測量距離常用的三種方法是工具測量、步測、目測。
距離測量是指測量地面上兩點連線長度的工作。通常需要測定的是水平距離,即兩點連線投影在某水準(zhǔn)面上的長度。它是確定地面點的平面位置的要素之一。是測量工作中最基本的任務(wù)之一。通常需要測定的是水平距離,即兩點連線投影在某水準(zhǔn)面上的長度。
在三角測量、導(dǎo)線測量、地形測量和工程測量等工作中都需要進行距離測量。距離測量的精度用相對誤差(相對精度)表示。即距離測量的誤差同該距離長度的比值,用分子為1的公式1/n表示。比值越小,距離測量的精度越高。距離測量常用的方法有量尺量距、視距測量、視差法測距和電磁波測距等
在地質(zhì)測量測繪中常見的有距離測量、角度測量等等。今天這一章,江西省測繪儀器網(wǎng)將要和朋友們介紹的是距離測量的相關(guān)知識,希望對你選購設(shè)備有所幫助。
知識一:了解距離測量的定義
距離,即地面上兩點沿鉛垂線方向在水準(zhǔn)面上投影后所得出的兩點間的弧長,因為地面水準(zhǔn)面的不規(guī)則,為距離測量增加了一定的難度。但是如果測量范圍較小,半徑低于10公里的話,則可用水平面代替水準(zhǔn)面。
距離測量的主要工作內(nèi)容就是量測兩點間的水平距離,朋友們可以使用鋼尺、經(jīng)緯儀、全站儀以及GPS等進行測量。
用鋼卷尺沿地面進行丈量距離,稱之為鋼尺量距;利用經(jīng)緯儀或全站儀等進行視距絲及視距標(biāo)尺按幾何光學(xué)原理進行測距,被稱為視距測量;利用兩臺GPS接收機接收衛(wèi)星精密測距信號,經(jīng)距離空間交會的方法得出測距距離,即GPS測量。另外,還有電磁波測距、聲波測量等等。
測量距離,在戰(zhàn)場上的用處最大,在簡易測繪中最為重要,方法也最多。
在這里,我們只能揀些最簡單實用的講一講。 1.步測 每人都有一副靈便的尺子,隨時帶在身邊,使用起來十分方便。
這副尺子就是我們的雙腳。 用雙腳測量距離,首先要知道自己的步子有多大?走的快慢有個譜。
不然,也是測不準(zhǔn)確的。 《隊列條令》上對步子的大小有個規(guī)定,齊步走時,一單步長七十五厘米,走兩單步為一復(fù)步,一復(fù)步長一米五;行進速度每分鐘一百二十單步。
為啥規(guī)定步長一米五,步速每分鐘一百二十單步呢?這是根據(jù)經(jīng)驗得來的。無數(shù)次測驗的結(jié)果說明:一個成年人的步長,大約等于他眼睛距離地面高度的一半,例如某人從腳根到眼睛的高度是150厘米,他的步長就是75厘米。
如果你有興趣的話,不妨自己量量看。 還有一個經(jīng)驗:我們每小時能走的公里數(shù),恰與每三秒鐘內(nèi)所邁的步數(shù)相同。
例如,你平均三秒鐘能走五單步,那每小時你就可以走五公里。不信,也可以試一試。
這兩個經(jīng)驗,只是個大概數(shù),對每個人來說,不會一點不差,這里有個步長是否均勻,快慢能否保持一致的問題。要想準(zhǔn)確地測定距離,就要經(jīng)常練習(xí)自己的步長和步速。
怎么練習(xí)呢?連隊不是天天出操、練步法嗎?這就是練習(xí)步長和步速的極好機會。 還有個練習(xí)的辦法,在公路上,每隔一公里就有一塊里程碑,你可以經(jīng)常用步子走一走,算算步數(shù),看看時間,反復(fù)體會自己的步長和速度。
掌握了自己的步長和步速,步測就算學(xué)會了。步測時,只要記清復(fù)步數(shù)或時間,就能算出距離。
例如,知道自己的復(fù)步長1.5米,數(shù)得某段距離是540復(fù)步,這段距離就是:540*1.5米=810米。若知道自己的步速是每分鐘走54復(fù)步,走了10分鐘,也可以算出這段距離是:54*10=540復(fù)步,540*1.5米=810米。
