測(cè)量技術(shù) 教學(xué)PPT課件

測(cè)量技術(shù) 教學(xué)PPT課件,測(cè)量技術(shù),教學(xué)PPT課件,測(cè)量,技術(shù),教學(xué),PPT,課件 模塊一 基礎(chǔ)知識(shí)CONTENTS任務(wù)二 測(cè)量誤差概述任務(wù)一 測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)目錄01測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)一、測(cè)量學(xué)的任務(wù)及其作用根據(jù)研究的范圍和對(duì)象不同,迄今測(cè)量學(xué)的發(fā)展已經(jīng)形成以下幾個(gè)分支學(xué)科:(1)普通測(cè)量學(xué):研究地球表面小范圍測(cè)繪的基本理論、技術(shù)和方法,不顧及地球曲率的影響,把地球局部表面當(dāng)作平面看待,是測(cè)量學(xué)的基礎(chǔ)。(2)大地測(cè)量學(xué):研究整個(gè)地球的形狀和大小,解決大地區(qū)控制測(cè)量和地球重力場(chǎng)問(wèn)題的學(xué)科。大地測(cè)量必須考慮地球曲率的影響。大地測(cè)量學(xué)又可分為常規(guī)大地測(cè)量學(xué)和衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)。(3)攝影測(cè)量與遙感學(xué):研究利用攝影或遙感技術(shù)獲取被測(cè)物體的形狀、大小和空間位置(影像或數(shù)字形式),進(jìn)行分析處理,繪制地形圖或獲得數(shù)字化信息的理論和方法的學(xué)科。可分為地面攝影測(cè)量學(xué)、航空攝影測(cè)量學(xué)、水下攝影測(cè)量學(xué)和航天攝影測(cè)量學(xué)。(4)地圖制圖學(xué):研究利用測(cè)量的成果來(lái)繪制各種地圖的理論、工藝和方法的學(xué)科,稱為地圖制圖學(xué)。其內(nèi)容包括地圖編制及電子地圖制作與應(yīng)用等。(5)海洋測(cè)繪學(xué):是以海洋水體和海底為對(duì)象,研究海洋定位、測(cè)定海洋大地水準(zhǔn)面和平均海水面、海底和海面地形、海洋環(huán)境等自然和社會(huì)信息的地理分布及編制各種海圖的理論和技術(shù)的學(xué)科。內(nèi)容包括海洋大地測(cè)量、海道測(cè)量、海底地形測(cè)量和海圖編制。(6)工程測(cè)量學(xué):研究有關(guān)城市建設(shè)、礦山工廠、水利水電、農(nóng)林牧漁、道路交通、地質(zhì)礦產(chǎn)等領(lǐng)域各種工程的勘測(cè)設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、竣工驗(yàn)收、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、變形監(jiān)測(cè)等方面的測(cè)繪工作。可分為建筑工程測(cè)量、園林工程測(cè)量、線路工程測(cè)量、橋隧工程測(cè)量等。本教材主要屬于普通測(cè)量學(xué)的范疇,也包括一般工程測(cè)量的方法,其任務(wù)有以下兩個(gè)方面:(1)測(cè)圖(測(cè)定):使用測(cè)量?jī)x器和工具,對(duì)小區(qū)域的地形進(jìn)行測(cè)量,并按一定的比例尺繪制成圖,供規(guī)劃設(shè)計(jì)使用。(2)測(cè)設(shè)(放樣):將圖上已規(guī)劃設(shè)計(jì)好的工程或建筑物的位置和高程,準(zhǔn)確地測(cè)設(shè)到實(shí)地上,作為施工依據(jù)。測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)量學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和科學(xué)研究等各個(gè)方面都有著重要作用。(1)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中,諸如城鄉(xiāng)建設(shè)、資源調(diào)查、能源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、江河治理、交通運(yùn)輸、道路管線等工程的勘測(cè)設(shè)計(jì)與施工,都離不開(kāi)測(cè)量技術(shù)、地形圖和其他測(cè)繪資料。(2)在國(guó)防建設(shè)方面,地形圖和電子地圖被稱為“軍事指揮員的眼睛”,一切戰(zhàn)略部署、戰(zhàn)役指揮、戰(zhàn)術(shù)進(jìn)攻和各項(xiàng)國(guó)防工程的設(shè)計(jì)與施工等,均需測(cè)繪技術(shù)作保障。(3)在科學(xué)研究方面,研究地球的形狀和大小、地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、地殼升降、海陸變遷、土地資源的利用與監(jiān)測(cè)、航天技術(shù)的研究等,更需要高科技含量的測(cè)繪技術(shù)與方法。測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)(4)在農(nóng)林業(yè)科學(xué)中,測(cè)量學(xué)也處處大顯身手,如森林和土地資源清查、農(nóng)林業(yè)區(qū)劃、農(nóng)田基本建設(shè);作物產(chǎn)量和病蟲(chóng)害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào);荒山荒地調(diào)查、宜林地的造林設(shè)計(jì)、苗圃的布局與建立;農(nóng)田防護(hù)林、水土保持林的營(yíng)造;小流域綜合開(kāi)發(fā)、退耕還林和風(fēng)沙源治理;農(nóng)業(yè)科技示范園、森林公園及園林工程和果園的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工;森林旅游的開(kāi)展,林區(qū)道路和排灌渠道勘測(cè)及設(shè)計(jì)等等,都需要測(cè)圖和用圖,測(cè)量學(xué)發(fā)揮著其他學(xué)科不可替代的重要作用。二、地球的形狀和大小測(cè)量工作是在地球表面上進(jìn)行的,其表面是一個(gè)高低不平、極其復(fù)雜的自然表面,陸地最高的珠穆朗瑪峰高達(dá)8844.43m,最低的馬里亞納海溝深達(dá)11022m,但這樣的高低起伏相對(duì)于半徑為6371km 的龐大地球而言是可以忽略不計(jì)的。由于海洋約占地球表面面積的71%,陸地僅占29%,因此,地球總的形狀可以認(rèn)為是被海水包圍的球體?？梢约傧雽㈧o止的海水面延伸到大陸內(nèi)部,形成一個(gè)封閉曲面,這個(gè)靜止的海水面稱為水準(zhǔn)面。海水有潮汐變化,時(shí)高時(shí)低,所以水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)多個(gè),其中與平均海水面重合的封閉曲面稱為大地水準(zhǔn)面,它所包圍的形體稱為大地體。三、地面點(diǎn)位的確定測(cè)量工作的實(shí)質(zhì)就是測(cè)定地面點(diǎn)的位置,而地面點(diǎn)的位置是用三維坐標(biāo)(即平面位置和高程)表示的。下面介紹幾種用以確定地面點(diǎn)位的坐標(biāo)系。(一)測(cè)量坐標(biāo)系1.地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系屬球面坐標(biāo)系,依據(jù)采用的投影面不同,又分為天文地理坐標(biāo)系和大地地理坐標(biāo)系。地理坐標(biāo)指用“大地經(jīng)度”和“大地緯度”來(lái)表示地面點(diǎn)在球面上的位置。過(guò)地面上任一點(diǎn)P 的鉛垂線與地球旋轉(zhuǎn)軸NS所組成的平面稱為該點(diǎn)的子午面,子午面與地球表面的交線稱為子午線,也稱經(jīng)線。通過(guò)英國(guó)格林尼治天文臺(tái)G 的子午面為首子午面。過(guò)P 點(diǎn)的子午面與首子午面所夾的二面角稱為P 點(diǎn)的經(jīng)度。在首子午面以東0180稱為東經(jīng),以西0180稱為西經(jīng)。2.獨(dú)立平面直角坐標(biāo)當(dāng)測(cè)量區(qū)域較小時(shí)(半徑小于10km 的范圍),用經(jīng)緯度表示點(diǎn)的平面位置則十分不方便。