中、短程光電測距規(guī)范2008(版)

1、中、短程光電測距規(guī)范1 范圍 本標準規(guī)定了利用測程為15 km以內(nèi)的光電測距儀(包括全站儀)進行中、短程距離測量的等級和精度要求、技術(shù)方法、工作流程和距離計算方法。 本標準適用于控制測量、地形測量、工程測量等測量作業(yè)中的中、短程光電測距。2 規(guī)范性引用文件 下列標準中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。 l1G 703 光電測距儀 JJG 414 光學(xué)經(jīng)緯儀 JJG l00 全站型電子速測

2、儀 CH 1002 測繪產(chǎn)品檢查驗收規(guī)定 CH 1003 測繪產(chǎn)品質(zhì)量評定標準 CH/T 2004 測量外業(yè)電子記錄基本規(guī)定3 符號 本標準所用符號如下： D'觀測距離，單位為米(m)； D經(jīng)各項修正后的測量斜距，單位為米(m)； D0直線弦長，單位為米(。)； D1水平距離或參考橢球面上的弦長，單位為米(m)； D2水平距離或參考橢球面上的弧長，單位為米(m)；H1, H2測點參考橢球高程，單位為米(m);橢球高程以正常高程代替； k折光系數(shù)(0. 13)； r地球半徑，單位為米(m)；r經(jīng)常用平均地球半徑rm來代替。4 基本要求4. 1 光電測距儀(以下簡稱測距儀)按測程分為中、短

3、、遠程測距儀。測程在3 km以內(nèi)的為短程測距儀，測程3 km15 km的為中程測距儀，測程大于15 km的為遠程測距儀。按測距儀出廠標稱標準差，歸算到1 km的測距標準偏差計算，精度分為四級(見表1)。表1 測距儀的精度分級精度等級測距標準偏差mD(1+D)mm(1+D)mm< mD(3+2D) mm(3+2D)mm< mD(5+5D)mm(等外級)(5+5D)mm< mD注：D為測量距離，單位為千米（km）。測距儀出廠標稱精度表達式為： mD =±(A+B×D) .（1）式中:A標稱精度固定誤差，單位為毫米(mm) ；B標稱精度比例誤差系數(shù)，單位為毫米每

4、千米（mm/km) ；D測量距離，單位為千米(km)。4. 2中、短程測距應(yīng)根據(jù)測距精度要求，使用同等級精度或高等級精度的測距儀，并在其最佳使用條件下和最佳測程內(nèi)進行。4. 3不同等級的測距儀應(yīng)使用不低于表2規(guī)定的技術(shù)要求的干、濕溫度表和氣壓表。 表2 氣象儀表的技術(shù)要求測距儀精度等級儀表最小讀數(shù)干、濕溫度表氣壓表hPa0.20.5、0.51124. 4中、短程測距使用的測距儀、光學(xué)經(jīng)緯儀、全站型電子速測儀應(yīng)經(jīng)過法定計量檢定合格后，方可使用。測距儀的檢驗內(nèi)容和技術(shù)要求按JJG 703執(zhí)行，經(jīng)緯儀的檢驗內(nèi)容和技術(shù)要求按JJG 414執(zhí)行，全站型電子速測儀的檢驗內(nèi)容和技術(shù)要求按JJG 100執(zhí)行。

5、4. 5與測距配套使用的干濕溫度表、氣壓表等其他儀表，應(yīng)按其相應(yīng)的檢定規(guī)程檢定。4. 6測距前應(yīng)收集測區(qū)的地形圖、選點圖以及有關(guān)的交通、氣象等資料。收集完整的測距儀和氣象儀表的檢定資料。4. 7中、短程測距成果的檢查驗收和質(zhì)量評定應(yīng)按CH 1002和CH 1003有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。5距離測量5.1測線要求5.1.1測線應(yīng)高出地面或障礙物1. 3 m以上，根據(jù)測線地貌、地物狀況確定儀器的安置高度.5. 1. 2測線或其延長線上不應(yīng)有永久性反光物體。應(yīng)避免測線與高壓(35 kV以上)輸電線近距離平行。無法避免時應(yīng)離開輸電線2m以上距離。5. 1.3測線應(yīng)避免通過吸熱、散熱相差較大的地區(qū)，如城鎮(zhèn)、湖泊、

