同濟大學(xué)《測量學(xué)》第四章距離測量

1、1測量學(xué)測量學(xué)同濟大學(xué) 測量與國土信息工程系 2第四章 距離測量3光學(xué)測距方法視距光學(xué)測距儀幾何光學(xué)測距方法步弓、尺鏈線尺、竹尺、皮尺、鋼尺電磁波測距4562、過山頭定線73、延長直線AC1BC2C8余長整尺段數(shù)，lnlnlS0三、距離測量9220hsDlnlS三、距離測量10測量時的鋼尺溫度設(shè)定的標準溫度鋼尺的溫度線膨脹系數(shù)數(shù)際長度與名義長度的差在標準溫度下，鋼尺實鋼尺的名義長度ttlttlllkkt00000彈性模量張力強度。EPlEPdl鋼是彈性體，在拉力作用下會變形（伸長）P11)(000000）ttllttlllllkktlkkkklllt)(00ll120lLLLlk標準設(shè)尺子的溫

2、度膨脹系數(shù)已知。用待檢定設(shè)尺子的溫度膨脹系數(shù)已知。用待檢定的尺子（先假定的尺子（先假定k=0），在工作時的正），在工作時的正常拉力下，測量檢定場兩標志的間距常拉力下，測量檢定場兩標志的間距L 。從而可得從而可得13測回程序 丈 量時間丈 量溫度t溫 度差t-20測量值m溫度改正值mm改正后的平距m1往返9：50 293295+9.3+9.5119.973119.973+13.4+13.7119.9864119.98672往返30.430.5+10.4+10.5119.970119.970+15.0+15.1119.9850119.98513往返10:40 30.231.1+10.2+11.11

3、19.972119.973+14.7+16.0119.9867119.9890L=119.9865 L=119.9793mmlLLLl8.1301202.70mmtmmml)20(36. 08 . 130尺號: 015名義長度 : 30m膨脹系數(shù):0.01214余長整尺段數(shù)，lnlnlS0高差改正數(shù)溫度改正數(shù)尺長改正數(shù)htkhtkSSSSSSSS2cos222ShhSSSSh0ttSSt0lSSkk最終成果：15mSSSSShtk936.234mShhSSSSh0137.02cos222mttSSt0209.0)204 .27(3036.0943.2340mlSSkk0141.0308.194

4、3.2340mmtmmml)20(36.08.130已知量得s=234.943m; t=27.4; h=2.54m1617視視 距距 測測 量量視距測量視距測量利用測量望遠鏡的視距絲，間接測定利用測量望遠鏡的視距絲，間接測定 距離和高差的方法。距離和高差的方法。 優(yōu)點優(yōu)點：測量速度快，不受地 形限制。不足不足：精度低，距離相對誤 差一般約為1/300，高 差一般為分米級。用途用途：主要用于地形圖測繪 (地形點的距離與高差)。182211DnDnban（尺間隔）1.視距公式：視距公式： (4-3-1) 一一. .視線水平時視距測量公式視線水平時視距測量公式cnDnDnD211219cnafnDD

5、nfa所以nDaf100100，所以fDn一般制作儀器時令20ntgnafnD100)2/(所以431002，所以afctgfDn21nDbanab100（尺間隔）1.視距公式：視距公式： (4-3-1) (4-3-3)2.高差公式：高差公式： (4-3-4) 一一. .視線水平時視距測量公式視線水平時視距測量公式liHhHHlihAAB22nb)(bacsDhialD由于視線與水準尺不垂直nab)(bacsa a , b b ,nnS23nb)(bacsDia由于視線與水準尺不垂直nab)(bacsa a , b b ,nncoscos22nnnnS24nb)(bacsDhialD由于視線與

6、水準尺不垂直nab)(bacsa a , b b ,nncoscos22nnnn2cos)(100coscos)(100baSDbaSS25nb)(bacsDhialD由于視線與水準尺不垂直nab)(bacscosnn 2cos)(100baDSliDtgh2627按測程分遠（長）程測距儀中、短程測距儀28電子全站儀電子全站儀棱棱鏡鏡全全站站儀儀2930n下圖是南方測繪公司生產(chǎn)的ND3000紅外相位式測距儀，n它自帶望遠鏡，望遠鏡的視準軸、發(fā)射光軸和接收光軸同軸，n有垂直制動螺旋和微動螺旋，可以安裝在光學(xué)經(jīng)緯儀上或電子經(jīng)緯儀上。n測距時，測距儀瞄準棱鏡測距，經(jīng)緯儀瞄準棱鏡測量豎直角，n通過測距

7、儀面板上的鍵盤，將經(jīng)緯儀測量出的天頂距輸入到測距儀中，n可以計算出水平距離和高差。n右圖為與儀器配套的棱鏡對中桿與支架，它用于放樣測量非常方便。 31n下圖是徠卡公司生產(chǎn)的DI1000紅外相位式測距儀，n它不帶望遠鏡，發(fā)射光軸和接收光軸是分立的，n儀器通過專用連接裝置安裝到徠卡公司生產(chǎn)的光學(xué)經(jīng)緯儀或電子經(jīng)緯儀上。n測距時，當經(jīng)緯儀的望遠鏡瞄準棱鏡下的照準覘牌時，n測距儀的發(fā)射光軸就瞄準了棱鏡，n使用儀器的附加鍵盤將經(jīng)緯儀測量出的天頂距輸入到測距儀中，n即可計算出水平距離和高差。 323334 2.1.2 2.1.2 電磁波測距分類電磁波測距分類光波測距儀光波測距儀 AGA 2AAGA 2A激光