這時(shí),我們可以用測(cè)區(qū)中心點(diǎn)的切平面代替橢球面作為基準(zhǔn)面,在切平面上建立獨(dú)立平面直角5坐標(biāo)系,則點(diǎn)的平面位置可以用該點(diǎn)的直角坐標(biāo)(x,y)表示。為避免坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值,因此通常將坐標(biāo)原點(diǎn)選在測(cè)區(qū)的西南角。測(cè)量學(xué)上的高斯平面直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)上的笛卡兒平面直角坐標(biāo)系的不同點(diǎn)可歸納為:(1)坐標(biāo)軸不同:高斯坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)為x,正方向指向北,橫坐標(biāo)軸為y,正方向指向東,而笛卡兒坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸x 為橫坐標(biāo),y 為縱坐標(biāo)。(2)坐標(biāo)象限不同:高斯坐標(biāo)系以北東區(qū)(NE)為第一象限,順時(shí)針劃分為四個(gè)象限,代號(hào)為、。笛卡兒坐標(biāo)也是以北東區(qū)(NE)為第一象限,但逆時(shí)針劃分為四個(gè)象限。(3)表示直線方向的方位角 起算基準(zhǔn)不同:高斯坐標(biāo)是以縱軸x 的北端起算,順時(shí)針計(jì)值。笛卡兒坐標(biāo)系以橫軸x 東端起算,逆時(shí)針計(jì)值(圖0-4,圖0-5)。(二)測(cè)量高程系地面點(diǎn)至大地水準(zhǔn)面的垂直距離稱為絕對(duì)高程或海拔,簡(jiǎn)稱高程,如圖0 6中的HA、HB。為使我國(guó)的高程系統(tǒng)達(dá)到統(tǒng)一,規(guī)定采用以青島驗(yàn)潮站19501956年測(cè)定的黃海平均海水面作為全國(guó)統(tǒng)一高程基準(zhǔn)面,凡由該基準(zhǔn)面起算的高程,統(tǒng)稱為“1956年黃海高程系”,該高程系的青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.289m。由于觀測(cè)數(shù)據(jù)的積累,我國(guó)從1987年起,決定采用青島驗(yàn)潮站19531979年潮汐觀測(cè)資料計(jì)算出的平均海水面,重新推算出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.260m,并命名為“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”,同時(shí)“1956年黃海高程系”即相應(yīng)廢止。若遠(yuǎn)離國(guó)家高程控制點(diǎn)或?yàn)楸阌谑┕?在局部地區(qū)亦可建立假定高程系統(tǒng)。地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的垂直距離,稱為相對(duì)高程或假定高程。如圖0 6所示,A、B 兩點(diǎn)的相對(duì)高程分別為HA、HB。兩點(diǎn)高程6 之差稱為高差,以h 表示。(三)水平面代替水準(zhǔn)面的限度在普通測(cè)量中,由于測(cè)區(qū)小,工程對(duì)測(cè)量精度要求較低,簡(jiǎn)化一些復(fù)雜的投影計(jì)算,不會(huì)影響工程質(zhì)量。這時(shí)可視橢球面為球面,不考慮橢球曲率的變化,甚至可視大地水準(zhǔn)面為水平面,不考慮地球曲率的影響,直接把地面點(diǎn)沿鉛垂線投影到水平面上,以確定其位置。但是,以水平面代替水準(zhǔn)面是有一定限度的。本部分主要討論地球曲率對(duì)測(cè)量工作的影響,從中我們可以看出用水平面代替水準(zhǔn)面的限度。1.水準(zhǔn)面曲率對(duì)距離的影響設(shè)AB 為水準(zhǔn)面一段弧長(zhǎng)D,所對(duì)圓心角為,地球半徑為R,另自A 點(diǎn)作切地球曲率的影響線AB,設(shè)長(zhǎng)為D。若將切于A 點(diǎn)的水平面代替水準(zhǔn)面的圓弧,則在距離上將產(chǎn)生誤差D取R=6371km,D 值見(jiàn)表0-1。由該表可知,當(dāng)D=10km時(shí),D/D=1122萬(wàn),小于目前精密的距離測(cè)量誤差,即使在D=20km時(shí),D/D=130萬(wàn),實(shí)際上將水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面,即沿圓弧丈量的距離作為水平距離,其誤差可忽略不計(jì)。2.水準(zhǔn)面曲率對(duì)高差的影響由圖0-7可知,A、B 兩點(diǎn)在同一水準(zhǔn)面上,高程相等,若以水平面代替水準(zhǔn)面,則B 點(diǎn)移到B點(diǎn),高差誤差為h,可知不同D 值的h 仍列于表0 1中。當(dāng)D=1km 時(shí),h 也有8cm 的誤差。可見(jiàn)地球曲率對(duì)高差的影響,即使在很短距離內(nèi)也必須考慮。四、測(cè)量工作概述(一)測(cè)量的基本問(wèn)題測(cè)量工作的服務(wù)領(lǐng)域雖然十分廣泛,內(nèi)容也很繁雜,但其中心工作是確定一點(diǎn)的空間位置,一方面將地面上點(diǎn)的位置在圖紙上表示出來(lái),稱之為測(cè)繪;另一方面將圖紙上設(shè)計(jì)的點(diǎn)標(biāo)圖0-8 測(cè)定點(diǎn)位的基本測(cè)量工作定到地面上,稱之為測(cè)設(shè)或放樣。如圖0-8所示,設(shè)A、B 兩點(diǎn)為已知點(diǎn),即已知其(x,y,H),欲確定1號(hào)點(diǎn)點(diǎn)位,只要知道1 角和距離A1,即可得到1號(hào)點(diǎn)的位置,另外還需測(cè)量A 點(diǎn)和1點(diǎn)的高差hA1,才能知道1號(hào)點(diǎn)的高程,H1=HA+hA1。因此,為了確定一點(diǎn)的空間位置,需要測(cè)角1、測(cè)距A1 和測(cè)高差h,所以高程測(cè)量、距離測(cè)量和角度測(cè)量是測(cè)量的基本工作,觀測(cè)、計(jì)算和繪圖是測(cè)量工作的基本技能。普通測(cè)量學(xué)的任務(wù)之一就是測(cè)定地球表面的地形并繪制成圖。而地形是錯(cuò)綜復(fù)雜的,在測(cè)量時(shí)可將其分為地物和地貌兩大類,地物就是地表面的固定性物體,如居民地、道路、水系、獨(dú)立地物等。地貌是指地球表面各種起伏的形態(tài),如高山峻嶺、丘陵盆地等。地面上的地物和地貌是千差萬(wàn)別的,那么從何處入手對(duì)它們進(jìn)行測(cè)繪呢?根據(jù)點(diǎn)、線的幾何關(guān)系可知,地物的輪廓線是由直線和曲線組成的,曲線又可視為許多短直線段所組成,如圖0-9中是一棟房子的平面圖形,它是由表示房屋輪廓的一些折線所組成的。測(cè)量時(shí)只要確定四個(gè)屋角1、2、3、4各轉(zhuǎn)折點(diǎn)在圖上的位置,把相鄰點(diǎn)連接起來(lái),房屋在圖上的位置就確定了。圖0-10為一山坡地形,其地形變化情況可用坡度變換點(diǎn)1、2、3、4各點(diǎn)所組成的線段表示。因?yàn)橄噜忺c(diǎn)內(nèi)的坡度認(rèn)為是一致的,因此,只要把1、2、3、4各點(diǎn)的高程和平面位置確定后,地形變化的情況也就基本反映出來(lái)了。上述兩例中的1、2、3、4點(diǎn),分別稱為地物特征點(diǎn)和地貌特征點(diǎn)。綜上所述,地物和地貌的形狀總是由自身的特征點(diǎn)構(gòu)成的,只要在實(shí)地測(cè)繪出這些特征點(diǎn)的位置,它們的形狀和大小就能在圖上得到正確反映。因此,測(cè)量的基本問(wèn)題就是測(cè)定地面點(diǎn)的平面位置和高程。(二)測(cè)量的基本工作為了確定地面點(diǎn)的位置,需要進(jìn)行哪些測(cè)量工作呢?如圖0-11所示,設(shè)A、B 為地面上的兩點(diǎn),投影到水平面上的位置分別為a、b。若A 點(diǎn)的位置已知,要確定B 點(diǎn)的位置,除丈量出A、B 的水平距離DAB 之外,還需知道B 點(diǎn)在A 點(diǎn)的哪一方向。圖上a、b 的方向可用過(guò)a 點(diǎn)的指北方向與ab的水平夾角 表示,角稱為方位角。有了DAB 和,B 點(diǎn)在圖上的位置b 就可確定。如果還需確定C 點(diǎn)在圖上的位置,需丈量BC 的水平距離DBC 與B 點(diǎn)上相鄰兩邊的水平角。因此為了確定地面點(diǎn)的平面位置,必須測(cè)定水平距離和水平角。在圖中還可以看出,A、B、C 三點(diǎn)不是等高的,要完全確定它們?cè)谌S空間內(nèi)的位置,還需要測(cè)量其高程HA,HB,Hc 或高差hAB,hBC。