《測(cè)量學(xué)》第3章距離測(cè)量

1、第第3章距離測(cè)量章距離測(cè)量距離測(cè)量是傳統(tǒng)測(cè)量的三種基本測(cè)量工作之一，導(dǎo)線測(cè)量、碎部點(diǎn)測(cè)量等一般需要進(jìn)行距離測(cè)量。傳統(tǒng)距離的測(cè)量方法有鋼尺量距、光電測(cè)距儀測(cè)距和光學(xué)視距法測(cè)距等。3.1鋼尺量距3.1.1量距的工具 鋼尺分劃類型 零分劃位置1. 鋼尺2. 其它工具3.1.2直線的定線要點(diǎn)：甲在A點(diǎn)后1米左右處指揮，甲從在A點(diǎn)沿標(biāo)桿的同一側(cè)看到A、2、B三支標(biāo)桿成一條線為止。兩點(diǎn)間定線，一般應(yīng)由遠(yuǎn)到近，即先定1點(diǎn)，再定2點(diǎn)。乙所持標(biāo)桿應(yīng)豎直，利用食指和姆指夾住標(biāo)桿的上部，稍微提起，利用重心使標(biāo)桿自然豎直。3.1.3量距方法1.整尺法量距123456DnlqAB適用于平坦地區(qū)，量距精度要求不高時(shí)。為進(jìn)

2、行檢核并提高測(cè)距精度，一般采用往返丈量，在滿足限差要求的情況下，取往返平均值為丈量結(jié)果。2.傾斜地面的距離丈量（1 1）平量法）平量法適用于起伏不大，且坡度不均勻時(shí)。適用于起伏不大，且坡度不均勻時(shí)。（2 2）斜量法）斜量法適用于坡度均勻時(shí)。適用于坡度均勻時(shí)。22coshLLD往返測(cè)相對(duì)誤差往返測(cè)相對(duì)誤差為進(jìn)行檢核并提高測(cè)距精度，一般采用往返丈量，在滿足限差要求的情況下，取往返平均值為丈量結(jié)果。MDDDDDDDDDK1121返往返往返往一般平坦地區(qū)K不應(yīng)大于1/3000，困難地區(qū)K不應(yīng)大于1/1000。5.1.5 鋼尺量距的誤差分析鋼尺的名義長(zhǎng)度鋼尺的名義長(zhǎng)度5300.0041.2 103020

3、tlmmt CC m000lttllldt0l鋼尺尺長(zhǎng)改正值鋼尺尺長(zhǎng)改正值dl 鋼尺的熱膨脹系數(shù)鋼尺的熱膨脹系數(shù)0t鋼尺檢定時(shí)的溫度鋼尺檢定時(shí)的溫度尺長(zhǎng)方程尺長(zhǎng)方程t量距時(shí)的溫度量距時(shí)的溫度1定線誤差22222ldllll 例：使用例：使用3030米鋼尺量距時(shí)，如果測(cè)量某尺段時(shí)，米鋼尺量距時(shí)，如果測(cè)量某尺段時(shí)，尺端兩端的定線誤差均為尺端兩端的定線誤差均為0.20.2米，定向誤差引起的距米，定向誤差引起的距離誤差為離誤差為: :定向誤差總是測(cè)的距離偏大，其產(chǎn)生的誤差不能定向誤差總是測(cè)的距離偏大，其產(chǎn)生的誤差不能抵消。但實(shí)際量距時(shí)，目視定線即可使定向誤差控制抵消。但實(shí)際量距時(shí)，目視定線即可使定向誤

4、差控制在合理的范圍內(nèi)。在合理的范圍內(nèi)。當(dāng)尺長(zhǎng)為當(dāng)尺長(zhǎng)為5050米，為使定線誤差產(chǎn)生的量距誤差小米，為使定線誤差產(chǎn)生的量距誤差小于于1/100001/10000時(shí)，應(yīng)使時(shí)，應(yīng)使0.3536m0.3536mmmll67. 2302 . 022222. 尺長(zhǎng)誤差鋼尺的尺長(zhǎng)誤差在普通測(cè)量時(shí)可不予考慮。但鋼尺的尺長(zhǎng)誤差在普通測(cè)量時(shí)可不予考慮。但當(dāng)尺長(zhǎng)誤差超過(guò)當(dāng)尺長(zhǎng)誤差超過(guò)1/100001/10000時(shí)應(yīng)加入尺長(zhǎng)改正。時(shí)應(yīng)加入尺長(zhǎng)改正。尺長(zhǎng)誤差隨著距離在增加而增加，在高精度量尺長(zhǎng)誤差隨著距離在增加而增加，在高精度量距時(shí)應(yīng)加尺長(zhǎng)改正。距時(shí)應(yīng)加尺長(zhǎng)改正。llllld003. 溫度誤差溫度改正公式溫度改正公式0