8、測距儀激光測距儀 AGA8AGA8微波測距儀微波測距儀 CMW20CMW20紅外測距儀紅外測距儀 DI5DI535CtS21光在真空中的傳播速度為C0=299792458米/秒。361. 1. 脈沖法測距脈沖法測距tcD2137 1. 1.脈沖法測距脈沖法測距脈沖法測距原理框圖時標脈沖電子門計數(shù)顯示觸發(fā)器放大器光脈沖發(fā)生器光電接收器fcpt2D38 2.1.3 2.1.3 脈沖法測距應(yīng)用脈沖法測距應(yīng)用- -激光測衛(wèi)激光測衛(wèi)激光往返時間激光往返時間t t距離距離D合作目標合作目標 ERS-2ERS-2衛(wèi)星衛(wèi)星39 2.1.3 2.1.3 脈沖法測距應(yīng)用脈沖法測距應(yīng)用- -激光測衛(wèi)激光測衛(wèi)上海人衛(wèi)

9、站上海人衛(wèi)站40CtS21現(xiàn)代測時的精度可達10-8秒，但引起的距離誤差達 1.5m光在真空中的傳播速度為C0=299792458米/秒。41)sin(0tAEfCfCCTTTfftA；播的距離稱為波長；波在一個振動周期內(nèi)傳變化一次的時間；是周期，即正弦波循環(huán)是頻率，的值，是單位時間內(nèi)相位變化是初始相位；是相位；是振幅；10042S)(2)(2121NNCtSfTCfCCTTNTt)2()2(2N43是余尺長稱為光尺長，而22222NS利用相位器可測定，但而不能求得“整周數(shù)N”。 因此只可以求得“余長”，而不能求得整長。44無線電技術(shù)可以對電磁波的振幅、頻率、相位加以調(diào)制使其隨時間按一定的規(guī)律

10、變化。在GaAs激光器上注入按調(diào)制規(guī)律變化的電流后可以使激光器按同樣的規(guī)律改變發(fā)光的強度。調(diào)制波的頻率遠小于紅外激光的頻率，還可以用多個頻率的調(diào)制波加載在紅外激光波上。4546m102電子尺若要提高讀數(shù)精度，就應(yīng)縮短電子尺。但由于憑一個無法求得整尺段數(shù)N，即不知待測距離的大數(shù)。就是說：用短的電子尺測量精度高但測程小。如果用長的電子尺能擴大測程，但由于細分技術(shù)的限制，不能求得精確的尾數(shù)。即測程大但精度低。用兩個頻率的波（兩個不同的電子尺）進行測量，一個用來測量距離的大數(shù)，另一個用于精確測量距離的尾數(shù)。就可以既擴大測程又保證精度。如果需要還可以用更多的頻率測量。474849測距信號參考信號本振信號

11、混頻混頻濾波濾波調(diào)制波測距信號調(diào)制波參考信號更低頻率測距信號更低頻率參考信號測相器測相器50515253RSSRCSc使用。在手算時也有輔助表格等工具可改正數(shù)。象參數(shù)后對所測距離加站上的氣傳感器，可自動感知測有的函數(shù)?，F(xiàn)在多數(shù)儀器氣壓，氣溫是波長氣象改正系數(shù)ptAASSA21cos2ShSS54fC22nCC0421CBAn777210136. 010288.161004.2876%03. 007600CBACOmmHgemmHgPCt，在標準大氣條件下55。表格等工具計算改正數(shù)得的氣象參數(shù)借助輔助個點上測改正數(shù)。也可以根據(jù)幾數(shù)，自動對所測距離加的氣象參器，可自動感知測站上現(xiàn)在多數(shù)儀器帶有傳感

12、是空氣膨脹系數(shù)折射率就是標準大氣條件下的式中16.273110155. 0760111070ggqntePtnn564-5 光電測距的歸算光電測距的歸算光電測距一般測得是光電測距一般測得是兩點之間的斜距S，觀測垂直角垂直角 ， 從而計算水平距離和高差。一一. . 近距離的平距和高差計算近距離的平距和高差計算57一一. . 近距離的平距和高差計算近距離的平距和高差計算B點的高程：點的高程：ABABhHH已測得AB的傾斜距離S， A點高程HA，在測站A觀測垂直角，則：cosSD liDtghABliSsin58二二.一般情況下的三角高程測量一般情況下的三角高程測量 距離較遠時，考慮地球曲率差和大氣折光差對高差的影響，應(yīng)對觀測得到的高差加“兩差兩差”改正：fliDtghabab59二二.遠距離的三角高程測量計算遠距離的三角高程測量計算 P110 表4-6按(4-5-7)式列出部分范圍內(nèi)的兩差改正值(略) 距離較遠時，考慮地球曲率差和大氣折光差對高差的影響，應(yīng)對觀測得到的高差加“兩差兩差”改正：RDkfRDf222221球差改正：氣差改正：RDkfff21221(4-5-7)兩差改正：（k=0.14）21ffliDtghAB60二二.一般情況下的三角高程測量一般情況下的三角高程測量 距離較遠時，考慮地球曲率差和大氣折光差對高差的影響，應(yīng)對觀測