Transcript 第四章 距离测量与直线定向 本章主要内容 距离测量概述  距离测量的一般方法  电磁波测距  全站仪概述  直线定向  距离测量概述  水平距离： • 在测区面积不大的情况下（半径小于10km的 范围），可以不考虑地球曲率的影响，用水平 面代替水准面。 • 两点间连线垂直投影在水平面上的长度称为水 平距离。 • 地面上两点间的距离是指这两点沿铅垂线方向 在大地水准面上投影点间的弧长。

第四章 距离测量与直线定向
本章主要内容
距离测量概述
 距离测量的一般方法
 电磁波测距
 全站仪概述
 直线定向

距离测量概述

水平距离：
• 在测区面积不大的情况下（半径小于10km的
范围），可以不考虑地球曲率的影响，用水平
面代替水准面。
• 两点间连线垂直投影在水平面上的长度称为水
平距离。
• 地面上两点间的距离是指这两点沿铅垂线方向
在大地水准面上投影点间的弧长。
直线量距的一般方法


直接量距：用长度标准直接与被测距离比较，
从而获得被测距离长度。（皮尺、钢尺、铟
瓦基线尺）
间接量距：根据已知条件，依据一定的关系
式间接推算出被测距离。（视距测量、视差
法测距、物理测距）
直线量距的一般方法，精度及其适用范围
方法
精度
适用范围
野外踏勘、选点和小
比例尺地形图的测绘
步测法
1/
200
视距法
1/
1/
~
200
300
钢尺一般
量距
1/
钢尺精密
量距
1/5000~1/
激光红外测
距仪
2000
地形测量中的碎部测量
3000
导线测量，一般
建筑轴线丈量
2万
精密导线测量，工业
厂房主要轴线的测量
~1/
测程：2KM～20KM
精度：(3mm+2PPM)
直线量距的一般方法
•直线定线

地面点的标定：
临时标志
永久标志

直线定线：
将待测距离上的分段点标定在同一条直线上的工作。
A
1
2
3
4
5
B
直线量距的一般方法
•直线定线
定线的目的：保证待测距离的直线性
定线的方法：


花杆目视定线
经纬仪正倒镜分中法
A
1
2
3
4
5
B
直线量距的一般方法，精度及其使用范围
•直线定线

直线定线的实施
在两点间定线
在两点的延长线上定线
两点不通视时的定线：逐渐趋近法
直线量距的一般方法，精度及其使用范围

量距工作
平量法：
斜量法：
直线量距的一般方法，精度及其使用范围

数据处理
精度要求：
往、返测较差：D=D往-D返
往、返测相对较差：
容许相对较差：
测规
铁路
城市
容许相对较差 1/200 1/3000
0
公路
平地：1/3000
山地：1/1000
直线量距的一般方法，精度及其使用范围

若达到精度，最或是值为：
直线量距的一般方法，精度及其使用范围

归化改正：
目的：将基线长度由基线水准面归化到施工水准面上
基线水准面：Dm, Hm
施工水准面：Dg,Hg
由图中得：
Dm
Dg
Hm
基线水准
面
施工水准面
Hg
大地水准面
R
O
电磁波测距

电磁波测距仪的分类
按载波分为：
• 微波测距仪：采用微波段的无线电波作为载
波；
• 光电测距仪：采用光波作为载波，又分为以
下两类：

激光测距仪：用激光作为载波；
红外测距仪：用红外光作为载波。
电磁波测距

电磁波测距仪的分类
按测定时间方式的不同分为：
• 脉冲式测距；
• 相位式测距仪：
电磁波测距

电磁波测距仪的分类
光电测距仪按测程可分为：
•
•
•
短程测距仪：测程小于3km，用于普通工程测
量和城市测量；
中程测距仪：测程为3km~15km，通常用于一
般等级控制测量；
长程测距仪：测程大于15km，通常用于国家
三角网及特级导线。
电磁波测距

电磁波测距仪的分类
按仪器的标称精度指标分级
仪器的标称精度表达式为：

I级：｜mD|≤5mm

II级：5＜｜mD|≤10mm

Ⅲ级：10＜｜mD|≤20mm
电磁波测距

光电测距仪测距的基本原理
B
A
D

电磁波测距
距量测量的步骤
•
•
•
•
•
将测距仪和反射镜分别安置于待测距离的两端，仔细地对中。
测距仪接通电源后照准反射镜，检查经反射镜反回的光强信
号，合乎要求后即可开始测距。为避免错误和减少照准误差
的影响，可进行若干个测回的观测。
测距读数值记入手簿中，接着观测竖直角并记入手簿的相应
栏内。
由温度计和气压计读取大气温度和气压值。
按气温和气压进行气象改正，按测线的竖直角进行倾斜改正，
最后求得测线的水平距离。
电磁波测距