5、tlttl 當(dāng)溫度變化當(dāng)溫度變化8 8C C時(shí)，對(duì)于時(shí)，對(duì)于3030米的鋼尺，尺長(zhǎng)變化米的鋼尺，尺長(zhǎng)變化為為3mm3mm，對(duì)于，對(duì)于5050米鋼尺，尺長(zhǎng)變化米鋼尺，尺長(zhǎng)變化5mm, 5mm, 所以精密量距所以精密量距時(shí)要加溫度改正。時(shí)要加溫度改正。普通量距時(shí)，如果溫度變化普通量距時(shí)，如果溫度變化8 8C C，也應(yīng)考慮加入，也應(yīng)考慮加入溫度改正。溫度改正。4. 拉力誤差鋼尺長(zhǎng)度尺長(zhǎng)會(huì)隨著拉力的變化而改變，如果鋼尺長(zhǎng)度尺長(zhǎng)會(huì)隨著拉力的變化而改變，如果測(cè)量時(shí)拉力不等于標(biāo)準(zhǔn)拉力，也會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)度誤差：測(cè)量時(shí)拉力不等于標(biāo)準(zhǔn)拉力，也會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)度誤差：例，某鋼尺長(zhǎng)例，某鋼尺長(zhǎng)30m30m，標(biāo)準(zhǔn)拉力是，標(biāo)準(zhǔn)拉力是1

6、0kg10kg，彈性模量為，彈性模量為2 210106 6kg/cmkg/cm2 2，其橫截面積為，其橫截面積為0.03cm0.03cm2 2，測(cè)量時(shí)拉力為，測(cè)量時(shí)拉力為20kg20kg，則拉力產(chǎn)生的長(zhǎng)度誤差為，則拉力產(chǎn)生的長(zhǎng)度誤差為lEAPlP如果鋼尺長(zhǎng)為如果鋼尺長(zhǎng)為50m50m，其它條件同上，則拉力產(chǎn)生的，其它條件同上，則拉力產(chǎn)生的長(zhǎng)度誤差為長(zhǎng)度誤差為0.008m0.008m。mmcmcmkgkgkglEAplp005. 03003. 0/10210202265. 鋼尺不水平產(chǎn)生誤差根據(jù)傾斜改正公式根據(jù)傾斜改正公式22hhll 目視鋼尺水平的誤差約為目視鋼尺水平的誤差約為0.44m0.44

7、m（相當(dāng)于傾角（相當(dāng)于傾角5050在在3030米距離上引起的高差），設(shè)鋼尺長(zhǎng)米距離上引起的高差），設(shè)鋼尺長(zhǎng)30m30m，鋼尺不水，鋼尺不水平產(chǎn)生的距離誤差為平產(chǎn)生的距離誤差為如果鋼尺長(zhǎng)為如果鋼尺長(zhǎng)為5050米，視線傾角為米，視線傾角為5050分，則視線不分，則視線不水平產(chǎn)生的距離誤差為水平產(chǎn)生的距離誤差為5mm5mm，相對(duì)誤差為，相對(duì)誤差為1/100001/10000。mmlhlh3 . 330244. 0222在精密量距時(shí)，如果高差測(cè)量誤差為在精密量距時(shí)，如果高差測(cè)量誤差為10mm10mm，50m50m鋼鋼尺傾斜產(chǎn)生的量距誤差約為尺傾斜產(chǎn)生的量距誤差約為0.2mm0.2mm。6. 鋼尺垂曲產(chǎn)