6、河流和溝谷等。若無法避免時，應(yīng)把測線調(diào)整到高于此類地區(qū)平面2m以上，并選擇有利的觀測時間，使在兩端點量測的氣象數(shù)據(jù)對整個測線有較好的代表性。5. 1.4布設(shè)的各測點周圍不應(yīng)有交變電磁場影響，特別是高頻電磁場影響。5. 1.5永久性的點位標志、標石和觀測墩的埋設(shè)，按相應(yīng)測量規(guī)范的有關(guān)條款要求執(zhí)行。5. 1.6測距兩端點的高差不宜過大，應(yīng)滿足下述規(guī)定：a) 若測距兩端點的高差是用對向三角高程方法測定，則高差的限值按式(2)計算：.（2）式中:h測距兩端的高差，單位為米(m);q測距要求的相對中誤差分母的數(shù)值。b) 若測距兩端點的高差是用等級水準測量側(cè)定的，除了考慮所用測距儀的最大俯仰角外，其高差的

7、大小不受限制。5.2觀測時間的選擇5. 2. 1觀測時間的選擇，應(yīng)根據(jù)測距精度的要求和所用測距儀的精度等級，測點所處地形、地物及當時所處季節(jié)、天氣情況、大氣透明度等因素來進行。5. 2. 2各等級邊測距應(yīng)在最佳觀測時間段內(nèi)進行，即在空氣溫度垂直變化梯度為零的時刻前后一小時內(nèi)進行.一般選擇在測區(qū)日出后0. 5 h2. 5 h和日落前2. 5 h0. 5 h的時間段內(nèi)進行觀測。當使用測距儀的精度優(yōu)于所要求的測距精度時，觀測時間段可向中天方向適當延長。但在晴天或少云時，不應(yīng)在正午和午夜前后1h內(nèi)進行測量。5.2.3對于精密測距，除嚴格按最佳時間段測距外，還應(yīng)上午和下午對稱觀測。各等級邊的往返測量可以

8、是上、下午時段也可以是不同白天的時段。5. 2. 4全陰天、有微風時，可以全天觀測，盡量避開正午和午夜前后1h之內(nèi)的時間。5. 2. 5雷雨前后、大霧、大風(四級以上)，雨、雪天氣和能見度很差時，不應(yīng)進行距離測量。5.3距離測量5. 3. 1檢查點位是否穩(wěn)固，正確安置儀器，量取測距儀高度。保證充足的儀器預(yù)熱時間，特別是具有恒溫裝置的測距儀達到恒溫后方可工作。5. 3. 2安置反射鏡。安置時應(yīng)精確對中，整平并對準側(cè)站。按儀器站的指令操作，及時讀取和報告氣象元素和反射鏡高度。5. 3. 3使用強制對中器或精密光學(xué)對中器時，其對中精度應(yīng)小于0.2 mm。使用光學(xué)對中器時，其對中精度應(yīng)小于1 mm。使

9、用對中桿或錘球時，其對中精度應(yīng)小于2 mm。5. 3. 4量取測距儀和反射鏡高度各兩次，讀至毫米，各取平均值。5. 3. 5嚴格按照儀器操作程序作業(yè)，輸人應(yīng)輸人的各種數(shù)據(jù)，輕輕操作各鍵，以防破壞正確的安置狀態(tài)并保護儀器。5. 3. 6測距作業(yè)中應(yīng)注意以下事項: a) 保證儀器周圍大氣流通良好，避免將儀器置于代表性誤差較大的環(huán)境中作業(yè)(如建筑物、帳篷內(nèi)等)。晴天作業(yè)時應(yīng)給測距儀、氣象儀表打傘遮陽。 b) 測距儀或反射鏡不應(yīng)在對向太陽的情況下作業(yè)。 c) 儀器測距時應(yīng)暫停無線通話，以免干擾。 d) 儀器測距時，應(yīng)避免有另外的反光體位于測線或測線延長線上，避免有物體在測線上晃動，或人在測線上走動。