由此可見(jiàn),距離、角度和高程是確定地面點(diǎn)位置的三個(gè)基本幾何要素,距離測(cè)量、角度測(cè)量誤差積累對(duì)測(cè)圖的影響與高程測(cè)量是測(cè)量的基本工作。(三)測(cè)量的基本原則測(cè)繪地形圖時(shí),一般情況下,要在一個(gè)測(cè)站點(diǎn)上將該測(cè)區(qū)的所有地物和地貌測(cè)繪出來(lái)是不可能的。如圖0-12所示,一開(kāi)始就在測(cè)區(qū)內(nèi)的第一點(diǎn)起連續(xù)進(jìn)行測(cè)量,即在測(cè)完A 站附近的地形之后,測(cè)定第二測(cè)站B的位置。然后將儀器搬到B 站測(cè)繪,繼而又測(cè)定C 站位置。又在C 站繼續(xù)測(cè)繪,如此將一幅圖測(cè)完,是不可行的。由于測(cè)定每一測(cè)站均有誤差存在,且前一站的誤差傳遞給后一站,使誤差逐站積累。如圖0-12所示,測(cè)定B 點(diǎn)時(shí)有誤差1及d1,使其位置移至B,測(cè)C 點(diǎn)時(shí),由于前站B 誤差的影響,C 點(diǎn)位置移至C,又因測(cè)定C 點(diǎn)時(shí)的誤差2與d2,致使它的位置移至C,由此所測(cè)的房屋,從正確位置5、6、7、8移至5、6、7、8。測(cè)站愈多,誤差積累愈大,就不可能得到一張符合精度要求的地形圖。一幅圖如此,就整個(gè)測(cè)區(qū)而言,就更難保證精度,因此不能采用這種方法測(cè)量。五、幾種常見(jiàn)的圖 平面圖原理測(cè)量成果之一是以圖的形式表示。根據(jù)成圖要求、測(cè)區(qū)面積大小、內(nèi)容表示的特點(diǎn)和制圖方法的不同,又可分為平面圖、地形圖、地圖、影像地圖和斷面圖等。02測(cè)量誤差概述一、觀測(cè)誤差及其分類測(cè)量實(shí)踐證明,不論采用的儀器多么精密,觀測(cè)多么仔細(xì),對(duì)某一物理量進(jìn)行多次觀測(cè)則會(huì)發(fā)現(xiàn),各觀測(cè)值之間總存在差異。例如對(duì)地面上某一距離往返丈量若干次,每次觀測(cè)結(jié)果之間都可能存在差值,這說(shuō)明觀測(cè)值中存在誤差。觀測(cè)誤差來(lái)源于儀器誤差、人的感官能力限制和外界環(huán)境(如溫度、濕度、風(fēng)力、大氣折光等)的影響,這三方面的客觀條件統(tǒng)稱觀測(cè)條件。因?yàn)槿魏螠y(cè)量工作都離不開(kāi)觀測(cè)條件,所以觀測(cè)誤差的產(chǎn)生是不可避免的。按觀測(cè)誤差對(duì)觀測(cè)結(jié)果影響性質(zhì)的不同,可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩類。1.系統(tǒng)誤差在相同的觀測(cè)條件下,對(duì)某量進(jìn)行一系列觀測(cè),若誤差的出現(xiàn)在數(shù)值大小和符號(hào)上均相同,或按一定的規(guī)律變化,這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。如某30m 鋼尺與標(biāo)準(zhǔn)尺比較短1cm,用該尺丈量300m 的距離就會(huì)產(chǎn)生10cm 誤差,量距越長(zhǎng),則誤差積累越多。故系統(tǒng)誤差具有積累性,但又有一定規(guī)律,因而可設(shè)法加以消除或減弱。2.偶然誤差在相同的觀測(cè)條件下,對(duì)某量作一系列觀測(cè),若誤差出現(xiàn)的符號(hào)和數(shù)值大小均不一致,從表面上看單個(gè)誤差無(wú)任何規(guī)律性,這種誤差稱為偶然誤差。例如用刻度至1mm 的鋼尺量距,最多能估讀到1/10mm。且每次估讀又不能絕對(duì)正確,但在相同的觀測(cè)條件下重復(fù)多次觀測(cè)某量后,在大量的偶然誤差中也具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性,觀測(cè)次數(shù)愈多,這種規(guī)律性愈明顯。3.粗差粗差也稱錯(cuò)誤,是由于觀測(cè)者使用儀器不正確或疏忽大意,如測(cè)錯(cuò)、讀錯(cuò)、聽(tīng)錯(cuò)、算錯(cuò)等造成的錯(cuò)誤,或因外界條件發(fā)生意外的顯著變動(dòng)引起的差錯(cuò)。粗差的數(shù)值往往偏大,使觀測(cè)結(jié)果顯著偏離真值。因此,一旦發(fā)現(xiàn)含有粗差的觀測(cè)值,應(yīng)將其從觀測(cè)結(jié)果中剔除出去。一般來(lái)講,只要嚴(yán)格遵守測(cè)量規(guī)范,工作中仔細(xì)謹(jǐn)慎,并對(duì)觀測(cè)結(jié)果作必要的檢核,粗差是可以避免和發(fā)現(xiàn)的。二、評(píng)定觀測(cè)值精度的標(biāo)準(zhǔn)為了衡量測(cè)量結(jié)果的精度,必須有統(tǒng)一的衡量精度的標(biāo)準(zhǔn),才能進(jìn)行比較鑒別。1.中誤差在相同的觀測(cè)條件下,假設(shè)對(duì)某一量進(jìn)行了n 次觀測(cè),其結(jié)果為L(zhǎng)1,L2,Ln,每個(gè)觀測(cè)值的真誤差為1,2,n。則取各個(gè)真誤差的平方總和的平均數(shù)的平方根,稱為觀測(cè)值的中誤差,以“m”表示。即2.容許誤差容許誤差又稱極限誤差。根據(jù)誤差理論及實(shí)踐證明,在大量同精度觀測(cè)的一組誤差中,絕對(duì)值大于2倍中誤差的偶然誤差,其出現(xiàn)的可能性約為5%;大于3倍中誤差的偶然誤差,其出現(xiàn)的可能性僅有0.3%,且認(rèn)為是不大可能出現(xiàn)的。因此一般取3倍中誤差作為偶然誤差極限誤差。容=3m (0-6)有時(shí)對(duì)精度要求較嚴(yán),也可采用容=2m 作為容許誤差。3.相對(duì)誤差在某些測(cè)量工作中,有時(shí)用中誤差還不能完全反映測(cè)量精度,例如測(cè)量某兩段距離,一段長(zhǎng)200m,另一段長(zhǎng)1000m,它們的中誤差均為0.2m,但因量距誤差與長(zhǎng)度有關(guān),則不能認(rèn)為兩者的精度一樣。為此,用觀測(cè)值的中誤差與觀測(cè)值之比,并將其分子化為1,即用1/K 形式表示,稱為相對(duì)誤差。本例前者為0.2/200=1/1000,后者為0.2/1000=1/5000,可見(jiàn)后者的精度高于前者。THANK YOU謝謝！項(xiàng)目一 距離測(cè)量和直線定向任務(wù)一 距離測(cè)量任務(wù)二 直線定向任務(wù)三 視距測(cè)量實(shí)訓(xùn)一，二，三CONTENTS目錄01距 離 測(cè) 量一、距離測(cè)量 距離測(cè)量的最終目的與角度測(cè)量一樣,都是為了確定地面點(diǎn)的位置。所謂距離是指兩點(diǎn)間的水平長(zhǎng)度。目前,最常用的測(cè)距方法有三種,即:直接丈量、視距測(cè)量和電磁波測(cè)距。本任務(wù)介紹直接丈量的工具和方法。(一)丈量工具1.鋼尺 鋼尺是鋼制的帶狀尺,寬1015mm,長(zhǎng)度有20m、30m 和50m 三種。一般鋼尺在起點(diǎn)至第一個(gè)10cm 間,甚至整個(gè)尺長(zhǎng)內(nèi)都刻有毫米分劃。根據(jù)鋼尺零點(diǎn)位置的不同,可分為端點(diǎn)尺和刻線尺兩種。端點(diǎn)尺,以尺的最外端邊線作為刻劃的零線?？叹€尺,以刻在鋼尺前端的“0”刻劃線作為尺長(zhǎng)的零線。使用時(shí),必須注意鋼尺的零點(diǎn)位置。2.皮尺 皮尺是用麻絲與金屬絲織成的帶狀尺。常用的有20m、30m 和50m 等幾種,尺上刻劃至厘米,它一般為端點(diǎn)尺。皮尺彈性大,只用在精度較低的量距工作中。3.測(cè)繩 測(cè)繩是由細(xì)麻繩和金屬絲制成的線狀繩尺,長(zhǎng)度有50m、100m 等幾種,測(cè)繩尺的起點(diǎn)處包有“0”符號(hào)金屬圈,每1m 處都有銅箍刻以米數(shù)注記,其精度比皮尺還低。4.標(biāo)桿(花桿、測(cè)桿)標(biāo)桿用木材、玻璃鋼或鋁合金制成,長(zhǎng)2m 或3m,直徑34cm,用紅、白油漆交替漆成20cm的小段,桿底裝有錐形鐵腳以便插入土中,或?qū)?zhǔn)點(diǎn)的中心,作觀測(cè)點(diǎn)覘標(biāo)用。5.測(cè)釬 測(cè)釬由粗鐵絲加工制成,長(zhǎng)3040cm,上端彎成環(huán)形,下端磨尖,常用于標(biāo)定尺端點(diǎn)和整尺段數(shù),一般以11根為一組,穿在鐵環(huán)中。6.