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1、第四章 距离测量与直线定向,长安大学公路学院,1,第四章 距离测量与直线定向,主要内容： 钢尺量距、视距测量、直线定向 主要目的： 了解距离丈量的方法，视距测量的公式，理解标准方向的概念，掌握坐标方位角的推算。 重点内容：坐标方位角的推算 距离：是指两点间的水平直线长度。 分类：直接量距法钢尺量距 光学量距法视距测量 物理量距法光电测距,1,4-1 钢尺量距,一、量距工具 钢卷尺，标杆，测钎和垂球。 1.钢卷尺 尺长与规格：20米、30米、50米，钢质，涂塑或不涂塑。 刻度与注记：毫米刻度，注记厘米、分米、米。零分划位置有不同，分刻线尺和端点尺两种。,端点尺 刻线尺,1,4-1 钢尺量距,一、
2、量距工具 2.花杆:定线用（量距时标定直线量距的前进方向） 3.测钎:量距时在地面标定尺段端点位置。 二、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， 为使量距工作方便起见，可分成几段进行丈量。这 种把多根标杆标定在已知直线上的工作称为直线定 线。可用目估定线或经纬仪定线。,1,4-1 钢尺量距,三、钢尺量距 钢尺量距的基本要求是“直、平、准”。 1平坦地面量距 距离用下式计算：D=nl+q 式中：l整尺段的长度； n丈量的整尺段数； q零尺段长度。 往返丈量较差:D = D往-D返 距离平均值:D平= （D往-D返） 相对误差:,1,4-1 钢尺量距,三、钢尺量距 2.倾斜地面量距
3、 (1)平量法： (2)斜量法：,1,4-2 视距测量,视距测量是一种间接测距方法; 它利用望远镜内十字丝分划板上的视距丝及刻有厘米分划的 视距标尺(地形塔尺或普通水准尺)，根据光学原理可以同时 测定两点间的水平距离和高差. 测距的相对误差约为1/300，低于钢尺量距； 测定高差的精度低于水准测量; 视距测量广泛用于地形测量的碎部测量中。,1,4-2 视距测量,一、视线水平时的视距公式,n,1,4-2 视距测量,一、视线水平时的视距公式 水平距离公式: 高差公式:,n,l,1,4-2 视距测量,二、视线倾斜时的视距公式 水平距离D为: 初算高差为: A、B两点高差为:,1,4-2 视距测量,三
4、、视距测量的观测与计算 1在测站上安置经纬仪，量取仪器高（桩顶至仪器横轴中心的距离），精确到cm； 2瞄准竖直于测点上的标尺，并读取中丝读数值； 3用上、下视距丝在标尺上读数，将两数相减得视距间隔； 4使竖盘水准管气泡居中，读取竖盘读数，求出竖直角; 5.根据视距公式，计算水平距离和高差及立尺点的高程。,1,4-2 视距测量,四、视距测量误差 1视距尺分划误差 2乘常数K值的误差 3竖直角测量误差 4视距丝读数误差 5视距尺倾斜对视距测量的影响 6外界气象条件对视距测量的影响 （1）大气折光的影响 （2）大气湍流的影响,1,4-3 电磁波测距仪测距,一、电磁波测距概述 1. 测距原理 电磁波测
5、距的基本原理是通过测定电磁波在待测距 离两端点间往返一次的传播时间，利用电磁波在大 气中的传播速度，来计算两点间的距离。,1,4-3 电磁波测距仪测距,一、电磁波测距概述 2.测距仪分类 （1）所采用的载波 （2）按时间测定方式,1,4-3 电磁波测距仪测距,一、电磁波测距概述 2.测距仪分类 远程几十公里 （3）按测程分 中程数公里至十余公里 短程3公里以下 单载波可见光；红外光；微波。 (4)按载波数分 双载波可见光+可见光；可见光+红外光 三载波可见光+可见光+微波； 可见光+红外光+微波等。,1,4-3 电磁波测距仪测距,一、电磁波测距概述 2.测距仪分类 漫反射目标（无合作目标） （
6、5）按反射目标分 合作目标-平面反射镜，角反射镜 有源反射器-同频载波应答机， 非同频载波应答机等,1,4-3 电磁波测距仪测距,二、脉冲式光电测距,1,4-3 电磁波测距仪测距,三、相位式光电测距 1相位式测距的基本原理,1,4-3 电磁波测距仪测距,三、相位式光电测距 2相位式测距的基本公式 调制波的调制频率f，角频率 ，周期T，,1,4-3 电磁波测距仪测距,三、相位式光电测距 2相位式测距的基本公式 设调制信号为正弦信号，包含2的整 倍数N2，和不足2的尾数部分，即：,1,4-3 电磁波测距仪测距,三、相位式光电测距 3N值的确定,1,4-3 电磁波测距仪测距,三、相位式光电测距 4内