10、e) 儀器安置后，儀器站和反射鏡站不應(yīng)離人，應(yīng)時刻注意儀器的工作狀態(tài)和周圍環(huán)境的變化。風大時，儀器和反射鏡要有保護措施。5. 4距離測量的技術(shù)要求5. 4. 1距離測量時所用的測距儀主要配件如反射鏡、支架、基座應(yīng)和檢定時所用的一致。一般不應(yīng)換用。若測距時確有特殊情況，所用配件(反射鏡、干濕溫度表或氣壓表)不配套或需要改換，則應(yīng)在測距前重新檢定儀器常數(shù)。對于等外級測距，可更換主要配件，但常數(shù)誤差應(yīng)在測量精度允許范圍內(nèi)。5. 4. 2距離測量的技術(shù)要求如表3所示。表3 距離測量技術(shù)要求等級測距儀精度等級每邊測回數(shù)往測返測二等、44三等22、44四等、2244等外、24注1：一個測回是指整置儀器照準

11、目標一次、讀取數(shù)據(jù)四個。注2：時間段是指完成一次距離測量和往測或返測的時間段，如上午、下午或不同白天。5. 4. 3各級精度測距儀觀測結(jié)果較差限值，如表4所示。 表4各級精度較差限值 單位為毫米測距儀精度等級一測回讀數(shù)間較差限值測回間較差限值往返測或時間段內(nèi)較差限值235710152030注1：往返測較差，應(yīng)將斜距化算到同一水平面上，方可進行比較。注2：(A+B×D×106)為測距儀標稱精度。5.4.4采用三角測量確定高程差，進行傾斜修正，對向觀測時，高差之差應(yīng)滿足式(3)的要求:.（3）式中:往返觀測的高差之差，單位為米(m);垂直角測角中誤差的要求按式(4)計算:.（4

12、） 式中: 206 265"垂直角的測角中誤差; 垂直角; 測距要求的相對中誤差的分母值。 以上述公式計算的垂直角測角中誤差為引數(shù)，使用儀器、觀測方法及測回數(shù)，應(yīng)符合表5的規(guī)定。表5 垂直角觀測方法及測回規(guī)定測角中誤差小于101030大于30觀測方法不同型號儀器測回數(shù)DJ2DJ2DJ6DJ6中絲法2222三絲法11115.5氣象元素的測定5. 5. 1氣象元素包括:氣溫、氣壓和空氣絕對濕度(水蒸氣壓)；絕對濕度通過測定空氣的干溫和濕溫后經(jīng)過計算而取得。5. 5. 2干、濕溫度表應(yīng)穩(wěn)妥安置在高于測距儀和反射鏡并通風良好的迎風處，防止日曬和其他熱輻射的影響。濕球適量加蒸餾水，通風2 mi

13、n后方可讀數(shù)。讀數(shù)時扶手應(yīng)遠離溫度傳感頭，面對迎風處，屏住呼吸，平視快速讀取干、濕溫度。風力大于三級時要加防風罩。氣壓表應(yīng)穩(wěn)妥地平置于儀器附近的遮陽處，注意:最后參與計算的溫度、氣壓值應(yīng)為儀器表示值加修正值。5.5.3根據(jù)測距儀精度、地物地貌狀況、測邊所用時間、氣象狀態(tài)來確定采集氣象元素的模式。主要有以下模式:a)使用一級儀器測量相對精度優(yōu)于五十萬分之一的距離時，應(yīng)在每條邊觀測始末、兩端點(必要時加側(cè)中間點)測定大氣溫度、濕度和氣壓值并求其平均值作為測線氣象代表值。b)對于二至四等級起始邊、導(dǎo)線邊應(yīng)在測線兩端同時測定大氣溫度和氣壓值，求其平均值。在每次測距時間超過2min時，還應(yīng)在觀測時間始、