根據(jù)復(fù)步與米數(shù)的關(guān)系,我們把這個計算方法簡化為一句話:"復(fù)步數(shù)加復(fù)步數(shù)之半,等于距離。"就能很快地算出距離來。
2.目測 人的眼睛是天生的測量"儀器",它既可以看近,近到自己的鼻子尖,又能看遠,遠到宇宙太空的天體。用眼睛測量距離,雖然不能測出非常準(zhǔn)確的數(shù)值,但是,只要經(jīng)過勤學(xué)苦練,還是可以測得比較準(zhǔn)確的。
在我軍炮兵部隊中,有許多同志練出了一手過硬的目測本領(lǐng),他們能在幾秒鐘內(nèi),準(zhǔn)確地目測出幾千米以內(nèi)的距離,活象是一部測距機。 怎樣用眼睛測量物體的距離呢? 人的視力是相對穩(wěn)定的,隨著物體的遠近不同,視覺也不斷地起變化,物體的距離近,視覺清楚,物體的距離遠,視覺就模糊。
而物體的形狀都有一定規(guī)律的,各種不同物體的遠近不同,它們的清晰程度也不一樣。我們練習(xí)目測,就是要注意觀察、體會各種物體在不同距離上的清晰程度。
觀察的多了,印象深了,就可以根據(jù)所觀察到的物體形態(tài),目測出它的距離來。例如當(dāng)一個人從遠處走來,離你2000米時,你看他只是一個黑點;離你1000米時,你看他身體上下一般粗;500米時,能分辨出頭、肩和四肢;離200米時,能分辯出他們的面孔、衣服顏色和裝具。
這種目測距離的本領(lǐng),主要得*自己親身去體會才能學(xué)到手。別人的經(jīng)驗,對你并不是完全適用的,下面這個表里列的數(shù)據(jù),是在一般情況下,正常人眼力觀察的經(jīng)驗,只能供同志們參考。
不同距離上不同目標(biāo)的清晰程度 距離(米)分辨目標(biāo)清晰程度 100人臉特征、手關(guān)節(jié)、步兵火器外部零件。 150-170衣服的紐扣、水壺、裝備的細小部分。
200房頂上的瓦片、樹葉、鐵絲。 250-300墻可見縫,瓦能數(shù)溝;人臉五官不清;衣服、輕機槍、步槍的顏色可分。
400人臉不清,頭肩可分。 500門見開關(guān),窗見格,瓦溝條條分不清;人頭肩不清,男女可分。
700瓦面成絲;窗見襯;行人邁腿分左右,手肘分不清。 1000房屋輪廓清楚,瓦片亂,門成方塊窗襯消;人體上下一般粗。
1500瓦面平光,窗成洞;行人似蠕動,動作分不清。 2000窗是黑影,門成洞;人成小黑點,停、動分不清。
3000房屋模糊,門難辨,房上煙囪還可見。 你覺得根據(jù)目標(biāo)的清晰程度判斷距離沒有把握時,還可以利用與現(xiàn)地的已知距離,相互進行比較,有比較才能判定。
比如,兩電線桿之間的距離,一般為五十米,如果觀測目標(biāo)附近有電線桿,就可以將觀測的物體與電引桿間隔比較,然后再判定。現(xiàn)地沒有距離比較時,就用平時自己較熟悉的50米、100米、200米、500米等基本距離,經(jīng)過反復(fù)回憶比較后再判定。
如果要測的距離較長,可以分段比較,爾后推算全長。 由于天候、陽光、物體顏色和觀察位置、角度的不同,眼睛的分辨力常會受到影響,目測的距離就會產(chǎn)生誤差。
晴天:面向陽光觀測,眼睛受到光線的刺激,視力會減弱,容易把物體測遠了;如背向陽光觀測,眼睛不受光線刺激,物體被陽光照射得清晰明亮,容易把物體測近了。 陰天或早晚天色較暗時:能見度減弱,物體顯得模糊,容易把目標(biāo)測遠了。
雨后:空氣清新,物體顏色鮮明,又容易把目標(biāo)測近了。 在開闊地形上目測,或隔著水面、溝谷觀察,或從高處往低處觀察,都容易把目標(biāo)測近了。
應(yīng)根據(jù)各種具體情況,經(jīng)過艱苦練習(xí),反復(fù)體會,摸出自己的經(jīng)驗。俗話說:"熟能生巧",練得多,體會深,經(jīng)驗豐富了。
1)量距時,先在A、B兩點上豎立測桿(或測釬),標(biāo)定直線方向,然后,后尺手持鋼尺的零端位于A點,前尺手持尺的末端并攜帶一組測釬,沿AB方向前進,至一尺段長處停下。
