1、Chapter 4距离测量与直线定向设计:王汉雄,第四章 距离测量与直线定向,内容提要:4.1 钢尺量距 4.2 电磁波测距简介 4.3 直线定向及方位角测量,距离测量(distance measure)与直线定向(line orientation),距离测量方法：电磁波测距EDM(electro-magnetic distance measuring)：精度高，施测方便；钢尺量距(steel tape measuring)：一般工程常用，适合平地且测量较短距离；视距法测距(stadia measurement)：量距精度差，适合于手工进行地形图的测绘；,4.1 钢尺量距 (steel tap
2、e measuring)一、量距工具 有：钢尺(steel tape)、标杆(measuring bar)、垂球(plumb bob)、测钎(measuring rod)、温度计(thermometer)、弹簧秤(spring balance)。,二、钢尺量距,最基本的要求平、准、直。 按精度分：一般量距和精密量距 （一）一般量距步骤 1定线(line alignment) 按精度分：目估法和经纬仪法。,目估法定线示意图,2丈量,（1）喊“预备”、“好”前后尺手同时读数，相减。 （2）在山区，可用平量法、斜量法。,平量法,斜量法,3内业成果整理,（1）丈量精度用“相对误差”来衡量：,要求：一般
3、量距：K1/3000(平坦)，1/1000（山区）。,（二）精密量距步骤 （*）,1、经纬仪定线。在桩顶画出十字线。 2、精密丈量。 （1）前尺手零端用标准拉力拉紧钢尺。 （2）前读尺员发“预备”，后读尺员发“好”；此时前后尺手同时读数。,（3）移动后尺整厘米刻划，按上述方法再测二次，三次较差不超限时（一般不得超过23mm），取平均值作为尺段结果。每测完一尺段，用温度计读取一次温度。（4）要进行往返测量。记录格式见表。,3测量各桩顶间高差。 4内业成果整理,某钢尺的尺长方程式：,钢尺在t温度时的实际长度；,钢尺的名义长度,钢尺使用时的温度；,钢尺检定时的温度,检定时，钢尺实际长与名义长之差；,
4、钢尺的膨胀系数,斜距 的各项改正：,（1）尺长改正,故斜距 经改正后为：,（2）温度改正,（3）倾斜改正,五、钢尺量距的误差,钢尺丈量误差包括有钢尺本身误差、操作误差和外界影响误差。1.钢尺本身误差：包括尺长误差和检定误差。一般地，这类误差少于0.5mm。2.操作误差：包括温度误差、拉力误差、定线误差、垂曲误差、对点读数误差等。3.外界影响误差：主要是风力、气温的影响，一般在阴天、微风的天气，外界环境对钢尺丈量的误差影响比较小。,4.2 电磁波测距（EDM）简介,一、电磁波测距（electro-magnetic distance measuring）的基本原理,全站仪、棱镜照片,二、分类,1按
5、测程分：短程(=15km)。 2按传播时间t的测定方法分：脉冲法测距(测程远、不需合作目标、绝对精度低）；相位法测距（需合作目标、测距精度高）。 3按测距仪所使用的光源分：普通光源、红外光源、激光光源。 4按测距精度分：级、级、级。,注：测距误差及标称精度,测距仪测距误差可表示为： 式中，A固定误差；B比例误差系数。 如：某测距仪出厂时的标称精度：（5510-6D）mm，简称“5+5”,三、使用一般安装在经纬仪上使用。,1、常数预置 （1）设置棱镜常数（PRISM）。 一般：原配棱镜为零，国产棱镜多为-30mm。 （2）置乘常数。 输入气温、气压或用有关公式计算出值后,再输入。,2、倾斜改正有
6、： ，由测距仪自动改正。,1、朱颜记（刘德华） 2、上海滩（刘德华）,4.3 直线定向及方位角测量,直线定向（line orientation）：确定地面直线与标准方向间的水平夹角。一标准方向（基本方向）分类 1、真子午线方向（ture meridian direction）地面上任一点在其真子午线处的切线方向。,2、磁子午线方向（magnetic meridian direction ）地面上任一点在其磁子午线处的切线方向。3、坐标纵轴方向(ordinates axis direction )地面上任一点与其高斯平面直角坐标系或假定坐标系的坐标纵轴平行的方向。,磁偏角(magnetic de
7、clination)地面上同一点的真、磁子午线方向不重合，其夹角称为磁偏角。磁子午线方向在真子午线方向东侧，称为东偏，为正。反之称为西偏，为负。,子午线收敛角(mapping angle)当轴子午线方向在真子午线方向以东，称为东偏，为正。反之称为西偏，为负。可见在中央子午线上，真子午线与轴子午线重合，其他地区不重合，两者的夹角即为。,二方位角(azimuth),1定义：由子午线北端顺时针方向量到测线上的夹角，称为该直线的方位角。其范围为0360。有：真方位角(ture meridian azimuth)磁方位角（magnetic meridian azimuth）坐标方位角(grid bear
8、ing),坐标方位角：,某条直线的坐标方位角是指通过该直线的起点的坐标纵轴沿顺时针方向旋转到该直线所得有夹角。一般用表示。,坐标方位角,2正反坐标方位角： （1）同一直线正反坐标方位角相差180，即：,例1 已知 CD= 782024，JK=3261230，求 DC ，KJ：,解：DC=2582024KJ=1461230,2）正反方位角计算,三方位角测量,真方位角可用天文观测方法或用陀螺经纬仪(gyro theodolite)来测定。 磁方位角可用罗盘仪（compass）来测定。不宜作精密定向。 坐标方位角由2个已知点坐标经“坐标反算”求得。,坐标方位角(grid bearing)的推算,1、已知直线AB的坐标方位角及直线AB与BC的夹角，求BC的坐标方位角：,或：,注意：若计算出的方位角360，则减去360；若为负值，则加上360。,2、根据两点坐标计算方位角：,已知A、B两点坐标求AB，具体计算方法如下：,（1）计算增量：,（2）计算锐角：,（3）根据XAB、YAB的正负号判断AB所在的象限。,
