市政工程测量PPT课件(共9单元)项目四--距离测量与直线定向

项目四 距离测量与直线定向市政工程测量0102常用测距方法直线定向目录CONTENTS常用测距方法01任务引入河南省虞城县是中国最大的钢卷尺生产基地，年产钢卷尺达1.5亿把，其产品销往中国各地以及俄罗斯、韩国、缅甸、瑞士等70多个国家和地区，产销量占全国总量的85%以上，出口量占全国总量的60%以上，被中国计量协会授予“中国钢卷尺城”称号。虞城县国家钢卷尺及五金工具产品质量监督检验中心于2014年建成，现已通过国家级“三合一”现场评审，检测范围包括卷尺类、钳类、锤类等7大类38种产品354项参数。思考：钢卷尺是工程测量中常见的距离测量工具，如何使用钢卷尺进行距离测量呢？为什么在进行精密测量前需要对钢卷尺进行检定呢？1.1 钢尺量距钢尺量距又称距离丈量，是用具有标准长度的钢尺沿地面直接测量地面点间的距离。钢尺量距操作简单、经济实惠，但工作量大，易受地形条件限制，通常适用于平坦地区的距离测量。定义1.1 钢尺量距1量距工具1）钢尺钢尺量距通常使用钢卷尺，它一般由带状薄钢条制成，宽度为1015 mm，厚度为0.20.4 mm，长度为20 m，30 m或50 m，有手柄式、盒式等形式，如图4-1所示。（a）手柄式钢卷尺 （b）盒式钢卷尺图4-1 钢卷尺1.1 钢尺量距1量距工具1）钢尺根据尺上零点位置的不同，钢卷尺可分为端点尺和刻线尺两种，如图4-2所示。其中，端点尺是以尺的最外端为零点开始刻划；刻线尺是以尺上距最外端一段距离处为零点开始刻划。使用钢卷尺时必须注意其零点位置，以免出错。（b）刻线尺图4-2 钢卷尺的零点位置（a）端点尺1.1 钢尺量距1量距工具2）标杆标杆也称花杆，主要用于标定直线。其直径约3 cm，长23 m，杆身用油漆涂成红白相间的均匀小节，每节长约20 cm。为便于携带，常以每5节（1 m）为一段将标杆做成若干段，如图4-3所示，在使用时可将各段连接在一起。3）测钎测钎由粗铁丝制成，用于标定钢尺终端的地面位置。其长度为30 cm或40 cm，一般611根为一组。如图4-4所示，测钎上部弯一小圈，可套入环中，通常在小圈上系一条醒目的红布条。图4-3 花杆图4-4 测钎1.1 钢尺量距1量距工具4）垂球垂球用于在不平坦的地面直接测量水平距离时，将平拉的钢尺端点投影到地面点上。5）弹簧秤弹簧秤用于测量对钢尺施加的拉力。当进行精密钢尺量距时，应保证钢尺工作在规定的拉力下，避免因拉力太大或太小造成测量误差。6）温度计温度变化会使钢尺尺长发生微弱变化，当进行基线丈量等对精度要求较高的距离测量时，需要用温度计测量环境温度，通过温度指标对测量结果进行校核。1.1 钢尺量距2直线定线1）标杆定线标杆定线又称目估定线，如图4-5所示，它是通过目测在直线AB上标出分段点1，2，n，具体步骤如下。在A，B两点上各竖直插入一支标杆，测量员甲站在点A后方12 m处，从点A标杆的左侧或右侧用视线瞄准点B标杆的同一侧。乙在AB两点之间距点A约一整尺长的位置或地势起伏较大处，侧身站在选取位置附近左右移动标杆，直到三支标杆的同一侧处于同一直线上；此时由乙把标杆竖直插入地中，标记分段点1。用同样的方法标记其他分段点。标杆定线常用于测量精度要求不高的场合。1.1 钢尺量距2直线定线图4-5 标杆定线1.1 钢尺量距2直线定线2）经纬仪定线经纬仪定线如图4-6所示，它是通过经纬仪在所测线段AB上标出分段点1，2，n，具体方法如下。测量员甲在点A架设经纬仪，对中、整平仪器；松开照准部和望远镜制动螺旋，转动望远镜，使望远镜的十字丝纵丝瞄准点B，然后旋紧照准部制动螺旋。测量员乙在AB两点间距点A约一整尺长的位置或地势起伏较大处，侧身站在选取位置附近左右移动标杆；甲转动望远镜向下俯视，使乙手中的标杆进入望远镜视野，然后指挥乙移动标杆，直到标杆与望远镜的十字丝纵丝重合，此时由乙把标杆竖直插入地中，标记分段点1。用同样的方法标记其他分段点。经纬仪定线常用于测量精度要求较高的场合。