垂球 垂球又稱線垂,金屬制成,外形似圓錐形,上端系有細(xì)線,它是對(duì)點(diǎn)、標(biāo)點(diǎn)和投點(diǎn)的工具。有時(shí)為了克服地面起伏的障礙,垂球常掛在垂球架上使用。(二)直線定線在丈量?jī)牲c(diǎn)間距離時(shí),如距離較長(zhǎng)或地勢(shì)起伏較大,一個(gè)尺段不能完成距離丈量,為使多個(gè)尺段丈量沿已知直線方向進(jìn)行,就需在兩點(diǎn)間的直線上,再標(biāo)定一些點(diǎn)位,這一工作稱為直線定線。當(dāng)距離丈量精度要求不高時(shí),采用標(biāo)桿目估定線;如果精度要求較高,則采用經(jīng)緯儀定線。1.目估定線法(1)兩點(diǎn)間定線:A、B 為地面上互相通視的兩點(diǎn)。為了在AB 直線上定出中間點(diǎn),可先在A、B 兩點(diǎn)上豎立花桿,一人站在A 點(diǎn)后12m 處,由A 瞄向B,使A、B點(diǎn)、花桿與觀測(cè)者成一直線。另一人手持花桿由B 點(diǎn)走向A 點(diǎn)。到離B 點(diǎn)接近一尺段的地方,按照觀測(cè)者的指揮,左右移動(dòng)花桿直到位于AB 直線上為止,插上花桿得點(diǎn)1。同法可定出其他點(diǎn)。(2)兩點(diǎn)的延長(zhǎng)線上定線:設(shè)A、B 為直線的兩端點(diǎn),現(xiàn)需將直線AB 延長(zhǎng)。觀測(cè)者在AB 的延長(zhǎng)線方向適當(dāng)距離1處立標(biāo)桿,觀測(cè)自己所立標(biāo)桿是否與A、B 兩標(biāo)桿復(fù)合,經(jīng)左右移動(dòng)標(biāo)桿,直到1點(diǎn)標(biāo)桿在A、B 方向線上,即定出AB 上的1點(diǎn),同法再定出其他點(diǎn)。(3)過(guò)山頭定線:如圖1-3所示,A、B 兩點(diǎn)位于山坡兩側(cè),互不通視,現(xiàn)在要在A、B 的連線上標(biāo)定出C、D 點(diǎn),可采用逐漸接近法進(jìn)行目估定線。定線時(shí),先在A、B 兩點(diǎn)立標(biāo)桿,然后甲乙兩人持標(biāo)桿于山坡上,各自能看到B、A 兩點(diǎn)的地方,先由甲在C1處立標(biāo)桿,按照C1B 的方向,指揮乙在D1立標(biāo)桿,使C1、D1、B 三標(biāo)桿在一直線上。再由乙按照D1A 逐漸接近直線,直到C、D、B 三標(biāo)桿在一直線上,D、C、A 三標(biāo)桿也在一直線上結(jié)束,這時(shí)A、B、C、D 四點(diǎn)就在一條直線上,完成定線。(4)過(guò)山谷定線:過(guò)山谷定線,其方法與兩點(diǎn)間定線相同,只是山谷地勢(shì)低,由A 看B 時(shí),不可能看到中間一系列標(biāo)桿,因此定線時(shí),由谷頂逐漸向谷底進(jìn)行作業(yè)。先在A、B 立標(biāo)桿,觀測(cè)者甲根據(jù)AB 的方向定出a 點(diǎn),再由乙根據(jù)BA 方向定出b 點(diǎn),最后在Ab方向上定出c 點(diǎn)。這樣,根據(jù)地面情況可以在AB 間定出一系列點(diǎn)。2.經(jīng)緯儀定線法 如圖1-5,在待測(cè)距離的一端點(diǎn)A 安置經(jīng)緯儀,然后照準(zhǔn)另一端點(diǎn)B 的花桿,固定照準(zhǔn)部,并指揮另一司尺員在距B 小于一整尺段的地方沿垂直于測(cè)線方向左右移動(dòng),直到與望遠(yuǎn)鏡豎絲完全重合為止。二、距離丈量的一般方法（一）在平坦地段量距1.丈量方法 平坦地面上的直線丈量工作可以先直線定線后再丈量,也可以邊定線邊丈量。下面以邊定線邊丈量的方法介紹。直線丈量至少由2人進(jìn)行,其中走在前面的稱為前司尺員,后面的稱為后司尺員。如圖1 6所示,先在A、B 兩點(diǎn)立標(biāo)桿,標(biāo)出直線方向。后司尺員手持1支測(cè)釬和尺的零端立于A 點(diǎn),前司尺員手持5支或10支測(cè)釬和尺的終端,直線方向前進(jìn),在后司尺員的指揮下定線,然后前司尺員把尺鋪在直線方向上,2人同時(shí)把尺拉緊、拉直、抬平、拉穩(wěn)。當(dāng)后司尺員把尺的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)A 時(shí)喊“好”,前司尺員在尺的終端刻線處豎直插1支測(cè)釬,得1點(diǎn),這樣便量完一個(gè)整尺段的距離。后司尺員拿起A 點(diǎn)的一支測(cè)釬,同前司尺員一起把尺抬起共同前進(jìn),當(dāng)司尺員已達(dá)1點(diǎn)時(shí)喊“?！?依同樣方法丈量第二尺段。量畢,后司尺員拔起第1點(diǎn)的測(cè)釬,繼續(xù)向前丈量,直至不足整尺段時(shí),前司尺員把某一適當(dāng)整分劃對(duì)準(zhǔn)B 點(diǎn),后司尺員讀出厘米和毫米數(shù),求出不夠整尺段的余長(zhǎng)。在計(jì)數(shù)測(cè)釬數(shù)時(shí),不足整尺段的1支測(cè)釬不計(jì)算在內(nèi)。則AB 的水平距離為:D=n lq式中:l整尺段長(zhǎng)度;n測(cè)釬數(shù),即整尺段數(shù);q不足整尺的零尺段長(zhǎng)。2.丈量精度的評(píng)定 為了防止錯(cuò)誤和提高丈量的精度距離丈量工作,必須往返丈量。由A 點(diǎn)量到B 點(diǎn)為往測(cè),由B 點(diǎn)量至A 點(diǎn)為返測(cè),并將兩次結(jié)果加以比較,其結(jié)果的差數(shù)稱為較差。較差本身不能說(shuō)明丈量的精度,必須與所量長(zhǎng)度聯(lián)系起來(lái)一并考慮,所以直線丈量精度通常采用較差與往返丈量的平均長(zhǎng)度之比值來(lái)衡量,并化成分子為1的分?jǐn)?shù),稱為相對(duì)誤差(K)。【例1-1】在平坦地區(qū),用鋼尺往返丈量了一段距離,其平均值為306.288m,往返丈量距離之差為61mm,問(wèn)相對(duì)誤差K 達(dá)到多少?是否符合規(guī)范要求?符合規(guī)范要求。一般情況下,平坦地區(qū)相對(duì)誤差不應(yīng)大于1/3000;在量距困難地區(qū),相對(duì)誤差不應(yīng)大于1/2000。如果超出該范圍,應(yīng)重新進(jìn)行丈量。(二)在傾斜地段量距1.平量法 如圖1-7所示,如果各尺段兩端高差較小,可將尺一端抬高,或?qū)啥送瑫r(shí)抬高,目估使尺面水平,尺的末端用垂球?qū)c(diǎn),逐段丈量,最后累加求和即為所求距離。2.斜量法 如果地面坡度比較均勻,可沿斜坡丈量出傾斜距離L,并用羅盤(pán)儀或經(jīng)緯儀測(cè)出地面測(cè)出傾斜角,然后按式D=Lcos(圖1-8)。(三)鋼尺量距的精密方法 鋼尺量得的邊長(zhǎng),一般方法精度只能達(dá)到1/10001/5000,當(dāng)量距精度要求較高時(shí),如果達(dá)到1/400001/10000,這時(shí)應(yīng)采用精密方法進(jìn)行丈量。若測(cè)距精度要求在1/5000以上,則應(yīng)在外界條件良好的情況下,用彈簧秤施加一定的拉力進(jìn)行丈量,同時(shí)考慮尺長(zhǎng)、溫度和傾斜對(duì)丈量的影響。在一定的拉力下,以溫度t 為變量的函數(shù)式來(lái)表示尺長(zhǎng)lt,這就是尺長(zhǎng)方程式,其一般形式為1.尺長(zhǎng)改正 由于尺面的名義長(zhǎng)度l0 與實(shí)際長(zhǎng)度l 不符而產(chǎn)生尺長(zhǎng)誤差,它有累積性,對(duì)丈量結(jié)果的影響與所量距離D成正比,求得尺長(zhǎng)改正數(shù)l=l-l0 即可消除之。改正數(shù)的計(jì)算公式如下:2.溫度改正 鋼尺長(zhǎng)度受溫度的影響而變化,當(dāng)丈量時(shí)的溫度與鋼尺檢定時(shí)的溫度不一致時(shí),將產(chǎn)生溫度誤差,溫度改正數(shù)為:3.傾斜改正如圖1 9所示,A、B 兩點(diǎn)間的高差為h,沿地面量出斜距為D,則將 按級(jí)數(shù)展開(kāi),可得h 與D相比一般都很小,二次項(xiàng)以上的各項(xiàng)可忽略不計(jì),故得傾斜改正的公式為若實(shí)際量距為D,經(jīng)過(guò)尺長(zhǎng)、溫度和傾斜改正后的水平距離D 為(四)鋼尺量距的誤差分析及注意事項(xiàng)1.鋼尺量距的誤差分析 鋼尺量距的主要誤差來(lái)源有下列幾種:(1)尺長(zhǎng)誤差:如果鋼尺的名義長(zhǎng)度和實(shí)際長(zhǎng)度不符,則產(chǎn)生尺長(zhǎng)誤差。尺長(zhǎng)誤差是積累 的,丈量的距離越長(zhǎng),誤差越大。因此新購(gòu)置的鋼尺必須經(jīng)過(guò)檢定,測(cè)出其尺長(zhǎng)改正值。