(2)用目估定線方法,由后尺手以手勢指揮前尺手將鋼尺拉在AB直線方向上;后尺手以尺的零點對準(zhǔn)A點,兩人同時將鋼尺拉緊、拉平、拉穩(wěn)后,前尺手喊“預(yù)備”,后尺手將鋼尺零點準(zhǔn)確對準(zhǔn)A點,并回答“好”,這時前尺手隨即將測釬對準(zhǔn)鋼尺末端刻劃豎直插入地面(在堅硬地面處,可用鉛筆在地面劃線作標(biāo)記),得1點。這樣便完成了第一尺段A-1的丈量工作。
(3)接著兩人同時攜尺前進,后尺手走到1點時,即喊“停”。同法丈量第二尺段,然后后尺手拔起1點上的測釬。
如此繼續(xù)丈量下去,直至最后量出不足一整尺的余長q。丈量中量完每一尺段,后尺手應(yīng)將插在地面上的測釬拔出收好,用來計算已丈量過的整尺段數(shù)n。
(4)A、B兩點間的水平距離為: D往=nl+q往 (4-1) 式中 n—整尺段數(shù)(即在A、B兩點之間所拔測釬數(shù)); l—鋼尺長度(m); q—不足一整尺段的余長(m)。 上述由A向B的丈量工作稱為往測,其結(jié)果為D往。
(5)為了防止丈量錯誤和提高精度,一般還應(yīng)由B點向A點進行返測,返測時應(yīng)重新進行定線。其結(jié)果為D返。
D返=nl+q返 (4-2) (6)計算相對誤差K和AB的水平距離D平均。 D平均= (D往+D返)。
一般是用三角法,比如說地球在春分點和秋分點時分別觀測一顆恒星對地球的角度,然后以公轉(zhuǎn)軌道半徑為基線,算出它距地球的距離 對于較近的天體(500光年以內(nèi))采用三角法測距。
500--10萬光年的天體采用光度法確定距離。 10萬光年以外天文學(xué)家找到了造父變星作為標(biāo)準(zhǔn),可達5億光年的范圍。
更遠的距離是用觀測到的紅移量,依據(jù)哈勃定理推算出來的。 參考資料:吳國盛 《科學(xué)的歷程》 同的天體距離要有不同的方法,摘抄如下: 天體測量方法 2.2.2光譜在天文研究中的應(yīng)用 人類一直想了解天體的物理、化學(xué)性狀。
這種愿望只有在光譜分析應(yīng)用于天文后才成為可能并由此而導(dǎo)致了天體物理學(xué)的誕生和發(fā)展。通過光譜分析可以:(1)確定天體的化學(xué)組成;(2)確定恒星的溫度;(3)確定恒星的壓力;(4)測定恒星的磁場;(5)確定天體的視向速度和自轉(zhuǎn)等等。
2.3天體距離的測定 人們總希望知道天體離我們有多遠,天體距離的測量也一直是天文學(xué)家們的任務(wù)。不同遠近的天體可以采不同的測量方法。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,測定天體距離的手段也越來越先進。由于天空的廣袤無垠,所使用測量距離單位也特別。
天文距離單位通常有天文單位(AU)、光年(ly)和秒差距(pc)三種。 2.3.1月球與地球的距離 月球是距離我們最近的天體,天文學(xué)家們想了很多的辦法測量它的遠近,但都沒有得到滿意的結(jié)果。
科學(xué)的測量直到18世紀(jì)(1715年至1753年)才由法國天文學(xué)家拉卡伊(N.L.Lacaille)和他的學(xué)生拉朗德(Larand)用三角視差法得以實現(xiàn)。他們的結(jié)果是月球與地球之間的平均距離大約為地球半徑的60倍,這與現(xiàn)代測定的數(shù)值(384401千米)很接近。
雷達技術(shù)誕生后,人們又用雷達測定月球距離。激光技術(shù)問世后,人們利用激光的方向性好,光束集中,單色性強等特點來測量月球的距離。
測量精度可以達到厘米量級。 2.3.2太陽和行星的距離 地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓,地球到太陽的距離是隨時間不斷變化的。
