1、第四章 直線定向和距離測(cè)量第一節(jié)直線定向第二節(jié)鋼尺量距第三節(jié)視距測(cè)量第四節(jié)光電測(cè)距自修第五節(jié)全站儀測(cè)量自修直線定向 確定地面上一條直線與標(biāo)準(zhǔn)方向間水平角的工作4-1 直線定向一、標(biāo)準(zhǔn)方向真北方向：過地面上某點(diǎn)的真子午線切線方向的北端天文測(cè)量方法和陀螺經(jīng)緯儀磁北方向：過地面上某點(diǎn)的磁子午線切線方向的北端羅盤儀 坐標(biāo)北方向：高斯投影帶中央子午線北端或平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)縱軸北端各點(diǎn)的坐標(biāo)北方向彼此平行二、直線定向的方法 1. 方位角： 由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起順時(shí)針至某一直線的水平角。角值由o360 N A O 1分類：真方位角A：由真子午線北端起算的方位角。它是用天文觀測(cè)方法或用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定。磁方位角

2、Am：由磁子午線北端起算的方位角。它是用羅盤儀測(cè)定的。坐標(biāo)方位角：由坐標(biāo)縱軸北端起算的方位角。三種方位角之間的關(guān)系磁偏角：磁北與真北間的夾角。以真北為準(zhǔn)，判斷磁北的位置，東正西負(fù)。子午線收斂角：軸北與真北間的夾角。以真北為準(zhǔn)，判斷軸北的位置，東正西負(fù)。磁坐偏角m ：軸北與磁北間的夾角。以軸北為準(zhǔn)，判斷磁北的位置，東正西負(fù)。A=Am+A= Am+ 2. 象限角地面直線與子午線南端或北端構(gòu)成的銳角，并冠以所在象限的名稱，以R表示。真象限角、磁象限角、坐標(biāo)象限角圖418例如 R01= NE 3924 R02= SE 2512 R03= SW 6856 R04= NW 7135 N 14 0 3 2坐

3、標(biāo)方位角與坐標(biāo)象限角的關(guān)系直線方向由方位角求象限角R由象限角R求方位角北東（NE）第I象限南東（SE）第II象限南西（SW）第III象限北西（NW）第IV象限RNERSE（180）RSW（180）RNW（360）R180R180+ R360R4.1.2 坐標(biāo)方位角的計(jì)算一、由點(diǎn)的坐標(biāo)反算坐標(biāo)方位角 RAB =arctanyABxAB yAB = yB-yA xAB = xB-xA RAB象限角 并判斷象限？ AB 與RAB 的關(guān)系二、正、反坐標(biāo)方位角： 同一直線的正、反坐標(biāo)方位角之間相差180，即 BAAB180三、坐標(biāo)方位角推算 前=后+左 -180或 前=后-右+1804.2.1 距離測(cè)量

4、概述 一、水平距離 在測(cè)區(qū)面積不大的情況下半徑小于10km的范圍，可以不考慮地球曲率的影響，用水平面代替水準(zhǔn)面。 兩點(diǎn)間連線垂直投影在水平面上的長度稱為水平距離。4-2鋼尺量距二、直線量距的一般方法，精度及其適用范圍1、直接量距：用長度標(biāo)準(zhǔn)直接與被測(cè)距離比較，從而獲得被測(cè)距離長度。皮尺、鋼尺、銦瓦基線尺2、間接量距：根據(jù)條件，依據(jù)一定的關(guān)系式間接推算出被測(cè)距離。視距測(cè)量、光電測(cè)距方法 精度 適用范圍1、步測(cè)法1/200野外踏勘、選點(diǎn)和小比例尺地形圖的測(cè)繪2、視距法 3、鋼尺一般量距4、鋼尺精密量距5、激光紅外測(cè)距儀1/2001/300地形測(cè)量中的碎部測(cè)量1/20001/3000導(dǎo)線測(cè)量，一般建