14、末各測定一次大氣溫度和氣壓值并求其平均值。若在500m以內(nèi)較平坦、地表理蓋較為一致的地區(qū)，在有風的情況下，可以單端(測站)測定氣溫和氣壓值。c)對于等外級別控制邊，一般每邊一次，側(cè)站單端測定大氣溫度和氣壓值。但在地形地物復(fù)雜、高差較大、距離大于1 km時也應(yīng)兩端測取大氣溫度和氣壓值并求其平均值。d）對于工作頻率在微波段的測距儀，距離測量中都應(yīng)測定大氣溫度。e)對于輸人氣象元素值自行改正的測距儀，應(yīng)將上述采集的氣象元素平均值輸人儀器后進行測 距。但是，當氣象元素值發(fā)生變化時(千、濕溫度變化值大于1、氣壓變化值大于2hPa)，應(yīng)立即輸入新值，再測距離。5.6偏心觀測的要求5.6.1距離測量時，一般

15、不作偏心觀測，若必須進行偏心觀測時，則要測定歸心元素。最大偏心距離不應(yīng)超過5m。5.6.2在標上觀測時，用經(jīng)緯儀盤左、盤右進行投影側(cè)定儀器歸心元素，三個投影面交角約為60°，或120°。如因地形限制也可在交角約為90°的兩個位置上連續(xù)投影2次(2次之間要稍改變儀器位置)。5.6.3在投影紙上，除標石中心外，其他各投影中心均應(yīng)描繪兩個觀測方向，其中一個最好是觀測零方向。描繪方向與觀測方向角度之差應(yīng)小于2°。5.6.4距離測量后，測定歸心元素1次，角度元素量至15，長度元素應(yīng)量至毫米，投影示誤差三角形邊長，不超過5mm。5.6.5地面上進行大偏心觀測時，應(yīng)用

16、經(jīng)檢定過的鋼尺量取偏心距2次，量至毫米，可取其中數(shù)。偏心角觀測兩測回，較差應(yīng)小于或等于10。5.7成果記錄的要求5.7.1記錄方式中、短程光電測距的外業(yè)記錄，按記錄載體分為電子記錄和手薄記錄兩種方式，應(yīng)優(yōu)先采用電子記錄，在不適宜電子記錄的特殊地區(qū)亦可采用手簿記錄。5.7.2記錄項目距離測量的外業(yè)記錄應(yīng)包括:觀測日期、觀測時間、點名(點號)、往返測號、儀器型號及編號、儀器高、棱鏡高、原始距離讀數(shù)、氣象元素讀數(shù)值、垂直角觀測數(shù)據(jù)等項目。5.7.3電子記錄要求電子記錄參照CH/T2004和相關(guān)技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。5.7.4手薄記錄要求5.7.4.1原始觀測數(shù)據(jù)和記錄項目，應(yīng)現(xiàn)場記錄在測量手簿上，

17、不能撕毀手簿中的任何一頁。5.7.4.2現(xiàn)場記錄數(shù)字和文字書寫應(yīng)準確、清楚，記錯處應(yīng)整齊劃去，在上方另記正確的數(shù)字和文字，不能涂擦。對超限或其他原因劃去的成果應(yīng)注明原因和重測成果所在的頁數(shù)。書寫的文字、符號和計量單位均應(yīng)符合國家頒布的有關(guān)標準。5.7.4.3在現(xiàn)場距離測量中，每測回要記全數(shù)一次，厘米和厘米以下的數(shù)值不得更改。米和分米讀數(shù)，在同一距離的往返測量中，只能更改一次。5.7.5觀測記錄的整理和檢查觀測工作結(jié)束后應(yīng)及時整理和檢查外業(yè)觀測手簿。檢查手簿中所有計算是否正確、觀測成果是否滿足各項限差要求。確認觀測成果全部符合本規(guī)范規(guī)定之后，方可進行外業(yè)計算。5.8觀測成果的重測和取舍5.8.1

18、凡超出表4所列限差的觀測成果，均應(yīng)進行重新測量。5.8.2當一測回中讀數(shù)較差超限時，可重測2個讀數(shù)，然后去掉大小孤立值，再取平均值。重測超限時，整測回應(yīng)重新觀測。若反復(fù)超限，應(yīng)分析原因，改日重測。5.8.3當測回間較差超限時，若兩兩分群，該時段應(yīng)重測；若只有一個孤立值，則重測一測回。重測量不能過半。否則重測整時段的所有測回。5.8.4往、返測(或不同時段)較差超限時，應(yīng)分析原因后，重測單方向的距離，若重測還是超限，重測往、返兩個方向的距離。6距離計算6.1 各項距離修正值的計算 6.1.1 氣象修正值按式(5)計算:.（5）式中:氣象修正值，單位為毫米(mm)； 儀器氣象參考點的群折射率； 測

