第2章距離測量和直線定向

第二章距離測量和直線定向距離測量直線定向2.1距離測量

距離測量是測量的基本工作之一。距離：兩點(diǎn)間的水平直線距離。一、量距工具

通常有鋼卷尺、布卷尺(皮尺)、測繩、光電測距儀和光學(xué)視距儀等。測距的輔助工具有測釬和花桿等。常用的鋼尺寬度為1.0~1.5cm，長度有2m、20m、30m、50m等，以30m和50m長的鋼尺最為常用。

鋼尺的零分劃位置劃分：(1)端點(diǎn)尺：零點(diǎn)位于尺端(拉環(huán)的外緣)；(2)刻線尺：有零分劃線。

一、量距工具測釬花桿測量距離工具鋼卷尺布卷尺(皮尺)測繩光電測距儀光學(xué)視距儀零分劃位置端點(diǎn)尺刻劃尺寬度1.0～1.5cm長度2m、20m、30m、50m等測距輔助工具2.1距離測量一、量距工具

二、直線定線

當(dāng)兩點(diǎn)間的距離大于鋼尺長度時(shí)，需分段丈量。分段點(diǎn)必須位于同一直線上。將分段點(diǎn)標(biāo)定在一條直線上的工作稱為直線定線。直線定線可以用儀器來完成，當(dāng)精度要求不高時(shí)，也可以用目估法定線（人眼用三點(diǎn)一線的原理將分段點(diǎn)標(biāo)定于同一直線上）。

三、

鋼尺量距

(一)

平坦地面的距離丈量

在平坦地面丈量距離時(shí)，可把尺子放在地面上進(jìn)行。丈量工作一般由兩人完成。丈量至少往返各一次目的是提高量距的精度和防止丈量中出現(xiàn)錯(cuò)誤。

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。

一般規(guī)定，往、返測相對(duì)誤差應(yīng)不大于1/2000；

在量距困難的地區(qū)，其相對(duì)誤差也不應(yīng)大于1/1000。

如精度滿足要求，可取往、返測距離的平均值作為丈量的最后結(jié)果。(二)

傾斜地面的距離丈量

1、平量法

如果地面起伏不大時(shí)，可將待測距離分段，然后用鋼尺拉平丈量。丈量時(shí)將尺子一端抬高，并用目估法使尺子大致水平，然后用測釬將尺子的端點(diǎn)投到地面上。將量得的各段水平距離求各即為所量距離。

2、斜量法

當(dāng)傾斜地面的坡度變化均勻時(shí)，可以沿著斜坡丈量出AB的斜距L，測出地面的傾角δ，則水平距離l為：

l

=L*cosδ。

如果未測傾角δ，而是測定了A、B兩點(diǎn)間的高差h，當(dāng)高差h不太大時(shí)，h與L的比值很小，則有：

Δl=-h２/２Ｌ

l

=L+ΔlΔl為按高差計(jì)算的傾斜改正數(shù)，永遠(yuǎn)為負(fù)值。2、斜量法

h較小斜量法斜距L、地面傾角δ斜距L、兩點(diǎn)高差h四、光電測距

鋼尺量距勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，精度一般只能達(dá)到1/1000～1/5000。光電測距具有測程遠(yuǎn)、精度高、操作簡便、作業(yè)速度快和勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)

測距儀按載波的不同可分為兩類：以激光和紅外光為載波的測距儀叫光電測距儀；以微波為載波的測距儀叫微波測距儀；統(tǒng)稱為電磁波測距儀。

按測定傳播時(shí)間方式的不同，可分為相位式測距儀和脈沖式測距儀；按測程的大小，可分為遠(yuǎn)程(20km以上)、中程(5-20km)和短程(5km以下)三類。

遠(yuǎn)程一般都是激光測距儀，中、短程一般為紅外光電測距儀。近年來，測程在5km以下的短程紅外光電測距儀發(fā)展很快，向著高效率、輕小型、數(shù)字化、自動(dòng)化和全站型方向發(fā)展。

四、光電測距

測距儀分類載波傳播時(shí)間方式測程光電測距儀微波測距儀相位式測距儀脈沖式測距儀遠(yuǎn)程（>20km）中程（5～20km）短程（<5km）電磁波測距儀

脈沖式測距儀利用被測目標(biāo)對(duì)脈沖激光產(chǎn)生的漫反射，直接測定光脈沖在待測距離l上往返傳播的時(shí)間t,進(jìn)而求得距離，測距精度較低，誤差約為±0.5m左右。

相位式測距儀是通過測定連續(xù)調(diào)制光波在待測距離上往返傳播所產(chǎn)生的相位延遲，間接測定傳播時(shí)間t，從而求得待測距離l，所以測量精度比較高。