5、筑軸線丈量1/50001/2萬精密導(dǎo)線測(cè)量，工業(yè)廠房主要軸線的測(cè)量測(cè)程：2KM20KM精度：(3mm+2PPM)三、 距離測(cè)量一般方法一、地面點(diǎn)的標(biāo)定 1、臨時(shí)標(biāo)志 2、永久標(biāo)志二、直線定線： 將待測(cè)距離上的分段點(diǎn)標(biāo)定在同一條直線上的工作。 1、定線的目的：保證待測(cè)距離的直線性 2、定線的方法： 花桿目視定線 經(jīng)緯儀正倒鏡分中法三、直線定線的實(shí)施 1、在兩點(diǎn)間定線 2、在兩點(diǎn)的延長線上定線 3、兩點(diǎn)不通視時(shí)的定線：逐漸趨近法4.2.2 鋼尺量距一、鋼尺量距的一般方法 1、平量法 2、斜量法：圖41平坦地面的距離丈量 D = nL0 + L0在平坦地面丈量距離時(shí)，可把尺子放在地面上逐段進(jìn)行丈量至

6、少往返測(cè)各一次。量距精度以相對(duì)誤差表示，并將其換算為分子為1的分?jǐn)?shù)形式，精度一般不低于1/3000|往測(cè) 返測(cè) | / 往返均值 = 1 / MAB平坦地面測(cè)量算例： 整尺段數(shù)為3，余長: 往測(cè)24.890m,返測(cè)24.840m D = nL0 + L0 往測(cè)距離為：174.890m,返測(cè)為174.840m平均為174.865m，相對(duì)誤差為： |174.890-174.840|/174.865=1/3500 |往測(cè) 返測(cè)|/往返均值=1/MAB傾斜地面的距離丈量平量法 如果地面起伏不大，丈量時(shí)將尺子一端抬高，并用目估法使尺子大致水平，然后用測(cè)釬或垂球?qū)⒊咦拥亩它c(diǎn)投到地面上。將量得的各段水平距離

7、求和即為所量距離。傾斜地面的距離丈量斜量法 當(dāng)坡度變化均勻時(shí)，AB的斜距L，測(cè)出地面的傾角，那么水平距離l為： l=Lcos。如果未測(cè)傾角，而是測(cè)定了A、B兩點(diǎn)間的高差h，按直角三角形計(jì)算。 數(shù)據(jù)處理誤差計(jì)算： 往、返測(cè)較差：D=D往D返 往、返測(cè)相對(duì)較差：容許相對(duì)較差： 測(cè)規(guī)鐵路城市公路容許相對(duì)較差1/20001/3000平地：1/3000山地：1/1000假設(shè)到達(dá)精度,所測(cè)距離最終值為： 二、鋼尺量距的精密方法適用范圍： 精度要求1/10000以上時(shí)距離測(cè)量。量距方法： 清理現(xiàn)場、經(jīng)緯儀架設(shè)在A點(diǎn)，瞄準(zhǔn)B點(diǎn)。 在經(jīng)緯儀視線上依次定出比鋼尺一整尺段略短的尺段，并打上木樁，木樁上標(biāo)“十字。量距

8、方法： 兩人拉尺，后司尺用彈簧稱控制拉力，兩人同時(shí)讀數(shù)，要求讀至0.5mm ，一人指揮。 每尺段移動(dòng)鋼尺前后位置三次，三次測(cè)量結(jié)果之差不超過23mm，并記錄現(xiàn)場溫度至0.5 。 用水準(zhǔn)儀測(cè)量尺段間木樁頂高差、往返高差不超過10mm。尺長改正： 鋼尺名義長度l0 、實(shí)際長度l那么整尺段的尺長改正數(shù)：l = l l0 任一長度l的尺長改正數(shù)： Ld = l / l0 L 溫度改正 lt = t-t0 l，其中：為鋼尺膨脹系數(shù),0.0000125/，t為野外量距時(shí)溫度，t0為 檢定鋼尺時(shí)的溫度。傾斜改正：lh = d - l ，其中：高差為h,斜距為l，h2=l2d2=(ld)(l+d)，ld=h2