19、量時氣象條件下實際群折射率。其中:.（6）.（7）式(6)和式(7)中:測距光源真空中波長，單位為微米()；標準大氣壓條件下光的群折射率；t氣溫，單位為攝氏度()；P氣壓，單位為百帕(hPa)；e水蒸氣壓，單位為百帕（hPa)。其中:.（8）.（9）式(8)和式(9)中:t干球溫度，單位為攝氏度()； t濕球溫度，單位為攝氏度()； P氣壓，單位為百帕<hPa)； E飽和水蒸氣壓，單位為百帕(hPa)；a、b、c系數(shù)，其取值如表6所示。表6 系數(shù)值系數(shù)濕球未結(jié)冰濕球結(jié)冰a7.59.5b237.3265.5c0.0006620.000583 根據(jù)不同的測距精度要求，可使用儀器說明書給出的氣

20、象改正公式和采集相應(yīng)的氣象元素或直接輸人儀器或另行計算。6.1.2折光系數(shù)改正按式(10)計算:.（10）式中:折光改正值，單位為米(m)。注：10 km以上的距離作此項改正。6.1.3精測頻率變化距離修正值按式(11)計算:.（11）式中:頻率變化距離修正值，單位為米(m)；距離觀測值，單位為米(m)； 距儀標稱精測頻率，單位為赫茲(Hz)； 測距儀實際精測頻率，單位為赫茲( Hz)。注1:測距儀標稱精側(cè)頻率由儀器說明書給出，實際精測頻率由儀器檢定書給出。注2:當時，不進行此項改正。6.1.4周期誤差修正值按式(12)計算:.（12）式中:周期誤差修正值，單位為毫米(mm) ; 周期誤差的振

21、幅，單位為毫米(mm) ; 周期誤差的初相角，單位為度(“)， 測距儀精測調(diào)制波長，單位為米(m)o注:周期誤差的振幅，初相角由檢定證書中給出。若周期誤差的振幅大于測距中誤差絕對值的倍時，應(yīng)進行此項改正。對于脈沖式測距儀不進行此項改正。6.1.5儀器加常數(shù)和乘常數(shù)修正值按以下公式計算:加常數(shù)修正值按式(13)計算:.（13）乘常數(shù)修正值按式(14)計算:.（14） 式中: K儀器的加常數(shù)，單位為毫米(mm)； R儀器的乘常數(shù)，單位為毫米每千米(mm/km)。注1:儀器的加、乘常數(shù)是由測定多條已知距離，經(jīng)過頻率、氣象、周期誤差修正后計算出來的。其值由檢定證書給出。注2:儀器的加常數(shù)是側(cè)距儀加常數(shù)

22、與反射鏡加常數(shù)的和;測量時測距儀和反射鏡等設(shè)備應(yīng)配套使用，若配套設(shè)備改變，應(yīng)重新檢定儀器常數(shù)。 在測距儀檢定中，若距離進行了頻率改正后，多段歸算結(jié)果，若乘常數(shù),應(yīng)首先檢查氣象元素取樣是否正確，測頻和公式應(yīng)用是否有誤，若以上正常，應(yīng)在不同基線段或不同基線場上進行比測。測試結(jié)果和上述結(jié)果一致時，所測乘常數(shù)有效。頻率和乘常數(shù)改正同時進行。 若距離進行頻率改正后，歸算結(jié)果，乘常數(shù)，則只進行頻率或乘常數(shù)單項改正。6.1.6經(jīng)過氣象、頻率、周期誤差、加常數(shù)、乘常數(shù)修正后的斜距，才能歸算為水平(或參考橢球面上)距離。6.2測量距離的幾何改正6.2.1偏心設(shè)站測量的歸心修正值按如下公式計算: a)當偏心距離W

