1、公路学院 测绘教研室 范志勇 第四章 距离测量与直线定向 4-1 钢尺量距 4-2 视距测量 4-4 光电测距仪的检验 4-3 电磁波测距仪测距 4-5 直线定向 4-6 方位角测量 4-7 全站仪 4-0 距离测量概述 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.0 距离测量概述 定义：地面上两点沿铅垂线方向在大地水准面上投影点间的弧长 平距与斜距 方法：钢尺量距 视距测量 光电测距 GPS测距 return down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4-1 钢尺量距 4.1.1 量距工具 4.1.2 直线定线 4.1.3 钢尺量距 Home 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.1.1 量距工具 钢
2、尺 测钎 花杆 端点尺 刻线尺 return down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 A B 2 1 3 4 4.1.2 直线定线 定义：标定直线方向上一些中间点的工作（距离较长或起伏较大） 方法：目估定线、经纬仪定线 A B 3 2 1 return down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.1.3 钢尺量距 平坦地面量距 倾斜地面量距 A B 1 2 3 n D n l q 22D l h cosl 相对误差 K D D D 返往 平 均return down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4-2 视距测量 4.2.1 视距计算公式 4.2.2 视距观测与计算 4.2.
3、3 视距测量误差 Home 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.2.1 视距计算公式 视线水平时的视距公式 D d f d f l pD k l C 100 lh i v视距公式： 高差公式： d f l p down up 视线倾斜时的视距公式 视距公式： 高差公式： c o sDL L k lc o sll c o sD k l h v h i t a nh D i v h h i v 直角 0 . 5 s i n 2k l i v 2c oskl return down up 4.2.1 视距计算公式 公路学院 测绘教研室 范志勇 AB4.2.2 视距测量的观测与计算 观测步骤： 1.安置
4、仪器并量取仪高 2.瞄准目标并读取上、下丝和中丝读数 3.使竖盘气泡居中并读取竖盘读数 例题计算： t a nABH i D H v itanD vDAHBHABh大地水准面 t a nB A A BH H h D i v 2c osD k l return down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.2.3 视距测量误差 视距尺分划误差 乘常数 K值的误差 竖直角测量误差 视距丝读数误差 视距尺倾斜对视距测量的影响 外界气象条件对视距测量的影响 return down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4-3 电磁波测距仪测距 4.3.1 测距仪概述 4.3.2 测距原理 4.3.3
5、 测程与精度 Home 公路学院 测绘教研室 范志勇 分类方法 类别 微波测距仪（ 微波 ；用于远程测距） a 激光测距仪 （ 激光 ；用于远程测距 ） 所采用的载波 光电测距仪（ 光波） b 红外测距仪 （ 红外光 ；用于中 短程测距 ） 测定时间的方式 脉冲式测距仪 （直接测定） 相位式测距仪 （间接测定） 测程 远程 （大于 15Km ） 中程 （ 3Km 15K m ） 短程 （小于 3Km ） 测距精度 级（高于 5mm ） 级（ 5mm 15mm ） 级（低于 15mm ） 载波数 单载波（可见光；红外光；微波） 双载波 三载波 反射目标 漫反射目标 合作目标 有源反射器 4.3.
6、1 测距仪概述 定义：以电磁波为载波传输测距信号的测距仪器 优点：测程远、精度高、操作简便、效率高、劳动强度低等 分类： return down up 4.3.2 测距原理 测距仪的基本工作原理 往 返 12D c t c 光 的 传 播 速 度t 光 在 测 线 上 传 播 的 时 间down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.3.2 测距原理 相位式测距仪的测距原理 2 N 2t f12D ct2 ft22Nf 12Nf u N N 22c Nf 2 NN 2 22N 往 返 2N A B Areturn down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.3.3 测程与精度 测相装置
7、问题的提出： 22D u N Ncuf 只能测定不足一个整周期的相位差 测相误差为千分之一的光尺（ u）的长度 测相装置问题的解决： 采用多把“光尺”配合使用进行距离测量，解决测程与精度的矛盾 标称精度： Dm A B D A 仪器标称精度中的固定误差，以 mm为单位 仪器标称精度中的比例误差系数，以 mm/km为单位 B测尺频率 15M H Z 1.5 M H Z 150 K H Z 150 K H Z 1.5 K H Z 测尺长度 10 m 100 m 1km 10km 100km 测距精度 1c m 10c m 1m 10 m 100 m return down up 4-4 光电测距仪
