀,反光棱鏡,電磁波測距,用電磁波,(,光波或微波,),作為載波傳輸測距信號，,測量

14、兩點(diǎn)間距離的方法。,掌握電磁波測距的基本原理,測距信號,：經(jīng)調(diào)制后的光波，其光強(qiáng)有周期性的變化，,利用,調(diào)制波的波長,測距。,相位式測距原理,測定內(nèi)、外光路的相位差，間接測定光波,傳輸時間，從而計算距離。,電子全站儀圖,電子全站儀,棱,鏡,全,站,儀,三角高程測量,三角高程測量,掌握三角高程測量的基本原理和計算方法；,熟悉三角高程測量的作業(yè)方法。,已知兩點(diǎn)之間的,水平距離,D(,或斜距,S),，,觀測,垂直角,，,從而計算高差。,使用于山區(qū)或不便于進(jìn)行水準(zhǔn)測量的地區(qū)。,三角高程測量要求考慮地球曲率的影響。,一,.,三角高程測量原理,二,.,較遠(yuǎn)距離的三角高程測量,三,.,三角高程測量的其他特點(diǎn)

15、,三角高程測量是一種,間接測定,兩點(diǎn)之間,高差,的方法,一,.,三角高程測量原理,一,.,三角高程測量原理,B,點(diǎn)的高程：,(4-4-3),已知,AB,水平距離,D,，,A,點(diǎn)高程,H,A,，在測站,A,觀測,垂直角,，則：,或,(4-4-1),(4-4-2),（,S,為斜距）,4.7,直線定向,確定地面上兩點(diǎn)的相對位置時，僅知道兩點(diǎn)之間的水平距離還不夠，通常還必須確定此直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平夾角。測量上把確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的角度關(guān)系稱為,直線定向,。,一 標(biāo)準(zhǔn)方向,1.,真子午線方向,過地球南北極的平面與地球表面的交線叫真子午線。通過地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線向，稱為該點(diǎn)的真子午線方

16、向。指向北方的一端叫真北方向，如圖,4.9,所示。,真子午線方向是用天文測量方法確定的。,2.,磁子午線方向,磁子午線方向是磁針在地球磁場的作用下，自由靜止時磁針軸線所指的方向，指向北端的方向稱為磁北方向，如圖,4.9,所示，可用羅盤儀測定。,3.,坐標(biāo)縱軸方向,在平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，是以測區(qū)中心某點(diǎn)的真子午線方向或是磁子午線方向作為坐標(biāo)縱軸方向，指向北方的一端稱為軸北，即為,X,軸方向，如圖所示,二、方位角,由標(biāo)準(zhǔn)方向北端起，順時針方向量至某直線的夾角稱為,該直線的方位角。方位角取值范圍是,0360,。,1.,方位角的種類,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方向不同有三種：若標(biāo)準(zhǔn)方向為真子午線方向，則其方位角稱為真方位角，用,A,表示。若標(biāo)準(zhǔn)方向為磁子午線方向，則其方位角稱為磁方位角，用,Am,表示。若標(biāo)準(zhǔn)方向是坐標(biāo)縱軸，則稱其為坐標(biāo)方位角，用,表示。,測量工作中，一般采用坐標(biāo)方位角表示直線的方向，并將坐標(biāo)方位角簡稱為方位角。,2.,三種方位角之間的關(guān)系,由于地球的南北兩極與地球的南北兩磁極不重合，所以地面上同一點(diǎn)的真子午線方向與磁子午線方向是不一致的，兩者之間的夾角稱為磁偏角，用,表示；過同一點(diǎn)的真子午線方