光電測距儀是通過測定光波或微波在被測距離l上往返所需的時(shí)間t和光波或微波在空氣中的傳播速度c,可求得距離l，其公式為：

l=1/2ct

相位式測距儀的品種較多，如國產(chǎn)ＤＭ—３０型和瑞士產(chǎn)DI5S型等均屬相位式測距儀。

日本產(chǎn)DM—A5型測距儀，屬于短程測距儀。它是組合式測距儀，儀器的上部為測距頭，下部為電子經(jīng)緯儀，所用電池是機(jī)載式的。儀器的測程為15km，精度為±(5mm+3×10－6·D)，括號(hào)中第一項(xiàng)稱固定誤差，第二項(xiàng)稱比例誤差，與測距長度有關(guān)。

手持激光測距儀2-2直線定向

確定地面兩點(diǎn)在平面上的相對(duì)位置，除需確定兩點(diǎn)之間的距離外，還要確定兩點(diǎn)間直線的方向。

確定一直線與標(biāo)準(zhǔn)方向間角度關(guān)系的工作，稱為直線定向。一、標(biāo)準(zhǔn)方向的種類

1、真子午線方向(真北方向)

地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向，稱為該點(diǎn)的真子午線方向。真子午線北端所指的方向?yàn)檎姹狈较颍梢杂锰煳挠^測的方法來確定。

2、磁子午線方向(磁北方向)

地球表面某點(diǎn)上磁針?biāo)傅姆较驗(yàn)樵擖c(diǎn)的磁子午線方向。磁針北端所指的方向?yàn)榇疟狈较?，可用羅盤儀測定。

3、坐標(biāo)縱線方向(坐標(biāo)北方向)

測量工作中采用高斯直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)縱線北端所指的方向?yàn)樽鴺?biāo)北方向。

上述三個(gè)北方向通常稱為“三北”方向。在一般情況下，它們是不一致的。

由于地球磁場的南、北極與地球的南、北極并不一致，因此某點(diǎn)的磁子午線方向和真子午線方向間有一夾角，這個(gè)夾角稱為磁偏角，用δ表示。磁子午線偏向真子午線以東為東偏，δ為正，以西為西偏，δ為負(fù)，如圖所示。磁偏角的大小，隨地點(diǎn)的不同而變化，就是在同一地點(diǎn)因受外界條件的影響，也會(huì)有變化。

地球表面某點(diǎn)的真子午線北方向與該點(diǎn)坐標(biāo)縱線北方向之間的夾角，稱為子午線收斂角，用γ表示。

坐標(biāo)縱線偏向真子午線以東為東偏，以西為西偏，東偏為正，西偏為負(fù)，如圖所示。子午線的收斂角有嚴(yán)密的計(jì)算公式，在普通測量中可按如下近似公式計(jì)算：

γ=ΔLsinB

式中ΔL—某點(diǎn)與中央子午線的經(jīng)度差；B—某點(diǎn)緯度。二、表示直線方向的方法

在測量工作中，常采用方位角或象限角表示直線的方向。1、方位角

由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端順時(shí)針方向量到某直線的夾角，稱為該直線的方位角。方位角的變化范圍是0°~360°。由于選擇的標(biāo)準(zhǔn)方向不同，方位角有不同的定義。

以真子午線方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向的，稱為真方位角，用A表示；

以磁子午線方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向的，稱為磁方位角，用Am表示；

以坐標(biāo)縱線為標(biāo)準(zhǔn)方向的，稱為坐標(biāo)方位角，簡稱方位角，用α表示。如右圖所示，三種方位角之間的關(guān)系為：

A=Am+δ

A=α+γ式中，δ、γ東偏時(shí)取正號(hào)，西偏時(shí)取負(fù)號(hào)。由于任何地點(diǎn)的坐標(biāo)縱線都是平行的，因此，任何直線的正坐標(biāo)方位角(如αAB)和它的反方位角(如αBA）均相差180°(如圖下)，即：αAB=

αBA±180°

由于真子午線之間或磁子午線之間相互并不平行，所以真方位角和磁方位角不存在上述關(guān)系。2、象限角

直線與標(biāo)準(zhǔn)方向線所夾的銳角稱為象限角。取值范圍為0°~90°，用R表示。

平面直角坐標(biāo)系分為四個(gè)象限，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示。表示直線的方向時(shí)，不僅要注明其角度大小，而且要注明其所在象限。如圖所示，直線OA、OB、OC、OD分別位于四個(gè)象限中，分別為北東(NE)、南東

(SE)、南西(SW)、北西(NW)。

方位角和象限角可以互相換算，換算方法見下表。

第二章距離測量和直線定向羅盤：測定磁方位角的儀器。羅盤第二章距離測量和直線定向復(fù)習(xí)思考題1何謂水平距離，已知傾斜距離如何求水平距離?2用鋼尺往、返丈量了一段距