8、生的誤差在懸空量距時(shí)，鋼尺由于自重會(huì)使中間下垂，造成在懸空量距時(shí)，鋼尺由于自重會(huì)使中間下垂，造成鋼尺彎曲，從而引起誤差，量距時(shí)可以將鋼尺托起至水鋼尺彎曲，從而引起誤差，量距時(shí)可以將鋼尺托起至水平以降低垂曲影響。平以降低垂曲影響。AB7. 鋼尺對(duì)準(zhǔn)及讀數(shù)誤差刻劃對(duì)點(diǎn)誤差刻劃對(duì)點(diǎn)誤差插測(cè)釬誤差插測(cè)釬誤差讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差丈量誤差是量距工作的主要來(lái)源。丈量誤差是量距工作的主要來(lái)源。3.2視距測(cè)量3.2.1 概述使用的工具：經(jīng)緯儀（或水準(zhǔn)儀）、水準(zhǔn)尺使用的工具：經(jīng)緯儀（或水準(zhǔn)儀）、水準(zhǔn)尺或視距尺）或視距尺）視距測(cè)量的精度：一般為視距測(cè)量的精度：一般為1/2001/200或或1/3001/300。用途：精

9、度要求較低的碎部測(cè)量和放樣工作用途：精度要求較低的碎部測(cè)量和放樣工作中。中。lpfdflpffdDdfffffbaba令令fff0flpflpfD0CKlDlD100vih3.2.2 視線水平時(shí)視距公式3.2.3 視線傾斜時(shí)視距公式cosENMENEEMcosll coskll kD2coscosklDD2sin21sincossinklklDhviklvihh2sin21viDvihhtan或或3.2.4 視距測(cè)量的觀測(cè)與計(jì)算1. 視距測(cè)量步驟（1）在測(cè)站上安置經(jīng)緯儀，對(duì)中、整平、量取儀器高。（2）在待測(cè)點(diǎn)上立視距尺。（3）瞄準(zhǔn)視距尺，在尺上讀取上絲、下絲讀數(shù)，（也可直接讀取尺間隔）。為計(jì)算

10、高程，讀取中絲讀數(shù)。（4）讀取豎直度盤(pán)讀數(shù)L、R（碎部測(cè)量時(shí)可只盤(pán)左讀取L），讀數(shù)時(shí)注意讀數(shù)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中。（5）計(jì)算點(diǎn)號(hào)尺間隔L(m)中絲讀數(shù)(m)豎盤(pán)讀數(shù)L 豎直角 初算高差h改正數(shù)i-v改正后高差h水平角 水平距離(m)高程(m)點(diǎn)號(hào)備注測(cè)站：測(cè)站：A A 儀器高：儀器高：1.42m 1.42m 指標(biāo)差：指標(biāo)差：x=0 x=0測(cè)站高：測(cè)站高：H HA A=207.40=207.40點(diǎn)號(hào)尺間隔L(m)中絲讀數(shù)(m)豎盤(pán)讀數(shù)L豎直角初算高差h改正數(shù)i-v改正后高差h水平角水平距離(m)高程(m)點(diǎn)號(hào)備注測(cè)站：測(cè)站：A A 儀器高：儀器高：1.42m 1.42m 指標(biāo)差：指標(biāo)差：x=1x=

11、1測(cè)站高：測(cè)站高：H HA A=207.40=207.400.76091 451.429328-328114 00132 3093 00-3 0087 26-1 44+2 35114 00178 25-4.59-4.59075.7202.81202.48房角房角山腳山脊1122205.83208.220.5140.2571.421.42-1.551.1600-1.5551.41.1625.612120.7502.42-3.92-1.00-4.9274.83.3紅外測(cè)距儀測(cè)距儀的分類測(cè)距儀按測(cè)程劃分測(cè)距儀按測(cè)程劃分短程測(cè)距儀，測(cè)程短程測(cè)距儀，測(cè)程5km5km短程測(cè)距儀，測(cè)程短程測(cè)距儀，測(cè)程5 5