9、/l+d；由于lh，ld，所以：lh = -(h2 / 2l)水平距離 d= l + ld + lt + lh1、定線誤差2、尺長誤差3、溫度測(cè)定誤差4、鋼尺傾斜誤差5、拉力不均誤差6、鋼尺對(duì)準(zhǔn)及讀數(shù)誤差4.2.3 鋼尺量距誤差4-3視距測(cè)量視距測(cè)量是利用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的視距絲裝置，根據(jù)光學(xué)原理同時(shí)測(cè)定距離和高差的一種方法。定義視距測(cè)量具有操作方便、速度快、一般不受地形限制等優(yōu)點(diǎn)。特點(diǎn) 普通視距測(cè)量精度較低，僅能到達(dá)1/2001/300的精度。精度但能滿足測(cè)定碎部點(diǎn)位置的精度要求，所以視距測(cè)量被廣泛地應(yīng)用于地形測(cè)圖中。應(yīng)用一、視線水平時(shí)計(jì)算公式(水準(zhǔn)儀視距測(cè)量)水平距離ABnmnDFN

10、Mpdfnmm 儀器中心至物鏡光心的距離，常數(shù)值 物鏡焦距，常數(shù)值 焦點(diǎn)至水準(zhǔn)尺的距離，變量水平距離D 上、下十字絲的間隔，常數(shù)值 上、下十字絲在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)差，觀測(cè)值mnmnABDFNMpdflnm對(duì)于內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，一般有K=100, C=0一、視線水平時(shí)的計(jì)算公式水準(zhǔn)儀視距測(cè)量 高差i 儀器高v 中橫絲在尺上的讀數(shù)mnmniABDFNMpdfvlhnm二、視線傾斜時(shí)的計(jì)算公式經(jīng)緯儀視距測(cè)量水平距離DAN BM DlMNODMQNBAJN lDM 二、視線傾斜時(shí)的計(jì)算公式經(jīng)緯儀視距測(cè)量h 初算高差，在QJO中，h =D tgiODMQNBAvJhhN lDM 視線傾斜時(shí)水平距離的計(jì)算公式為

11、： 視線傾斜時(shí)高差的計(jì)算公式為：三、視距測(cè)量的施測(cè)與計(jì)算1視距測(cè)量的施測(cè)1在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，量取儀器高，在B點(diǎn)豎立視距尺。2盤左或盤右位置，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)B點(diǎn)視距尺，分別讀取上、下、中三絲讀數(shù)，并算出尺間隔l。3轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，并計(jì)算垂直角測(cè)站： 測(cè)站高程： 儀器高： 儀器：測(cè)點(diǎn)下絲讀數(shù)上絲讀數(shù) 中絲讀數(shù)v/ m 豎盤讀數(shù)L 垂直角 水平距離D/ m 除算高差h/ m 高差h/ m 高程H/ m 備注 尺間隔lm 視距測(cè)量記錄與計(jì)算手簿*A+45.37m1.45mDJ612.2370.6631.451.57487 41 12+2 18 481

12、57.14+6.35+6.35+51.72盤左位置22.4451.5552.000.89095 17 36-5 17 3688.24-8.18-8.73+36.64*視距尺分劃誤差乘常數(shù)不準(zhǔn)確的誤差豎直角測(cè)量誤差視距絲讀數(shù)誤差視距尺傾斜對(duì)視距測(cè)量的影響外界氣象條件對(duì)視距測(cè)量的影響大氣折光大氣湍流四、視距測(cè)量誤差 按載波分為：微波測(cè)距儀：采用微波段的無線電波作為載波；光電測(cè)距儀：采用光波作為載波，又分為以下兩類：激光測(cè)距儀：用激光作為載波； 紅外測(cè)距儀：用紅外光作為載波。一、電磁波測(cè)距儀的分類4-4 光電測(cè)距按測(cè)定時(shí)間方式的不同分為：脈沖式測(cè)距；相位式測(cè)距儀光電測(cè)距儀按測(cè)程可分為：短程測(cè)距儀：測(cè)