(2)溫度誤差:鋼尺的長(zhǎng)度隨溫度而變化,當(dāng)丈量時(shí)的溫度與鋼尺檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)溫度不一致時(shí),將產(chǎn)生溫度誤差。按照鋼的膨脹系數(shù)計(jì)算,溫度每變化1,丈量距離為30m 時(shí)對(duì)距離影響為0.4mm。(3)鋼尺傾斜和垂曲誤差:在高低不平的地面上采用鋼尺水平法量距時(shí),鋼尺不水平或中間下垂而成曲線時(shí),都會(huì)使量得的長(zhǎng)度比實(shí)際要大。因此丈量時(shí)必須注意鋼尺水平,整尺段懸空時(shí),中間應(yīng)打托樁托住鋼尺,否則會(huì)產(chǎn)生不容忽視的垂曲誤差。(4)定線誤差:丈量時(shí)鋼尺沒(méi)有準(zhǔn)確地放在所量距離的直線方向上,使所量距離不是直線而是一組折線,造成丈量結(jié)果偏大,這種誤差稱為定線誤差。丈量30 m 的距離,當(dāng)偏差為0.25m時(shí),量距偏大1mm。(5)拉力誤差:鋼尺在丈量時(shí)所受拉力應(yīng)與檢定時(shí)的拉力相同。若拉力變化2.6kg,尺長(zhǎng)將改變1mm。(6)丈量誤差:丈量時(shí)在地面上標(biāo)志尺端點(diǎn)位置處插測(cè)釬不準(zhǔn),前、后尺手配合不佳,余長(zhǎng)讀數(shù)不準(zhǔn)等都會(huì)引起丈量誤差,這種誤差對(duì)丈量結(jié)果的影響可正可負(fù),大小不定。在丈量中要盡力做到對(duì)點(diǎn)準(zhǔn)確,配合協(xié)調(diào)。2.鋼尺的維護(hù)(1)鋼尺易生銹,丈量結(jié)束后應(yīng)用軟布擦去尺上的泥和水,涂上機(jī)油以防生銹。(2)鋼尺易折斷,如果鋼尺出現(xiàn)卷曲,切不可用力硬拉。(3)丈量時(shí),鋼尺末端的持尺員應(yīng)該用尺夾夾住鋼尺后手握緊尺夾加力,沒(méi)有尺夾時(shí),可以用布或者紗手套包住鋼尺代替尺夾,切不可手握尺盤(pán)或尺架加力,以免將鋼尺拖出。(4)在行人和車輛較多的地區(qū)量距時(shí),中間要有專人保護(hù),以防止鋼尺被車輛碾壓而折斷。(5)不準(zhǔn)將鋼尺沿地面拖拉,以免磨損尺面分劃。(6)收卷鋼尺時(shí),應(yīng)按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)鋼尺搖柄,切不可逆轉(zhuǎn),以免折斷鋼尺。02直 線 定 向一、直線定向(一)標(biāo)準(zhǔn)方向的種類測(cè)量工作采用的標(biāo)準(zhǔn)方向有真子午線、磁子午線和坐標(biāo)縱軸三種。1.真子午線方向通過(guò)地球表面某點(diǎn)的子午線的切線方向,稱為該點(diǎn)的真子午線方向?？捎锰煳臏y(cè)量的方法測(cè)定,或用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定。在國(guó)家小比例尺測(cè)圖中采用它作為定向的基準(zhǔn)。2.磁子午線方向磁子午線方向是磁針在地球磁場(chǎng)的作用下,磁針自由靜止時(shí)其軸線所指的方向。磁子午線方向可用羅盤(pán)儀測(cè)定,在小面積大比例尺測(cè)圖中常采用磁子午線方向作為定向的基準(zhǔn)。3.坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)縱軸方向就是直角坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)軸的方向。如果采用高斯平面直角坐標(biāo)，則以中央子午線作為坐標(biāo)縱軸。(二)直線方向的表示方法表示直線的方向有方位角及象限角兩種,由于現(xiàn)代測(cè)量中后者很少采用,故重點(diǎn)介紹方位角。1.方位角由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端,順時(shí)針?lè)较蛄恐聊持本€的水平夾角,稱為該直線的方位角,角值從0360,如圖1-13所示。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方向的不同,方位角可分為: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;若特定方向與縱坐標(biāo)軸的北方向一致(平行),這樣的方位角稱為直線的坐標(biāo)方位角,用 表示2.象限角由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端或南端起,順時(shí)針或逆時(shí)針到某一直線所夾的水平銳角,稱為該直線的23象限角,以R 來(lái)表示。象限角的角值在090之間。象限角不但要寫(xiě)出角值大小,還應(yīng)注明所在的象限。測(cè)量中的象限次序和數(shù)學(xué)中的象限次序相反。象限角和方位角一樣,可分為真象限角、磁象限角和坐標(biāo)象限角三種。(三)方位角與象限角的關(guān)系同一條直線的方位角和象限角存在著固定的關(guān)系,如表1-1。(四)正、反方位角的關(guān)系由于地面上各點(diǎn)的子午線方向都是指向地球南北極,除赤道上各點(diǎn)的子午線是互相平行外,地面上其他各點(diǎn)的子午線都不平行,這給計(jì)算工作帶來(lái)不便。而在一個(gè)坐標(biāo)系中,縱坐標(biāo)軸方向線均是平行的。在一個(gè)高斯投影帶中,中央子午線為縱坐標(biāo)軸,在其各處的縱坐標(biāo)軸方向都與中央子午線平行,因此,在普通測(cè)量工作中,以縱坐標(biāo)軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向,就可使地面上各點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向都互相平行了。應(yīng)用坐標(biāo)方位角來(lái)表示直線的方向,在計(jì)算上就方便了。任一直線都有正、反兩個(gè)方向。直線前進(jìn)方向的方位角叫做正方位角,其相反方向的方位角叫做反方位角。由于同一直線上各點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向都與x 軸平行,因此同一條直線上各點(diǎn)的坐標(biāo)方位角相等。如圖1 14所示,設(shè)直線P1P2的坐標(biāo)方位角12為正坐標(biāo)方位角,則P2P1的方位角為反坐標(biāo)方位角21,顯然,正、反坐標(biāo)方位角相差180,即12=21 180(1-8)(五)幾種方位角之間的關(guān)系1.真方位角與磁方位角的關(guān)系根據(jù)磁偏角的定義,我們可以推出真方位角和磁方位角的換算公式:A=Am+由于地球的磁極是在不斷變化的,所以磁偏角也在不斷變化。一般磁方位角精度較低。定向困難的地區(qū),可用羅盤(pán)儀測(cè)出磁方位角來(lái)代替坐標(biāo)方位角。真方位角主要是用在大地測(cè)量中。2.真方位角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系真方位角與坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系為:A=+3.磁方位角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系由前面公式我們可以推出磁方位角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系:=Am+-式中的、值,東偏時(shí)取正值,西偏時(shí)取負(fù)值。(六)用方位角計(jì)算兩直線間的水平夾角已知CB 與CD 兩條直線的方位角分別為CB 和CD,則這兩直線的水平夾角為:=CD-CB 由此可知,求算水平夾角的方法是:站在角頂上,面向所求夾角,該夾角的值等于右側(cè)直線的方位角減去左側(cè)直線的方位角,當(dāng)不夠減時(shí),應(yīng)加360再減。二、羅盤(pán)儀測(cè)定磁方位角羅盤(pán)儀是測(cè)定直線磁方位角的儀器。它構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便,廣泛應(yīng)用于各種精度要求不高的測(cè)量工作中。(一)羅盤(pán)儀的構(gòu)造羅盤(pán)儀主要由羅盤(pán)、望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器三部分組成1.羅盤(pán)羅盤(pán)又包括磁針和刻度盤(pán)兩部分,磁針支撐在刻度盤(pán)中心的頂針尖端上,可靈活轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)它靜止時(shí),一端指南,一端指北。