7、光路的设置,1,4-3 电磁波测距仪测距,四、全反射棱镜 由于光在玻璃中的折射率为1.51.6，而光在空气中的折射率近似等于1，也就是说光在玻璃中的传播要比空气中慢，因此光在棱镜中传播所用的超量时间会使所测距离增大某一数值，称为棱镜常数。,1,4-3 电磁波测距仪测距,五、距离测量 测距时，将测距仪和反射镜分别安置在测线的两 端，仔细地对中。接通测距仪的电源，然后照准反 射镜，检查经反射镜反射回的光强信号。合乎要求 后即可开始测距。 六、测距成果的整理 1加常数改正,1,4-3 电磁波测距仪测距,六、测距成果的整理 2乘常数改正 3气象改正 不同型号的测距仪，气象改正公式的系数也不同， 在仪器
8、使用说明书内给出了气象改正计算公式。 4倾斜改正 5归算至大地水准面的改正,1,4-3 电磁波测距仪测距,七、光电测距的主要误差来源 测距误差可分为两部分：一部分是与距离D成比例的误差，即光速值误差、大气折射率误差和测距频率误差；另一部分是与距离无关的误差，即测相误差、加常数误差、对中误差。 一般将测距仪的精度表达式简定成,1,4-4 电磁波测距仪的检验,一、概述 检验项目主要有: 功能检视; 三轴关系正确性的检校; 发光管相位均匀性（照准误差）的测定； 幅相误差的测定； 周期误差的测定； 加常数的测定； 乘常数（包括晶振频率）的测定； 内部、外部符合精度的检验； 适应性能的检测：测程的检测。
9、,1,4-4 电磁波测距仪的检验,二、周期误差的测定 1什么是周期误差 所谓周期误差是指按一定的距离为周期重复出现的 误差。周期误差主要来源于仪器内部固定的串扰信 号。,1,4-4 电磁波测距仪的检验,二、周期误差的测定 2周期误差的测定方法,1,4-4 电磁波测距仪的检验,三、测距常数的测定 1加常数简易测定法 2用六段比较法测定加、乘常数 比较法系通过被检测的仪器在基线场上取得观测 值，将观测值与已知基线值进行比较从而求得加常 数K、乘常数R的方法。,1,4-5 直线定向,直线定向：确定一条直线与一基本方向之间的水平 角。 一、基本方向 1真北方向:过地面某点真子午线的切线北端所指示的方向
10、。采用天文测量的方法测定。 2磁北方向 ：磁针自由静止时其指北端所指的方向，称为磁北方向，可用罗盘仪测定。 3坐标北方向：过O点的真子午线坐标纵轴（X轴）正向所指示的方向，称为坐标北方向。实用上常取与高斯平面直角坐标系中X坐标轴平行的方向为坐标北方向。,1,4-5 直线定向,二、方位角 由直线一端的基本方向起，顺时针量至直线的 水平角称为该直线的方位角，取值范围0360。 1真方位角：由真北方向起算的方位角，用A表示。 2.磁方位角：由磁北方向起算的方位角，用Am表示。 3坐标方位角：由坐标北方向起算的方位角，用 表示。,1,4-5 直线定向,三、磁偏角与子午线收敛角 1磁偏角 ：过一点的真北
11、方向 与磁北方向之间的夹角。 2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。 与 的符号规定相同，即磁北 或坐标北方向在真北方向东侧 时，均为正数；磁北方向或坐 标北方向在真北方向西侧时，均为负。,过O点的真子午线,1,4-5 直线定向,四、方位角之间的相互换算,1,4-5 直线定向,五、正、反坐标方位角,1,4-6 方位角测量,一、罗盘仪测定磁方位角 1罗盘仪的构造 由望远镜、罗盘盒 、基座三部分组成。,1,4-6 方位角测量,一、罗盘仪测定磁方位角 2罗盘仪的使用 （1）安置罗盘仪于直线的一个 端点，进行对中和整平。 （2）用望远镜瞄准直线另一端 点的标杆。 （3）松开磁针制
12、动螺旋，将磁针放下，待磁针静止 后，磁针在刻度盘上所指的读数即为该直线的磁方 位角。,1,4-6 方位角测量,二、陀螺经纬仪测定真方位角 1陀螺经纬仪的构造 陀螺经纬仪由经纬仪、陀螺仪、 陀螺电源等组成。,1,4-6 方位角测量,二、陀螺经纬仪测定真方位角 2陀螺经纬仪的使用 2）观测方法 （1）粗略定向 两逆转点法: 四分之一周期法,1,4-6 方位角测量,二、陀螺经纬仪测定真方位角 2陀螺经纬仪的使用 2）观测方法 （1）粗略定向 （2）精密方向 精密定向一般采用跟踪逆转点法和中天法。,1,第四章 教学内容回顾,1.钢尺量距 2.视距测量 3.电磁波测距仪测距 4.电磁波测距仪的检验 5.直线定向 6.方位角测量,Thats all for this chapter！,