1.1 钢尺量距2直线定线图4-6 经纬仪定线图4-6 经纬仪定线1.1 钢尺量距3普通钢尺量距1）平坦地面的丈量如图4-7所示，测量平坦地面上A，B两点间水平距离的方法如下。分别在A，B两点埋设木桩，并在木桩上钉一小铁钉，柏油路或水泥路等坚实路面可不打木桩而直接钉铁钉。图4-7 平坦地面的丈量1.1 钢尺量距3普通钢尺量距1）平坦地面的丈量 在点A安置经纬仪进行直线定线。可由专人负责操作经纬仪，通过望远镜十字丝纵丝确定A，B两点的直线方向（定线方向），同时指挥丈量人员控制钢尺落点，使其保持在直线方向，标出分段点的工作则由丈量人员在测量中同步完成。后尺手将钢尺零端对准点A，前尺手持钢尺末端沿定线方向拉紧钢尺，并沿钢尺末端分划线竖直插下第一根测钎，此段距离为一整尺长，设为l。两尺手同时将钢尺抬离地面，沿定线方向前进，后尺手走到第一根测钎处，用钢尺零端对准测钎；前尺手持钢尺末端沿定线方向拉紧钢尺，并沿钢尺末端分划线竖直插下第二根测钎。依次丈量剩余测段，每一测段测完后，后尺手注意收回测钎。最后一测段的距离不足l时，前尺手在点B读取钢尺上的刻划值，设为q。测量完成后，后尺手手中的测钎数即为整尺段数，设为n，则所测A，B两点间的距离为 DAB=nl+q （4-1）1.1 钢尺量距3普通钢尺量距2）倾斜地面的丈量（1）坡度均匀的倾斜地面。如图4-8所示，当地面坡度均匀时，可直接沿倾斜地面丈量出A，B两点间的斜距l。当斜距超过一整尺长时则采用分段测量，其方法与平坦地面的丈量方法基本相同。通过水准仪测量出A，B两点间的高差h，则A，B两点间的水平距离为 （4-2）图4-8 坡度均匀的倾斜地面的丈量1.1 钢尺量距3普通钢尺量距2）倾斜地面的丈量（2）地势起伏较大的倾斜地面。如图4-9所示，当地势起伏较大时，测量A，B两点间距离的方法如下。在点A安置经纬仪，并进行直线定线。后尺手将钢尺零端对准点A，前尺手持钢尺末端沿定线方向拉紧钢尺，调整钢尺高度，通过视线使钢尺保持水平；沿钢尺末端刻划线吊起垂球，然后在垂球尖所指地面点上竖直插下第一根测钎，此段距离为一整尺长l。后尺手将钢尺零端对准第一根测钎根部，前尺手持钢尺末端沿定线方向拉紧钢尺，参照步骤插入第二根测钎。依次丈量剩余测段，当最后一测段的距离不足一整尺长时，前尺手在点B读取钢尺上的刻划值q，根据式（4-1）计算A，B两点间的水平距离 DAB。1.1 钢尺量距3普通钢尺量距图4-9 地势起伏较大的倾斜地面的丈量1.1 钢尺量距3普通钢尺量距3）测量成果处理与精度评定为提高测量精度，一般采用往、返测量。返测时应将经纬仪安置于点B并重新进行直线定线，返测完成后取往、返测量结果 D往 和 D返 的平均值 D均 为丈量结果。距离测量的精度衡量指标采用相对误差，即往返测量的差值 D 与平均距离 D均 之比，记作K，即 （4-3）为便于识记和比较，通常将相对误差K化为分子为1的分数。普通钢尺量距规定，平坦地面的测量精度不应低于1/3 000，测量困难地区不低于1/1 000。如果相对误差在规定范围内，取往、返测平均值作为最终观测结果；如果超限，应重新丈量。1.1 钢尺量距4精密钢尺量距1 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 4清理场地直线定线测定相邻木桩桩顶间的高差量距1）量距方法1.1 钢尺量距4精密钢尺量距1.1 钢尺量距4精密钢尺量距1.1 钢尺量距4精密钢尺量距1.1 钢尺量距4精密钢尺量距1.1 钢尺量距4精密钢尺量距1.2 视距测量1视距测量原理视距测量是利用水准仪或经纬仪望远镜内的视距装置配合视距尺，根据几何光学和三角测量原理，同时测量距离和高差的方法。其中，视距尺是带有刻划的尺子，和水准尺基本相同。1）视线水平时视距测量的原理如图4-10所示，采用视距测量法测量平坦地面上M，N两点的水平距离和高差，在点M安置仪器，在点N竖立视距尺（或水准尺）。当望远镜视线水平时，视线与视距尺垂直。