磁針的南端纏一小銅環(huán)用以平衡磁針?biāo)芤?。為了防止磁針的磨損,不用時(shí),可旋緊磁針制動(dòng)螺旋,將磁針固定?？潭缺P(pán)有1和30兩種基本分劃,按逆時(shí)針從0注記到360。2.望遠(yuǎn)鏡羅盤(pán)儀的望遠(yuǎn)鏡一般為外對(duì)光望遠(yuǎn)鏡,由物鏡、目鏡、十字絲所組成。用支架裝在刻度盤(pán)的圓盒上,可隨圓盒在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),也可在豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)。望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸與度盤(pán)上的0和180直徑方向重合。支架上裝有豎直度盤(pán),供測(cè)豎直角時(shí)使用。3.水準(zhǔn)器和球臼在羅盤(pán)盒內(nèi)裝有一個(gè)圓水準(zhǔn)器或兩個(gè)互相垂直的水準(zhǔn)管,當(dāng)水準(zhǔn)器內(nèi)的氣泡居中時(shí),羅盤(pán)盒處于水平狀態(tài);球臼螺旋在羅盤(pán)盒的下方,在球臼與羅盤(pán)盒之間的連接軸上安有水平制動(dòng)螺旋,以控制羅盤(pán)的水平轉(zhuǎn)動(dòng)。腳架的架頭上附有對(duì)中用的垂球帽,旋下垂球帽就會(huì)露出連接儀器的螺桿。架頭中心的下面有小鉤,用來(lái)懸掛垂球。(二)羅盤(pán)儀測(cè)定磁方位角欲測(cè)定一直線的磁方位角,其操作步驟如下:(1)對(duì)中:在三腳架頭下方懸掛垂球,移動(dòng)三腳架使垂球尖對(duì)準(zhǔn)地面點(diǎn)中心,即為對(duì)中。對(duì)中容許誤差為2cm。(2)整平:松開(kāi)球臼螺旋,用手前后、左右仰俯刻度盤(pán),使刻度盤(pán)上的水準(zhǔn)器氣泡居中,然后擰緊球臼螺旋。儀器整平后,松開(kāi)磁針制動(dòng)螺旋,讓磁針自由轉(zhuǎn)動(dòng)。(3)瞄準(zhǔn)目標(biāo):旋松望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋和水平制動(dòng)螺旋,轉(zhuǎn)動(dòng)儀器并利用望遠(yuǎn)鏡上的準(zhǔn)星和照門粗略瞄準(zhǔn)目標(biāo)后,將望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋和水平制動(dòng)螺旋擰緊;轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡使十字絲清晰,再調(diào)節(jié)對(duì)光螺旋使物像清晰,最后轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋并微動(dòng)羅盤(pán)盒,使十字絲交點(diǎn)精確對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。(4)讀數(shù):待磁針自由靜止后,正對(duì)磁針并順注記增大方向讀出磁針北端所指的讀數(shù),即為所測(cè)直線的磁方位角;若刻度盤(pán)上的0分劃線在望遠(yuǎn)鏡的目鏡一端,則應(yīng)按磁針南端讀數(shù)。在傾斜地面的距離丈量中,需要測(cè)定地面兩點(diǎn)連線的傾斜角,此時(shí),將十字絲交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)桿上和儀器等高之處,然后在豎直度盤(pán)上讀數(shù)即可。使用羅盤(pán)儀測(cè)量方位角時(shí),不要將小刀、鋼尺、測(cè)釬等鐵質(zhì)物體接近儀器,也不宜在鐵橋、高壓電線、鐵軌及較大的其他鋼鐵物體旁邊測(cè)量;觀測(cè)完畢后,應(yīng)隨手?jǐn)Q緊磁針制動(dòng)螺旋,避免頂針尖端磨損。03視 距 測(cè) 量視距測(cè)量是根據(jù)幾何光學(xué)和三角學(xué)原理,利用儀器望遠(yuǎn)鏡內(nèi)視距裝置及視距尺測(cè)定兩點(diǎn)間的水平距離和高差的一種測(cè)量方法。這種方法具有操作方便、速度快、不受地面高低起伏限制等優(yōu)點(diǎn)。但其精度較低,一般只能達(dá)到1/3001/200,僅能滿足測(cè)定碎部點(diǎn)精度要求,廣泛應(yīng)用于圖解測(cè)圖工作中。視距測(cè)量所用的主要儀器工具是經(jīng)緯儀、視距尺。視距尺可以是塔尺或折尺,也可以用水準(zhǔn)尺代替。一、視距測(cè)量的原理(一)視準(zhǔn)軸水平時(shí)的視距測(cè)量原理欲測(cè)定A、B 兩點(diǎn)間的水平距離D 和高差h,可在A 點(diǎn)安置經(jīng)緯儀,在B 點(diǎn)豎立視距尺,當(dāng)經(jīng)緯儀視線水平時(shí)照準(zhǔn)視距尺,可使視線與視距尺相垂直。為物鏡中心至儀器旋轉(zhuǎn)中心的距離,f 為物鏡焦距,焦點(diǎn)F 至視距尺的距離為d;上、下兩視距絲m、n 分別切于視距尺上的M 和N 處,用l 表示M 和N 間的長(zhǎng)度稱尺間隔;p 為兩視距絲在十字絲分劃板上的間距。(二)視準(zhǔn)軸傾斜時(shí)的視距測(cè)量原理在地面起伏較大的地區(qū)進(jìn)行視距測(cè)量時(shí),必須使視線傾斜才能讀取視距尺間隔,此時(shí),由于視線不垂直于視距尺,故上述視距公式不適宜。如果能將尺間隔換算為與視線垂直的尺間隔MN,這樣就可以按上面的公式計(jì)算傾斜距離D,再根據(jù)D和豎直角 可得出水平距離D 及高差h?，F(xiàn)在只需找出MN 與MN之間的關(guān)系即可解決這個(gè)問(wèn)題。設(shè)想將豎直的視距尺R 繞O 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一個(gè) 角(為視線的豎直角)變?yōu)镽,使其與視準(zhǔn)軸垂直,得出尺間隔l(MN長(zhǎng))后,再按公式(1-13)求得傾斜距離為D=Kl。于是A、B 兩點(diǎn)間的水平距離為 D=Dcos=Klcos由于NNO=90-/2,MMO=90-/2,且因 很小(約34),故可將NNO 和MMO 近似視為直角。另外,由于NON=MOM=,故 MN=M+NO=MOcos+NOcos=(MO+NO)cos=MNcos即l=lcos 將上式代入公式(1-13),可得D=Klcos=Klcoscos=Klcos2即D=Klcos2 這就是視線傾斜時(shí)測(cè)定平距的公式。應(yīng)用這個(gè)公式時(shí),應(yīng)將傾斜角 的正負(fù)號(hào)(仰角為正,俯角為負(fù))一起代入公式中,所得高差自然就有了正負(fù)之分。公式(1-15)、(1-16)分別為視準(zhǔn)軸傾斜時(shí)測(cè)定水平距離和高差的公式。二、視距測(cè)量的方法(一)視距測(cè)量觀測(cè)水平距、高差的方法用視距測(cè)量的方法測(cè)定地面點(diǎn)A 到B 之間的水平距離和高差,其觀測(cè)步驟如下:(1)在測(cè)站上安置儀器,進(jìn)行對(duì)中、整平、量取儀器高,記入手簿。(2)在待測(cè)點(diǎn)豎立視距尺,注意立直。(3)用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)視距尺,在尺上讀取上絲、下絲、中絲的讀數(shù),讀取豎盤(pán)讀數(shù)分別為L(zhǎng) 和R,計(jì)算豎直角和豎盤(pán)的指標(biāo)差x。注意在讀取豎盤(pán)讀數(shù)時(shí),必須調(diào)節(jié)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋,使氣泡居中。(4)計(jì)算水平距離D 及高差h(二)計(jì)算水平距和高差的方法 利用電子計(jì)算器(如CASIOfx 3600P、CASIOfx 4200P、CASIOfx 4500P和CASIOfx4800P等)編制簡(jiǎn)短程序的功能,根據(jù)視距測(cè)量平距與高差計(jì)算公式D=Klcos2、h=1/2Klsin2+i-v 預(yù)先編制成程序,計(jì)算時(shí)輸入已知數(shù)據(jù)及觀測(cè)值,即可得到測(cè)站至測(cè)點(diǎn)的水平距離、高差和測(cè)點(diǎn)的高程。【例1-2】已知1點(diǎn)上、中、下三絲讀數(shù)分別是0.934 m、1.35 m、1.768 m,豎盤(pán)讀數(shù)為8026,A 點(diǎn)高程為20.18m,儀器高1.42m,計(jì)算測(cè)站A 到1點(diǎn)的水平距離和高差,并求出1點(diǎn)的高程。