测量距离常用的三种方法是工具测量、步测、目测。
距离测量是指测量地面上两点连线长度的工作。通常需要测定的是水平距离,即两点连线投影在某水准面上的长度。它是确定地面点的平面位置的要素之一。是测量工作中最基本的任务之一。通常需要测定的是水平距离,即两点连线投影在某水准面上的长度。
在三角测量、导线测量、地形测量和工程测量等工作中都需要进行距离测量。距离测量的精度用相对误差(相对精度)表示。即距离测量的误差同该距离长度的比值,用分子为1的公式1/n表示。比值越小,距离测量的精度越高。距离测量常用的方法有量尺量距、视距测量、视差法测距和电磁波测距等
在地质测量测绘中常见的有距离测量、角度测量等等。今天这一章,江西省测绘仪器网将要和朋友们介绍的是距离测量的相关知识,希望对你选购设备有所帮助。
知识一:了解距离测量的定义
距离,即地面上两点沿铅垂线方向在水准面上投影后所得出的两点间的弧长,因为地面水准面的不规则,为距离测量增加了一定的难度。但是如果测量范围较小,半径低于10公里的话,则可用水平面代替水准面。
距离测量的主要工作内容就是量测两点间的水平距离,朋友们可以使用钢尺、经纬仪、全站仪以及GPS等进行测量。
用钢卷尺沿地面进行丈量距离,称之为钢尺量距;利用经纬仪或全站仪等进行视距丝及视距标尺按几何光学原理进行测距,被称为视距测量;利用两台GPS接收机接收卫星精密测距信号,经距离空间交会的方法得出测距距离,即GPS测量。另外,还有电磁波测距、声波测量等等。
测量距离,在战场上的用处最大,在简易测绘中最为重要,方法也最多。
在这里,我们只能拣些最简单实用的讲一讲。 1.步测 每人都有一副灵便的尺子,随时带在身边,使用起来十分方便。
这副尺子就是我们的双脚。 用双脚测量距离,首先要知道自己的步子有多大?走的快慢有个谱。
不然,也是测不准确的。 《队列条令》上对步子的大小有个规定,齐步走时,一单步长七十五厘米,走两单步为一复步,一复步长一米五;行进速度每分钟一百二十单步。
为啥规定步长一米五,步速每分钟一百二十单步呢?这是根据经验得来的。无数次测验的结果说明:一个成年人的步长,大约等于他眼睛距离地面高度的一半,例如某人从脚根到眼睛的高度是150厘米,他的步长就是75厘米。
如果你有兴趣的话,不妨自己量量看。 还有一个经验:我们每小时能走的公里数,恰与每三秒钟内所迈的步数相同。
例如,你平均三秒钟能走五单步,那每小时你就可以走五公里。不信,也可以试一试。
这两个经验,只是个大概数,对每个人来说,不会一点不差,这里有个步长是否均匀,快慢能否保持一致的问题。要想准确地测定距离,就要经常练习自己的步长和步速。
怎么练习呢?连队不是天天出操、练步法吗?这就是练习步长和步速的极好机会。 还有个练习的办法,在公路上,每隔一公里就有一块里程碑,你可以经常用步子走一走,算算步数,看看时间,反复体会自己的步长和速度。
掌握了自己的步长和步速,步测就算学会了。步测时,只要记清复步数或时间,就能算出距离。
例如,知道自己的复步长1.5米,数得某段距离是540复步,这段距离就是:540*1.5米=810米。若知道自己的步速是每分钟走54复步,走了10分钟,也可以算出这段距离是:54*10=540复步,540*1.5米=810米。
根据复步与米数的关系,我们把这个计算方法简化为一句话:"复步数加复步数之半,等于距离。"就能很快地算出距离来。
2.目测 人的眼睛是天生的测量"仪器",它既可以看近,近到自己的鼻子尖,又能看远,远到宇宙太空的天体。用眼睛测量距离,虽然不能测出非常准确的数值,但是,只要经过勤学苦练,还是可以测得比较准确的。
在我军炮兵部队中,有许多同志练出了一手过硬的目测本领,他们能在几秒钟内,准确地目测出几千米以内的距离,活象是一部测距机。 怎样用眼睛测量物体的距离呢? 人的视力是相对稳定的,随着物体的远近不同,视觉也不断地起变化,物体的距离近,视觉清楚,物体的距离远,视觉就模糊。
而物体的形状都有一定规律的,各种不同物体的远近不同,它们的清晰程度也不一样。我们练习目测,就是要注意观察、体会各种物体在不同距离上的清晰程度。
观察的多了,印象深了,就可以根据所观察到的物体形态,目测出它的距离来。例如当一个人从远处走来,离你2000米时,你看他只是一个黑点;离你1000米时,你看他身体上下一般粗;500米时,能分辨出头、肩和四肢;离200米时,能分辩出他们的面孔、衣服颜色和装具。