如果视距尺上的A，B两点成像在十字丝分划板的上、下视距丝a，b处，那么AB的长度可由上、下视距丝的间距求得。上、下视距丝读数之差称为视距间隔或尺间隔，用l表示。1.2 视距测量1视距测量原理图4-10 视线水平时视距测量的原理1.2 视距测量1视距测量原理1.2 视距测量1视距测量原理1.2 视距测量1视距测量原理图4-11 视线倾斜时视距测量的原理1.2 视距测量1视距测量原理1.2 视距测量1视距测量原理1.2 视距测量2视距测量的方法1243在测站点安置仪器，量取仪高i，精确到厘米。用望远镜瞄准视距尺，使横丝读数为仪高i，读取上、下视距丝的读数。打开竖盘自动补偿装置，读取竖盘读数，然后计算竖直角。根据视距间隔、竖直角，计算水平距离和高差。12341.2 视距测量3视距测量误差分析视距测量公式是在视距尺竖直的条件下推算出的，视距尺倾斜对视距测量的影响与竖直角的大小有关，竖直角越大时，其对视距测量的影响越大。1）视距尺倾斜误差用视距丝在视距尺上读数时所产生的误差称为视距丝读数误差，它是影响视距测量精度的主要因素。读数误差与视距尺最小分划的宽度、测段距离、望远镜的放大倍数及成像的清晰程度等因素有关。2）视距丝读数误差实验证明，当视线接近地面时，大气折光对读数影响较大。因此观测时应尽可能使视线离地面1 m以上，以减少大气折光的影响，同时应避免在烈日、强光等不利天气条件下进行观测。3）外界气象条件对视距测量的影响1.3 光电测量1光电测距的基本原理光电测距又称电磁波测距，是通过测定电磁波波束在待测距离上往返传播的时间来确定待测距离的。如图4-12所示，欲测量A，B两点间的距离D，在点A安置光电测距仪主机，在点B安置反光镜或副机，主机发出的电磁波经反光镜或副机接收转发，又返回主机。电磁波的传播速度为光速c（约等于 3x108 m/s），设往返传播时间为t，则距离D为图4-12 光电测距的基本原理1.3 光电测量2光电测距仪1）短程光电测距仪短程光电测距仪是指测程在3 km以内、测距精度一般在每千米1 mm左右的光电测距仪。这类仪器适用于三等以下的三角锁网的起始边以及相应等级的精密导线和三边网边长的测量。2）中程光电测距仪中程光电测距仪是指测程在315 km、测距精度一般在 以上的光电测距仪。这类仪器适用于二、三、四等控制网的边长测量。3）远程光电测距仪远程光电测距仪是指测程在15 km以上、测距精度一般可达 的光电测距仪。这类仪器适用于一、二等控制网的边长测量。任务实训-距离测量1实训目的 掌握钢尺量距的一般方法。掌握视距测量的观测和计算方法。2实训安排 场地：长度不小于70 m的平整开阔场地。器材：DJ6 型光学经纬仪、钢尺、测钎、花杆、水准尺、记录本。人员：每组57人，其中1人负责操作经纬仪，2人负责丈量，1人负责安放水准尺，其他人员负责记录和计算。任务实训-距离测量3实训步骤1）普通钢尺量距在地面上选定相距大于70 m的A，B两点，分别在A，B两点埋设木桩，木桩上钉铁钉，采用经纬仪定线、普通钢尺量距的方法测量A，B两点的水平距离，要求采用往、返测量，将测量和计算结果填入表4-1中。表4-1 普通钢尺量距记录表任务实训-距离测量3实训步骤2）视距测量 沿用普通钢尺量距中选择的A，B两点，在点A上方安置经纬仪，在点B安放水准尺。量取仪高，精确到厘米。盘左瞄准水准尺，使经纬仪上的水准管气泡居中，将视线调至水平，分别读取上、下视距丝的读数。盘右瞄准水准尺，以同样的方法再测一次。取盘左、盘右读数的平均值作为往测最后结果。将仪器移至点B，在点A安放水准尺，重复步骤步骤，完成返测。计算A，B两点间的水平距离和测量精度，将结果填入表4-2中。任务实训-距离测量表4-2 视距测量记录表直线定向02任务引入在地球表面上的某些点观测同一天体在上中天（午）或下中天（子）出现的时刻是相同的，这些点连接起来的线即为子午线。从本质上讲，子午线就是经线，和纬线一样是人类为度量方便而假设出来的辅助线，其连接地球的南北两极，用于指示南北方向。国际上将通过英国伦敦格林尼治天文台原址的那条