8、的检验 该章节内容自学 Home 公路学院 测绘教研室 范志勇 4-5 直线定向 4.5.2 方位角 4.5.3 方位角推算 4.5.4 象限角 4.5.5 坐标的计算 4.5.1 基本方向 Home 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.5.1 基本方向 一、真北方向 定义：地面上某点真子午线的切线北端所指的方向 测定仪器：陀螺经纬仪或者采用天文观测北极星（或太阳 )的方法获得 特点：恒定性、不平行性 真北方向 down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 真北方向 4.5.1 基本方向 二、磁北方向 定义：磁针自由静止时指北端所指的方向 测定仪器：罗盘仪 特点：不恒定性、不平行性 磁偏角：过一
9、点的真北方向与磁北方向之间的夹角；真北为准，东偏为正、西偏为负 磁北方向 down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.5.1 基本方向 三、坐标北方向 定义：坐标纵轴正向所指方向 测定仪器：测角仪器 特点：不恒定性、平行性 子午线收敛角：过一点的真北方向与坐标北方向之间的夹角；以真北方向为准，东偏为正、西偏为负 高 斯 投 影 带 Y X 两方向重合 - + return down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.5.2 方位角 定义：由基本方向北端顺时针量至直线的水平角 种类：真方位角、磁方位角、坐标方位角 换算关系： P 真北 mAAmA A O mA A mA return
10、 down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.5.3 方位角推算 一、正反方位角的计算 基本方向 A B AB BA基本方向 180A B B A 如图所示： 180 正 反所以可得： 原则：反方位角大于 180度就减 180度，小于 180度则加 180度 180B A A B 180 正反down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.5.3 方位角推算 二、相邻边方位角的推算 基 本 方 向 左 右 左右基 本 方 向 左 右 右左如上图所示： 右 左 如上图所示： 360 右 左所以可得： 360 右 左原 则 ： 结 果 大 于 360度则减 360度 down up 公路学
11、院 测绘教研室 范志勇 4.5.3 方位角推算 三、连续边方位角的推算 前后后 前 向方进前 基本方向 180基本方向 后 前 前进方向 前后180如上图所示： 180 后前如上图所示： 180 后前所 以 可 得 ： 180 后前原则： 后 小于 180度则加；大于 180度则减。最后结果大于 360度则减360；小于 0则加 360度。 1 3 1 4 0 2 2 2 4 9 4 2 2 4 34 360 右1 9 1 0 2 3 0 1 2 0 3 7 5 2 1 6 0 3 3 5 8 2 1 0 2 8 3 2 2 1 0 2 8 3 2 1 2 0 3 7 5 2 1 1 0 1
12、7 3 6 21 3 4 0 3 3 5 8 123451 2 2 1 180 1 6 0 3 3 5 8 23 12 左 180 1 9 1 0 2 3 0 34 23 左 180 1 3 1 4 0 2 2 45 34 左 1802 0 1 2 2 4 6 5 5 1 0 2 3 0 3605 6 1 2 2 4 6 360return down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 象限 坐标增量 关系 110 ; 0ooxy 11oo R 220 ; 0ooxy 22 180oo R 330 ; 0ooxy 33 180oo R 440 ; 0ooxy 44 360oo R 象限 关系
13、11oo R 22 180oo R 33 180oo R 44 360oo R XYO + + 2OR4.5.4 象限角 定义：由基本方向线的北端或南端顺时针或逆时针方向量至直线的水平角（用 R表示：如 RAB） 范围： 90 + 90 ；顺转为正，逆转为负 4 1 2 3 1OR3OR4OR return down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 4.5.5 坐标的计算 一、坐标顺算 BxAxAy ByAByABxABDB A A BB B A Bx x xy y y c o ss i nA B A B A BA B A B A BxDyD c o ss i nB A A B A BB
14、A A B A Bx x Dy y D xyoABABCACA B A C C A B 180down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 xyoAB4.5.5 坐标的计算 ta n B A A BABB A A By y yRx x x a r c t a n ABABAByRx如图可知： BxAxAy ByAByABxABDABBxAxAy ByAByABxABDABxo yABABR二、坐标反算 AB ABR 180A B A BR 22A B A B A BD x y ABRdown up 公路学院 测绘教研室 范志勇 二、坐标反算 4.5.5 坐标的计算 BxAxAyByAByABx
15、ABDABxoyABABRBxAxAyByAByABxABDABxoyABABRta n B A A BABB A A By y yRx x x a r c t a n ABAB AByRx如图可知： 180A B A BR 360A B A BR 22A B A B A BD x y down up 公路学院 测绘教研室 范志勇 象限 坐标增量 关系 0 ; 0A B A Bxy A B A BR 0 ; 0A B A Bxy 180A B A BR 0 ; 0A B A Bxy 180A B A BR 0 ; 0A B A Bxy 360A B A BR 象限 关系 11oo R 22 180oo R 33 180oo R 44 360oo R 4.5.5 坐标的计算 三、坐标反算的象限判断 ABoxyABABAB return down up