这种目测距离的本领,主要得*自己亲身去体会才能学到手。别人的经验,对你并不是完全适用的,下面这个表里列的数据,是在一般情况下,正常人眼力观察的经验,只能供同志们参考。
不同距离上不同目标的清晰程度 距离(米)分辨目标清晰程度 100人脸特征、手关节、步兵火器外部零件。 150-170衣服的纽扣、水壶、装备的细小部分。
200房顶上的瓦片、树叶、铁丝。 250-300墙可见缝,瓦能数沟;人脸五官不清;衣服、轻机枪、步枪的颜色可分。
400人脸不清,头肩可分。 500门见开关,窗见格,瓦沟条条分不清;人头肩不清,男女可分。
700瓦面成丝;窗见衬;行人迈腿分左右,手肘分不清。 1000房屋轮廓清楚,瓦片乱,门成方块窗衬消;人体上下一般粗。
1500瓦面平光,窗成洞;行人似蠕动,动作分不清。 2000窗是黑影,门成洞;人成小黑点,停、动分不清。
3000房屋模糊,门难辨,房上烟囱还可见。 你觉得根据目标的清晰程度判断距离没有把握时,还可以利用与现地的已知距离,相互进行比较,有比较才能判定。
比如,两电线杆之间的距离,一般为五十米,如果观测目标附近有电线杆,就可以将观测的物体与电引杆间隔比较,然后再判定。现地没有距离比较时,就用平时自己较熟悉的50米、100米、200米、500米等基本距离,经过反复回忆比较后再判定。
如果要测的距离较长,可以分段比较,尔后推算全长。 由于天候、阳光、物体颜色和观察位置、角度的不同,眼睛的分辨力常会受到影响,目测的距离就会产生误差。
晴天:面向阳光观测,眼睛受到光线的刺激,视力会减弱,容易把物体测远了;如背向阳光观测,眼睛不受光线刺激,物体被阳光照射得清晰明亮,容易把物体测近了。 阴天或早晚天色较暗时:能见度减弱,物体显得模糊,容易把目标测远了。
雨后:空气清新,物体颜色鲜明,又容易把目标测近了。 在开阔地形上目测,或隔着水面、沟谷观察,或从高处往低处观察,都容易把目标测近了。
应根据各种具体情况,经过艰苦练习,反复体会,摸出自己的经验。俗话说:"熟能生巧",练得多,体会深,经验丰富了。
1)量距时,先在A、B两点上竖立测杆(或测钎),标定直线方向,然后,后尺手持钢尺的零端位于A点,前尺手持尺的末端并携带一组测钎,沿AB方向前进,至一尺段长处停下。
(2)用目估定线方法,由后尺手以手势指挥前尺手将钢尺拉在AB直线方向上;后尺手以尺的零点对准A点,两人同时将钢尺拉紧、拉平、拉稳后,前尺手喊“预备”,后尺手将钢尺零点准确对准A点,并回答“好”,这时前尺手随即将测钎对准钢尺末端刻划竖直插入地面(在坚硬地面处,可用铅笔在地面划线作标记),得1点。这样便完成了第一尺段A-1的丈量工作。
(3)接着两人同时携尺前进,后尺手走到1点时,即喊“停”。同法丈量第二尺段,然后后尺手拔起1点上的测钎。
如此继续丈量下去,直至最后量出不足一整尺的余长q。丈量中量完每一尺段,后尺手应将插在地面上的测钎拔出收好,用来计算已丈量过的整尺段数n。
(4)A、B两点间的水平距离为: D往=nl+q往 (4-1) 式中 n—整尺段数(即在A、B两点之间所拔测钎数); l—钢尺长度(m); q—不足一整尺段的余长(m)。 上述由A向B的丈量工作称为往测,其结果为D往。
(5)为了防止丈量错误和提高精度,一般还应由B点向A点进行返测,返测时应重新进行定线。其结果为D返。
D返=nl+q返 (4-2) (6)计算相对误差K和AB的水平距离D平均。 D平均= (D往+D返)。
一般是用三角法,比如说地球在春分点和秋分点时分别观测一颗恒星对地球的角度,然后以公转轨道半径为基线,算出它距地球的距离 对于较近的天体(500光年以内)采用三角法测距。
500--10万光年的天体采用光度法确定距离。 10万光年以外天文学家找到了造父变星作为标准,可达5亿光年的范围。
更远的距离是用观测到的红移量,依据哈勃定理推算出来的。 参考资料:吴国盛 《科学的历程》 同的天体距离要有不同的方法,摘抄如下: 天体测量方法 2.2.2光谱在天文研究中的应用 人类一直想了解天体的物理、化学性状。
这种愿望只有在光谱分析应用于天文后才成为可能并由此而导致了天体物理学的诞生和发展。通过光谱分析可以:(1)确定天体的化学组成;(2)确定恒星的温度;(3)确定恒星的压力;(4)测定恒星的磁场;(5)确定天体的视向速度和自转等等。
2.3天体距离的测定 人们总希望知道天体离我们有多远,天体距离的测量也一直是天文学家们的任务。不同远近的天体可以采不同的测量方法。