解:將觀測(cè)數(shù)據(jù)代入公式(1-15)和(1-16)得同理可計(jì)算出測(cè)站點(diǎn)A 到其他碎部觀測(cè)點(diǎn)的水平距離和高差,并計(jì)算出高程。三、視距常數(shù)的測(cè)定視距常數(shù)K 值通常為100,但是由于儀器制造的誤差以及溫度變化的影響,使實(shí)際的K值并不準(zhǔn)確等于100。如仍按K=100計(jì)算,就會(huì)使所測(cè)距離含有誤差。因此,每臺(tái)儀器均要嚴(yán)格檢查其視距常數(shù)值,如測(cè)得的K 值在99.95100.05之間,使用時(shí)便可把它當(dāng)成100,否則應(yīng)采用實(shí)測(cè)的K 值。視距常數(shù)K 測(cè)定的方法如下:(1)在平坦地面上選擇一段直線,在A 點(diǎn)做一標(biāo)記,從該點(diǎn)起,沿直線方向用鋼尺依次量取30m、60m、90m、120m 等距離,分別得B1、B2、B3、B4各點(diǎn),如圖所示,并做上標(biāo)志。(2)把經(jīng)緯儀安置于A 點(diǎn),使望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸水平,依次照準(zhǔn)B1、B2、B3、B4各點(diǎn)上的視距尺,調(diào)節(jié)螺旋消除視差,然后讀取上、下絲讀數(shù),并計(jì)算其尺間隔分別為l1、l2、l3、l4。(3)根據(jù)觀測(cè)的尺間隔和已知的距離,計(jì)算儀器觀測(cè)各點(diǎn)時(shí)的K 值,即 若精度小于等于1/1000,則K 值仍按100計(jì)算水平距和高差;否則,應(yīng)采用實(shí)測(cè)K 的值進(jìn)行水平距離和高差的計(jì)算。04實(shí)訓(xùn)一、二、三實(shí)訓(xùn)一 鋼尺量距與直線定向水平距離是確定地面點(diǎn)平面位置的主要參數(shù)。距離測(cè)量是測(cè)量的基本工作之一,鋼尺量距是距離測(cè)量中方法簡(jiǎn)便、成本較低、使用較廣的一種方法。本實(shí)訓(xùn)通過(guò)使用鋼尺丈量距離,使同學(xué)們熟悉距離丈量測(cè)定的工具,正確掌握其使用方法。一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)1.掌握直線定線的方法。2.能夠正確使用鋼尺、皮尺、標(biāo)桿等量距工具,學(xué)會(huì)鋼尺丈量距離的一般方法。二、實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所 實(shí)訓(xùn)基地和實(shí)驗(yàn)室。三、實(shí)訓(xùn)形式1.在測(cè)量實(shí)訓(xùn)室以班級(jí)為單位學(xué)習(xí)各種量距工具的使用與保養(yǎng)。2.在校園實(shí)訓(xùn)場(chǎng)以45人為一組,在教師指導(dǎo)下測(cè)量直線距離。四、實(shí)訓(xùn)備品與材料 按45人為一組,每組配備:鋼尺、皮尺各一把;標(biāo)桿3根、測(cè)釬1組;記錄板1塊(含 記錄表)、鉛筆、粉筆、記號(hào)筆、木樁等。五、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與方法1.定樁 在平坦場(chǎng)地上選定相距約80m 的A、B 兩點(diǎn),打下木樁,在樁頂釘上小釘作為點(diǎn)位標(biāo)志(若在堅(jiān)硬的地面上可直接畫(huà)細(xì)十字線做標(biāo)記)。在直線AB 兩端各豎立1 根花桿。2.往測(cè)(1)后尺手手持鋼尺尺頭,站在A 點(diǎn)花桿后,單眼瞄向A、B 花桿。(2)前尺手手持鋼尺尺盒并攜帶一根花桿和一束測(cè)釬沿A B 方向前行,行至約一整尺長(zhǎng)處停下,根據(jù)后尺手指揮,左、右移動(dòng)花桿,使之插在AB 直線上。(3)后尺手將鋼尺零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)A,前尺手在AB 直線上拉緊鋼尺并使之保持水平,在鋼尺一整尺注記處插下第一根測(cè)釬,完成一個(gè)整尺段的丈量。(4)前后尺手同時(shí)提尺前進(jìn),當(dāng)后尺手行至所插第一根測(cè)釬處,利用該測(cè)釬和點(diǎn)B 處花桿定線,指揮前尺手將花桿插在第一根測(cè)釬與B 點(diǎn)的直線上。(5)后尺手將鋼尺零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)第一根測(cè)釬,前尺手同法在鋼尺拉平后在一整尺注記處插入第二根測(cè)釬,隨后后尺手將第一根測(cè)釬拔出收起。(6)同法依次類推丈量其他各尺段。(7)到最后一段時(shí),往往不足一整尺長(zhǎng)。后尺手將尺的零端對(duì)準(zhǔn)測(cè)釬,前尺手拉平拉緊鋼尺對(duì)準(zhǔn)B 點(diǎn),讀出尺上讀數(shù),讀至毫米位,即為余長(zhǎng)q,做好記錄。然后,后尺手拔出收起最后一根測(cè)釬。(8)此時(shí),后尺手手中所收測(cè)釬數(shù)n 即為AB 距離的整尺數(shù),整尺數(shù)乘以鋼尺整尺長(zhǎng)l 加上最后一段余長(zhǎng)q 即為AB 往測(cè)距離,即DAB=nl+q。3.返測(cè)往測(cè)結(jié)束后,再由B 點(diǎn)向A 點(diǎn)同法進(jìn)行定線量距,得到返測(cè)距離DBA。4.計(jì)算距離 根據(jù)往、返測(cè)距離DAB 和DBA 計(jì)算量距相對(duì)誤差 ,與容許誤差K 容=1/3000相比較。若精度滿足要求,則AB 距離的平均值DAB=(DAB+DBA)/2 即為兩點(diǎn)間的水平距離。六、注意事項(xiàng)為了提高距離丈量的精度和避免產(chǎn)生錯(cuò)誤,在距離丈量時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng):1.使用鋼尺、皮尺等尺子前,要認(rèn)真查看零點(diǎn)、末端的位置和注記情況,以免讀數(shù)錯(cuò)誤。2.丈量時(shí),直線定線要直;一定要將鋼尺等尺子拉平、拉直、拉穩(wěn),且拉力要均勻;測(cè)釬要插豎直、準(zhǔn)確,若地面堅(jiān)硬,也可以在地上做出相應(yīng)記號(hào);尺子整段懸空時(shí),中間應(yīng)有人將其托住,以減少垂直誤差;尺子不能有打結(jié)或扭折等現(xiàn)象。3.避免讀錯(cuò)和聽(tīng)錯(cuò)數(shù)字,例如把“9”看成“6”,或把“4”和“10”聽(tīng)錯(cuò)了;丈量最后一段余長(zhǎng)時(shí),要注意尺面的注記方向,不要讀錯(cuò)。4.使用鋼尺時(shí),不得在地面上拖行,更不能被車輛碾壓或行人踐踏;拉尺時(shí),不要用力硬拉;收尺時(shí),不能有卷曲扭纏現(xiàn)象,搖柄不能逆轉(zhuǎn);鋼尺使用完畢后,要用軟布擦去灰塵,如遇雨淋,要擦干后再涂一層機(jī)油,以防生銹。七、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求每組完成距離丈量記錄表的填寫(xiě)和計(jì)算。要求記錄清晰、計(jì)算準(zhǔn)確。往返測(cè)量相對(duì)誤差在預(yù)定精度要求范圍內(nèi),實(shí)訓(xùn)結(jié)束后將測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告以小組為單位裝訂成冊(cè)上交。實(shí)訓(xùn)二 羅盤(pán)儀的認(rèn)識(shí)與使用一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)熟悉望遠(yuǎn)鏡羅盤(pán)儀的構(gòu)造及各部件的作用;學(xué)會(huì)平均磁方位角的計(jì)算方法;掌握羅盤(pán)儀測(cè)定磁方位角的方法和步驟;學(xué)會(huì)方位角與象限角的換算。二、實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所測(cè)量實(shí)訓(xùn)室、校園實(shí)訓(xùn)場(chǎng)。三、實(shí)訓(xùn)形式在測(cè)量實(shí)訓(xùn)室,以45人為一組,實(shí)際操作、識(shí)別羅盤(pán)儀各部件的名稱和作用。然后到校園實(shí)訓(xùn)場(chǎng)測(cè)定某一直線的正、反磁方位角。四、實(shí)訓(xùn)備品與材料按45人一組,每組配備:望遠(yuǎn)鏡羅盤(pán)儀、三腳架1套,標(biāo)桿2根,記錄板1塊(含記錄表),鉛筆、小刀等。