通常所說的日地距離,是指地球軌道的半長軸,即為日地平均距離。天文學(xué)中把這個距離叫做一個“天文單位”(1AU)。
1976年國際天文學(xué)聯(lián)合會把一個天文單位的數(shù)值定為1.49597870*1011米,近似1.496億千米。 太陽是一個熾熱的氣體球,測定太陽的距離不能像測定月球距離那樣直接用三角視差法。
早期測定太陽的距離是借助于離地球較近的火星或小行星。先用三角視差法測定火星或小行星的距離,再根據(jù)開普勒第三定律求太陽距離。
1673年法國天文學(xué)家卡西尼(Dominique Cassini)首次利用火星大沖的機會測出了太陽的距離。 許多行星的距離也是由開普勒第三定律求得的,若以1AU為日地距離,“恒星年”為單位作為地球公轉(zhuǎn)周期,便有:T2=a3。
若一個行星的公轉(zhuǎn)周期被測出,就可以算出行星到太陽的距離。如水星的公轉(zhuǎn)周期為0.241恒星年,則水星到太陽的距離為0.387天文單位(AU)。
2.2.3恒星的距離 由于恒星距離我們非常遙遠,它們的距離測定非常困難。對不同遠近的恒星,要用不同的方法測定。
目前,已有很多種測定恒星距離的方法: (1)三角視差法 河內(nèi)天體的距離又稱為視差,恒星對日地平均距離(a)的張角叫做恒星的三角視差(p),則較近的恒星的距離D可表示為: sinπ=a/D 若π很小,π以角秒表示,且單位取秒差距(pc),則有:D=1/π 用周年視差法測定恒星距離,有一定的局限性,因為恒星離我們愈遠,π就愈小,實際觀測中很難測定。三角視差是一切天體距離測量的基礎(chǔ),至今用這種方法測量了約10,000多顆恒星。
天文學(xué)上的距離單位除天文單位(AU)、秒差距(pc)外,還有光年(ly),即光在真空中一年所走過的距離,相當(dāng)94605億千米。三種距離單位的關(guān)系是: 1秒差距(pc)=206265天文單位(AU)=3.26光年=3.09*1013千米 1光年(1y)=0.307秒差距(pc)=63240天文單位(Au)=0.95*1013千米。
(2)分光視差法 對于距離更遙遠的恒星,比如距離超過110pc的恒星,由于周年視差非常小,無法用三角視差法測出。于是,又發(fā)展了另外一種比較方便的方法--分光視差法。
該方法的核心是根據(jù)恒星的譜線強度去確定恒星的光度,知道了光度(絕對星等M),由觀測得到的視星等(m)就可以得到距離。 m - M= -5 + 5logD. (3)造父周光關(guān)系測距法 大質(zhì)量的恒星,當(dāng)演化到晚期時,會呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的脈動現(xiàn)象,形成脈動變星。
在這些脈動變星中,有一類脈動周期非常規(guī)則,中文名叫造父。造父是中國古代的星官名稱。
仙王座δ星中有一顆名為造父一,它是一顆亮度會發(fā)生變化的“變星”。變星的光變原因很多。
造父一屬于脈動變星一類。當(dāng)它的星體膨脹時就顯得亮些,體積縮小時就顯得暗些。
造父一的這種亮度變化很有規(guī)律,它的變化周期是5天8小時46分38秒鐘,稱為“光變周期”。在恒星世界里,凡跟造父一有相同變化的變星,統(tǒng)稱“造父變星”。
作者: haj520520 2005-5-21 18:44 回復(fù)此發(fā)言 ------------------------------------------------------------------------ 2 天體測量方法 1912 年美國一位女天文學(xué)家勒維特(Leavitt 1868--1921)研究。
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