随着科学技术的发展,测定天体距离的手段也越来越先进。由于天空的广袤无垠,所使用测量距离单位也特别。
天文距离单位通常有天文单位(AU)、光年(ly)和秒差距(pc)三种。 2.3.1月球与地球的距离 月球是距离我们最近的天体,天文学家们想了很多的办法测量它的远近,但都没有得到满意的结果。
科学的测量直到18世纪(1715年至1753年)才由法国天文学家拉卡伊(N.L.Lacaille)和他的学生拉朗德(Larand)用三角视差法得以实现。他们的结果是月球与地球之间的平均距离大约为地球半径的60倍,这与现代测定的数值(384401千米)很接近。
雷达技术诞生后,人们又用雷达测定月球距离。激光技术问世后,人们利用激光的方向性好,光束集中,单色性强等特点来测量月球的距离。
测量精度可以达到厘米量级。 2.3.2太阳和行星的距离 地球绕太阳公转的轨道是椭圆,地球到太阳的距离是随时间不断变化的。
通常所说的日地距离,是指地球轨道的半长轴,即为日地平均距离。天文学中把这个距离叫做一个“天文单位”(1AU)。
1976年国际天文学联合会把一个天文单位的数值定为1.49597870*1011米,近似1.496亿千米。 太阳是一个炽热的气体球,测定太阳的距离不能像测定月球距离那样直接用三角视差法。
早期测定太阳的距离是借助于离地球较近的火星或小行星。先用三角视差法测定火星或小行星的距离,再根据开普勒第三定律求太阳距离。
1673年法国天文学家卡西尼(Dominique Cassini)首次利用火星大冲的机会测出了太阳的距离。 许多行星的距离也是由开普勒第三定律求得的,若以1AU为日地距离,“恒星年”为单位作为地球公转周期,便有:T2=a3。
若一个行星的公转周期被测出,就可以算出行星到太阳的距离。如水星的公转周期为0.241恒星年,则水星到太阳的距离为0.387天文单位(AU)。
2.2.3恒星的距离 由于恒星距离我们非常遥远,它们的距离测定非常困难。对不同远近的恒星,要用不同的方法测定。
目前,已有很多种测定恒星距离的方法: (1)三角视差法 河内天体的距离又称为视差,恒星对日地平均距离(a)的张角叫做恒星的三角视差(p),则较近的恒星的距离D可表示为: sinπ=a/D 若π很小,π以角秒表示,且单位取秒差距(pc),则有:D=1/π 用周年视差法测定恒星距离,有一定的局限性,因为恒星离我们愈远,π就愈小,实际观测中很难测定。三角视差是一切天体距离测量的基础,至今用这种方法测量了约10,000多颗恒星。
天文学上的距离单位除天文单位(AU)、秒差距(pc)外,还有光年(ly),即光在真空中一年所走过的距离,相当94605亿千米。三种距离单位的关系是: 1秒差距(pc)=206265天文单位(AU)=3.26光年=3.09*1013千米 1光年(1y)=0.307秒差距(pc)=63240天文单位(Au)=0.95*1013千米。
(2)分光视差法 对于距离更遥远的恒星,比如距离超过110pc的恒星,由于周年视差非常小,无法用三角视差法测出。于是,又发展了另外一种比较方便的方法--分光视差法。
该方法的核心是根据恒星的谱线强度去确定恒星的光度,知道了光度(绝对星等M),由观测得到的视星等(m)就可以得到距离。 m - M= -5 + 5logD. (3)造父周光关系测距法 大质量的恒星,当演化到晚期时,会呈现出不稳定的脉动现象,形成脉动变星。
在这些脉动变星中,有一类脉动周期非常规则,中文名叫造父。造父是中国古代的星官名称。
仙王座δ星中有一颗名为造父一,它是一颗亮度会发生变化的“变星”。变星的光变原因很多。
造父一属于脉动变星一类。当它的星体膨胀时就显得亮些,体积缩小时就显得暗些。
造父一的这种亮度变化很有规律,它的变化周期是5天8小时46分38秒钟,称为“光变周期”。在恒星世界里,凡跟造父一有相同变化的变星,统称“造父变星”。
作者: haj520520 2005-5-21 18:44 回复此发言 ------------------------------------------------------------------------ 2 天体测量方法 1912 年美国一位女天文学家勒维特(Leavitt 1868--1921)研究。
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