13、程小于3km，用于普通工程測(cè)量和城市測(cè)量；中程測(cè)距儀：測(cè)程為3km15km，通常用于一般等級(jí)控制測(cè)量；長程測(cè)距儀：測(cè)程大于15km，通常用于國家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線。按儀器的標(biāo)稱精度指標(biāo)分級(jí)儀器的標(biāo)稱精度表達(dá)式為：I級(jí)：mD|5mm II級(jí)：5mD|10mm 級(jí)：10mD|20mm二、光電測(cè)距儀測(cè)距的根本原理ADB三、相位式光電測(cè)距儀原理框圖圖45相位法測(cè)距的根本公式 圖46 四、距量測(cè)量的步驟將測(cè)距儀和反射鏡分別安置于待測(cè)距離的兩端，仔細(xì)地對(duì)中。測(cè)距儀接通電源后照準(zhǔn)反射鏡，檢查經(jīng)反射鏡反回的光強(qiáng)信號(hào)，符合要求后即可開始測(cè)距。為防止錯(cuò)誤和減少照準(zhǔn)誤差的影響，可進(jìn)行假設(shè)干個(gè)測(cè)回的觀測(cè)。測(cè)距讀數(shù)值記入

14、手簿中，接著觀測(cè)豎直角并記入手簿的相應(yīng)欄內(nèi)。由溫度計(jì)和氣壓計(jì)讀取大氣溫度和氣壓值。按氣溫和氣壓進(jìn)行氣象改正，按測(cè)線的豎直角進(jìn)行傾斜改正，最后求得測(cè)線的水平距離。長度值應(yīng)化算為兩點(diǎn)間的水平距離。儀器系統(tǒng)誤差的改正包括加常數(shù)改正、乘常數(shù)改正和周期誤差的改正。電磁波在大氣中傳輸時(shí)受氣象條件的影響很大，因而要進(jìn)行氣象改正。歸算改正主要有傾斜改正、歸算至參考橢球面的改正和投影到高斯平面上的改正等。 五、測(cè)距成果的整理4-5 全站儀概述全站儀，即全站型電子速測(cè)儀Electronic Total Station，它是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等組成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果能自動(dòng)顯示，并

15、能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測(cè)量儀器。全站儀較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和處理過程的電子化和一體化，因此得到了廣泛的應(yīng)用。其根本功能是在儀器照準(zhǔn)目標(biāo)后，通過微處理器的控制，能自動(dòng)完成測(cè)距，水平方向和天頂距讀數(shù)、觀測(cè)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)。1提柄 2提柄固定螺絲 3儀器高標(biāo)志 4電池 5鍵盤 6三角基座制動(dòng)控制桿 7底板8腳螺旋 9圓水準(zhǔn)器校正螺絲10圓水準(zhǔn)器11顯示器12物鏡13管式羅盤插口14光學(xué)對(duì)中器調(diào)焦環(huán)15 光學(xué)對(duì)中器分劃板 16光學(xué)對(duì)中器目鏡 17水平制動(dòng)鈕 18水平微動(dòng)鈕 19數(shù)據(jù)輸出插口 20外接電源插口 21照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器 22照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器校正螺絲 23垂直微動(dòng)鈕 24垂直微動(dòng)手輪 25望遠(yuǎn)鏡目鏡 26望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦環(huán) 27粗照準(zhǔn)器 28儀器中心標(biāo)志全站儀觀測(cè)數(shù)據(jù)的記錄方式：通過電纜，將儀器的數(shù)據(jù)傳輸接口和外接的記錄器連接起來，數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在外接的記錄器中；利用儀器內(nèi)部的大容量內(nèi)存，記錄數(shù)據(jù)；采用插入式數(shù)據(jù)記錄卡。 全站儀的功能測(cè)距，測(cè)角進(jìn)行自由設(shè)站，計(jì)算測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)；進(jìn)行支導(dǎo)線測(cè)量和計(jì)算；測(cè)站定向和極坐標(biāo)測(cè)量及坐標(biāo)點(diǎn)的放樣；進(jìn)行對(duì)邊測(cè)量懸高測(cè)量面積測(cè)量及計(jì)算等。 TC307全站儀TC307型全站儀的安置步驟如下：1翻開腳架置于測(cè)站點(diǎn)上，并使腳架頭大致水平，將