测距成果的整理
长度值应化算为两点间的水平距离。
• 仪器系统误差的改正包括加常数改正、乘常数改
正和周期误差的改正。
• 电磁波在大气中传输时受气象条件的影响很大，
因而要进行气象改正。
• 归算改正主要有倾斜改正、归算至参考椭球面的
改正和投影到高斯平面上的改正等。
全站仪概述
全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic
Total Station），它是由电子测角、电子测距、
电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系
统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信
息的多功能测量仪器。全站仪较完善地实现了测量
和处理过程的电子化和一体化，因此得到了广泛的
应用。其基本功能是在仪器照准目标后，通过微处
理器的控制，能自动完成测距，水平方向和天顶距
读数、观测数据的显示、存储。
全站仪概述
电子全站仪各部分组成见下图：
显示屏
测角部分
CPU
I/O
键 盘
测距部分
电 源
接 口
全站仪概述
全站仪的功能
 测距，测角
 进行自由设站，计算测站
点的坐标；
 进行支导线测量和计算；
 测站定向和极坐标测量及
坐标点的放样；进行对
边测量
 悬高测量
 面积测量及计算等。
直线定向

直线定向：
确定直线与标准方向之间的水平角度称为直
线定向。
标
准
方
向
真子午线方向
磁子午线方向
坐标纵轴方向
直线定向
标准方向的分类
•真子午线方向
通过地球表面某点
的真子午线的切线方向，
P1
P2
称为该点的真子午线方向。
真子午线的切线方向
直线定向
真子午线方向
是用天文测量方法
或用陀螺经纬仪测
定的。
陀螺仪GP1-2A
直线定向
•磁子午线方向
P P´
磁子午线方向是磁
针在地球磁场的作用下，
A
磁针自由静止时其轴线所
指的方向。
P—北极
P´—磁北极
直线定向
磁子午线方向可用罗盘仪测定。
DQL-1B型森林罗盘仪
DQL-1型森林罗盘仪
直线定向
•坐标纵轴方向
x
我国采用高斯平面直角
坐标系，6°带或3°带都以该
带的中央子午线为坐标纵轴，
P2
P1
因此取坐标纵轴方向作为标准
方向。
o
高斯平面直角坐标系
y
直线定向
•直线方向的表示方法
方位角
方位角的定义：
从直线起点的标准
方向北端起，顺时针方向量
至直线的水平夹角，称为该
直线的方位角；其角值范围
为0°~ 360°。
标准方向北端
2
方位角
2
2
2
1
2
2
直线定向
标
准
方
向
真子午线方向
真方位角（A）
磁子午线方向
磁方位角（Am）
坐标纵轴方向
坐标方位角
（ α ）
真北
坐标北
磁北
α
A
Am
1
2
直线定向
•几种方位角之间的关系
磁偏角δ—真北方向与磁北方向之间的夹角；
子午线收敛角γ—真北方向与坐标北方向之间的夹角。
真北
坐标北
磁北
γ δ
A  Am  
α
  Am    
A
Am
1
2
当磁北方向或坐标北方向偏于真北方向东侧时， δ和γ
为正；偏于西侧时， δ和γ为负。
直线定向
•正、反坐标方位角
直线1-2 ：点1是起点，点2是终点。
α12— 正坐标方位角；
x
x
α21— 反坐标方位角。
x
α12
 21  12  180
o
所以一条直线的正、反坐标方位角互差180º
反  正  180
α21
1
直线2-1：
12   21  180
2
y
直线定向
• 象限角
某直线的象限角是由直线起点的标准
方向北端或南端起，沿顺时针或逆时针方向量
至该直线的锐角，用R表示。
（北）
x
4
Ⅳ
（西）
αO1
RO4
RO1
直线
1
Ⅰ
O1
αO4
y（东）
o
RO3
3
αO3
αO2
RO2
Ⅲ
2
Ⅱ
（南）
R与α的关系
αO1=RO1
O2
αO2=180°－RO2
O3
αO3=180°＋ RO3
O4
αO4=360°－RO4
直线定向
•坐标方位角的推算
α12已知，通过连测求得12边与23边的
连接角为β2 （右角）、 23边与34边的连接角
为β3（左角），现推算α23、α34。
前进方向
x
x
α12
1
2
β3
β2
4
x
α23
α34
3
直线定向
由图中分析可知：
前进方向
x
x
α23
x
2
1
α34
α21
α12
4
β3
β2
3
α32
 23   21   2  12  180   2
 34   32   3   23  180   3
直线定向
推算坐标方位角的通用公式：
左
前  后  180   右
当β角为左角时，取“＋”；若为右角时，取
“－”。
注意：
计算中，若α前>360°，减360°；
若α前<0°，加360°。