23、0.3m時，按式(15)計算: .（15）式中:測站的偏心距，單位為米(m)； 測站的偏心角，即測站偏心距與觀測方向的夾角，單位為度(°)；鏡站的偏心距，單位為米(m)；鏡站的偏心角，即鏡站偏心距與觀測方向的夾角，單位為度(°)。b）當偏距W>0.3m的大偏心觀測時，水平距離的計算按式(16)計算: .（16）式中:觀測站的偏心距，單位為米(m)； 觀測站的偏心角，單位為度(°)；偏心觀測的水平距離，單位為米(m)。6.2.2經(jīng)過各項修正以后，測量距離D化算為水平距離或化算到參考橢球面上，按如下公式計算:a)對于3 km以內(nèi)的短距離，用兩端點間高差計算水平距

24、離按式(17)計算: .（17）b)對于3 km以上測量距離D，首先化算為兩端點間的直線弦長D0,按式(18)計算: .（18）對于中、短程距離(D<15km)此項可以忽略，D0D；再將兩點間的直線弦長D0化算到參考橢球面上的弦長D1，按式(19)計算: .（19）將參考橢球面上的弦長化算為參考橢球面上的弧長，按式(20計算: .（20）上面各式中橢球高程是以正常高高程代替，正常高高程可以從水準測量或三角高程測量中獲得。橢球高程在高等級大地測量中才應(yīng)用，而在低等級或短程測量中橢球高程和正常高高程之間差別可以忽略不計。6.2.3利用測量天頂距將距離化算到參考橢球面上，按如下公式計算: a)

25、先將測量距離化算為直線弦長。對于中、短程(<15 km)距離，該項改正可忽略，測量距離近似等于直線弦長。 b)將直線弦長(即斜距)進行傾斜改正，化為水平距離，按式(21)計算: .（21）c)將改算到參考橢球上的弦長，按式(22)計算: .（22）d)將參考橢球上的直線弦長化算為弧長，按式(23)計算: .（23） 以上各式中: 測點P1P2處的水平距離，單位為米(m)； 測點P1處的天頂距，單位為度(°)； 測點P1的正常高高程，單位為米(m)。6.2.4利用觀側(cè)天頂距和斜距計算高差按如下公式: a)單向觀測，按式(24)計算: .（24）b)對向觀測，按式25)計算: .（

26、25） 上兩式中: P1到P2測點的天頂距，單位為度(°)； P2到P1測點的天頂距，單位為度(°)。6.2.5參考橢球面上長度D1歸算到高斯平面上的長度Dg，按式(26)計算: .（26）式中:測線兩端點橫坐標差，單位為米(m)；測線兩端點橫坐標之平均值，單位為米(m)；參考橢球上測線中點的平均地球半徑，單位為米(m)。6.2.6水平距離化算到其他任意高程面上的長度，按式(27)計算: .（27）式中:任意高程面上的距離，單位為米(m)；該水平距離兩端點到任意高程面的高程平均值，單位為米(m)；法截線的曲率半徑，單位為米m)。其中:.（28）公式(28)中:M、N分別為測

27、距邊中點的子午圈和卯酉圈半徑，單位為米(m)； e所采用的橢球偏心率；測距邊中點緯度，單位為度(°)；測距邊的方位角，單位為度(°)。6. 3測量距離的精度評定6.3.1單向觀測距離的精度評定根據(jù)測距儀器精度、測距時安置、使用和環(huán)境條件，分析測距誤差源的大小估算測距精度。測距中誤差公式采用經(jīng)驗公式(29)：.（29）式中:A固定誤差，單位為毫米(mm)；B比例誤差系數(shù)，單位為毫米每千米(mm/km)。其中:.（30）.（31）式(30)和式(31)中:加常數(shù)測定誤差，由檢定證書給出；相位均勻性誤差，由檢定證書給出；周期誤差測定中誤差，由檢定部門給出；對中誤差，由采用的對中方式?jīng)Q定(見表3)；每一距離觀測結(jié)果的算術(shù)平均值的中誤差，用式(32)計算:.（32）式中:V每次