五、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與方法1.羅盤(pán)儀的構(gòu)造及各部件的作用(1)安裝儀器:調(diào)節(jié)三腳架腿的長(zhǎng)度,并置于地面;旋下三腳架上的垂球帽露出螺桿,連接羅盤(pán)儀;用垂球帽對(duì)準(zhǔn)地面任一點(diǎn)。(2)整平:松開(kāi)球臼螺旋,前后、左右仰俯羅盤(pán)盒,使水準(zhǔn)器氣泡居中,然后再旋緊球臼螺旋。(3)實(shí)際操作羅盤(pán)儀各部件:放松磁針制動(dòng)螺旋,讓磁針自由轉(zhuǎn)動(dòng);旋松水平制動(dòng)螺旋,使刻度盤(pán)左右轉(zhuǎn)動(dòng);松望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋,使望遠(yuǎn)鏡上、下旋轉(zhuǎn);緊固望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋,扭動(dòng)微動(dòng)螺旋,使望遠(yuǎn)鏡上、下微動(dòng);調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡對(duì)光螺旋,使被測(cè)目標(biāo)的影像清晰;旋轉(zhuǎn)目鏡螺旋,使十字絲清晰等。2.羅盤(pán)儀測(cè)定磁方位角(1)安置儀器:在地面選擇相距3040cm 的A、B 兩點(diǎn),于B 點(diǎn)豎立標(biāo)桿;旋下三腳架上的垂球帽露出螺桿并連接羅盤(pán)儀,移動(dòng)三腳架,用垂球帽對(duì)中A。(2)整平:松球臼,前后、左右仰俯羅盤(pán)盒,使水準(zhǔn)器氣泡居中,然后再旋緊球臼螺旋;放開(kāi)制動(dòng)螺旋,讓磁針自由轉(zhuǎn)動(dòng)。(3)瞄準(zhǔn)目標(biāo):旋松望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋和水平制動(dòng)螺旋,轉(zhuǎn)動(dòng)儀器,利用準(zhǔn)星和照門粗略瞄準(zhǔn)B 點(diǎn)標(biāo)桿后,再用十字絲交點(diǎn)精確對(duì)準(zhǔn)B 點(diǎn)。(4)讀數(shù):磁針自由靜止后,正對(duì)磁針并沿注記增大方向讀記北端所指的讀數(shù),即為所測(cè)直線AB 的正磁方位角。同理,將羅盤(pán)儀安置于B 點(diǎn),于A 點(diǎn)豎立標(biāo)桿,測(cè)定直線AB 的反磁方位角。六、注意事項(xiàng)1.遷站之前,一定要擰緊磁針制動(dòng)螺旋,避免頂針尖端磨損。2.當(dāng)A、B 兩點(diǎn)相距較近時(shí),其正、反磁方位角應(yīng)相差180,若不等,不符值(即正反方位角應(yīng)相差180相比較)不得大于1,并以平均磁方位角作為該直線的方位角,即七、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求1.每人寫(xiě)出望遠(yuǎn)鏡羅盤(pán)儀各部件的名稱、作用及使用羅盤(pán)儀的注意事項(xiàng)。2.每組完成磁方位角測(cè)定記錄表的填寫(xiě)與計(jì)算。要求記錄清晰,計(jì)算準(zhǔn)確。實(shí)訓(xùn)結(jié)束后將測(cè)量實(shí)訓(xùn)報(bào)告以小組為單位裝訂成冊(cè)上交。實(shí)訓(xùn)三 經(jīng)緯儀視距測(cè)量視距測(cè)量是根據(jù)光學(xué)原理,利用望遠(yuǎn)鏡中的視距絲同時(shí)測(cè)定碎部點(diǎn)距離和高差的一種方法。其特點(diǎn)是:操作簡(jiǎn)便、受地形限制小,但精度僅能達(dá)到1/3001/200。通過(guò)本實(shí)訓(xùn)可以加深同學(xué)們對(duì)視距測(cè)量的理解,掌握視距測(cè)量的方法。一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)1.進(jìn)一步理解視距測(cè)量的原理。2.練習(xí)用視距測(cè)量的方法測(cè)定地面兩點(diǎn)間的水平距離和高差。3.學(xué)會(huì)用計(jì)算器進(jìn)行視距計(jì)算。二、實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所測(cè)量實(shí)訓(xùn)場(chǎng)。三、實(shí)訓(xùn)形式1.以組為單位,進(jìn)行測(cè)量。2.以人為單元,進(jìn)行獨(dú)立觀測(cè)計(jì)算距離。3.每人完成一份實(shí)訓(xùn)報(bào)告,包括完整的實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)。四、實(shí)訓(xùn)備品與材料1.經(jīng)緯儀1臺(tái)、視距尺1根、2m 鋼卷尺1把、木樁2個(gè)、小釘2個(gè)、斧頭1把、記錄板1塊、測(cè)傘2把。2.自備鉛筆、計(jì)算器。五、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與方法1.在地面選定間距大于40 m 的A、B 兩點(diǎn)打木樁,在樁頂釘小釘作為A、B 兩點(diǎn)的標(biāo)志。2.將經(jīng)緯儀安置(對(duì)中、整平)于A 點(diǎn),用小卷尺量取儀器高i(地面點(diǎn)到儀器橫軸的距離),精確到厘米,記錄。3.在B 點(diǎn)上豎立視距尺。4.上仰望遠(yuǎn)鏡,根據(jù)讀數(shù)變化規(guī)律確定豎角計(jì)算公式,寫(xiě)在記錄表格表頭。5.望遠(yuǎn)鏡盤(pán)左位置瞄準(zhǔn)視距尺,使中絲對(duì)準(zhǔn)視距尺上儀器高i 的讀數(shù)v 處(即使v=i),讀取下絲讀數(shù)a 及上絲讀數(shù)b,記錄,計(jì)算尺間隔l左=a-b。6.轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管微傾螺旋使豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中(電子經(jīng)緯儀無(wú)此操作),讀取豎盤(pán)讀數(shù)L,記錄,計(jì)算豎直角左。7.望遠(yuǎn)鏡盤(pán)右位置重復(fù)第5、6步得尺間隔l右和右。8.計(jì)算豎盤(pán)指標(biāo)差,在限差滿足要求時(shí),計(jì)算盤(pán)左、盤(pán)右尺間隔及豎直角的平均值l、。9.用計(jì)算器根據(jù)l、計(jì)算AB 兩點(diǎn)的水平距離DAB 和高差hAB。當(dāng)A 點(diǎn)高程給定時(shí),計(jì)算B 點(diǎn)高程。10.再將儀器安置于B 點(diǎn),重新用小卷尺量取儀器高i,在A 點(diǎn)立尺,測(cè)定BA 點(diǎn)間的水平距離DBA 和高差hBA,對(duì)前面的觀測(cè)結(jié)果予以檢核,在限差滿足要求時(shí),取平均值求出兩點(diǎn)間的距離DAB 和高差hAB(hAB=-hBA)。當(dāng)A 點(diǎn)高程給定時(shí),計(jì)算B 點(diǎn)高程。11.上述觀測(cè)完成后,可隨機(jī)選擇測(cè)站點(diǎn)附近的碎部點(diǎn)作為立尺點(diǎn),進(jìn)行視距測(cè)量練習(xí)。六、注意事項(xiàng)1.觀測(cè)時(shí),豎盤(pán)指標(biāo)差應(yīng)在25以內(nèi);上、中、下3 絲讀數(shù)應(yīng)滿足2.用光學(xué)經(jīng)緯儀中絲讀數(shù)前,應(yīng)使豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中。3.視距尺應(yīng)立直。4.水平距離往返觀測(cè)的相對(duì)誤差的限差k容=1/300;高差之差的限差h容=5cm。5.若AB 兩點(diǎn)間高差較小,則可使視線水平,即盤(pán)左讀數(shù)90(盤(pán)右讀數(shù)為270),讀取上絲讀數(shù)a、下絲讀數(shù)b,計(jì)算視距間隔l=b-a,再使豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中,讀取中絲讀數(shù)v,計(jì)算水平距離D=Kl,高差h=i-v。七、實(shí)訓(xùn)報(bào)告實(shí)訓(xùn)結(jié)束后將測(cè)量實(shí)訓(xùn)報(bào)告以小組為單位裝訂成冊(cè)上交。THANK YOU謝謝！