12、15km15km遠(yuǎn)程測(cè)距儀，測(cè)程遠(yuǎn)程測(cè)距儀，測(cè)程15km15km公里以上公里以上測(cè)距儀按精度劃分測(cè)距儀按精度劃分級(jí)測(cè)距儀，每公里測(cè)距中誤差級(jí)測(cè)距儀，每公里測(cè)距中誤差5mm5mm級(jí)測(cè)距儀，級(jí)測(cè)距儀，5mm5mm每公里測(cè)距中誤差每公里測(cè)距中誤差10mm10mm級(jí)測(cè)距儀，每公里測(cè)距中誤差級(jí)測(cè)距儀，每公里測(cè)距中誤差10mm10mm測(cè)距儀按采用的載波不同有測(cè)距儀按采用的載波不同有微波測(cè)距儀、激光測(cè)距儀和紅外測(cè)距儀微波測(cè)距儀、激光測(cè)距儀和紅外測(cè)距儀3.3.1測(cè)距儀原理1. 脈沖法測(cè)距原理C0光在真空中的速度；ng光在空氣中的折射率。tncDg021萊卡Disto手持測(cè)距儀屬于脈沖測(cè)距儀一種，采用了數(shù)字測(cè)相

13、脈沖展寬技術(shù)，精度可達(dá)1mm。2. 相位法測(cè)距原理（1 1）調(diào)制光）調(diào)制光在光源砷化鉀發(fā)光二極管兩端加入交變電流。在光源砷化鉀發(fā)光二極管兩端加入交變電流。電流光強(qiáng)tt（2 2）距離測(cè)量原理）距離測(cè)量原理22DN0gcn ffncLgs2203.3.23.3.2測(cè)距方法測(cè)距方法1. 1. 測(cè)距前的準(zhǔn)備工作測(cè)距前的準(zhǔn)備工作（1 1）在測(cè)站上安置經(jīng)緯儀。）在測(cè)站上安置經(jīng)緯儀。（2 2）在測(cè)距的端點(diǎn)上安置覘牌和反射棱鏡。）在測(cè)距的端點(diǎn)上安置覘牌和反射棱鏡。（3 3）水平角、水平角、豎直角測(cè)量。豎直角測(cè)量。（4 4）安裝測(cè)距儀。）安裝測(cè)距儀。（5 5）測(cè)距儀光學(xué)瞄準(zhǔn)。）測(cè)距儀光學(xué)瞄準(zhǔn)。2. 2. 開(kāi)機(jī)設(shè)

14、置氣象參數(shù)開(kāi)機(jī)設(shè)置氣象參數(shù)（1 1）開(kāi)機(jī)顯示標(biāo)準(zhǔn)氣象參數(shù)）開(kāi)機(jī)顯示標(biāo)準(zhǔn)氣象參數(shù)T T、P P和加常數(shù)和加常數(shù)C C0 0（2 2）設(shè)置測(cè)距時(shí)氣象參數(shù)）設(shè)置測(cè)距時(shí)氣象參數(shù)T T、P P。3. 3. 距離測(cè)量距離測(cè)量（1 1）電瞄準(zhǔn)）電瞄準(zhǔn)（2 2）平均距離測(cè)量）平均距離測(cè)量AVEAVEENTENTTRKTRKMSRMSR南方系列測(cè)距儀標(biāo)準(zhǔn)氣象條件為氣壓為南方系列測(cè)距儀標(biāo)準(zhǔn)氣象條件為氣壓為1013hPa1013hPa，15153.3.3測(cè)距邊長(zhǎng)改正計(jì)算1. 儀器常數(shù)改正（1 1） 儀器加常數(shù)儀器加常數(shù)發(fā)光管的發(fā)射面、接收面與儀器中心不一致；發(fā)光管的發(fā)射面、接收面與儀器中心不一致；反光棱鏡的等效反射面與反光鏡中心不一致。反光棱鏡的等效反射面與反光鏡中心不一致。（2 2） 儀器乘常數(shù)儀器乘常數(shù)R R由于元件老化，測(cè)距時(shí)的頻率與設(shè)計(jì)頻率不致，由于元件老化，測(cè)距時(shí)的頻率與設(shè)計(jì)頻率不致，產(chǎn)生與所測(cè)距離成正比的系統(tǒng)誤差產(chǎn)生與所測(cè)距離成正比的系統(tǒng)誤差（3 3） 常數(shù)的改正常數(shù)的改正將加常數(shù)與乘常數(shù)輸入儀器，由儀器自動(dòng)改正。將加常數(shù)與乘常數(shù)輸入儀器，由儀器自動(dòng)改正。DRKDK2. 氣象改正利用儀器廠家提供的氣象改正公式計(jì)算，如利用儀器廠家提供的氣象改正公式計(jì)算，如P P：氣壓值，以：氣壓值，以hPahP