第四章-距離測(cè)量

講題:距離測(cè)量?jī)?nèi)容提要:

第四章：距離測(cè)量與直線(xiàn)定向

§4.1鋼尺量距

§4.2視距測(cè)量§4.3電磁波測(cè)距簡(jiǎn)介§4.4三角高程測(cè)量

第四章距離測(cè)量(distancemeasure)一般在精度上：

電磁波測(cè)距EDM(electro-magneticdistancemeasuring)

鋼尺量距(steeltapemeasuring)

視距法測(cè)距(stadiameasurement)?！?.1鋼尺量距

(steeltapemeasuring)一、量距工具有：鋼尺(steeltape)、標(biāo)桿(measuringbar)、垂球(plumbbob)、測(cè)釬(measuringrod)、溫度計(jì)(thermometer)、彈簧秤(springbalance)。二、鋼尺量距

最基本的要求——平、準(zhǔn)、直。按精度分：一般量距和精密量距（一）一般量距步驟1．定線(xiàn)(linealignment)按精度分：目估法和經(jīng)緯儀法。

目估法定線(xiàn)示意圖目估定線(xiàn)：適用于鋼尺量距的一般方法一般應(yīng)由遠(yuǎn)到近乙所持標(biāo)桿應(yīng)豎直乙應(yīng)持標(biāo)桿站立在直線(xiàn)方向的左側(cè)或右側(cè)。經(jīng)緯儀定線(xiàn)

經(jīng)緯儀定線(xiàn)適用于鋼尺量距的精密方法?？梢杂弥睆礁?xì)的測(cè)釬或垂球線(xiàn)代替標(biāo)桿。2、鋼尺量距的一般方法（1)平坦地面的距離丈量

所量直線(xiàn)AB的長(zhǎng)度D可按下式計(jì)算

式中D—直線(xiàn)的總長(zhǎng)度；l—尺子長(zhǎng)度；

n—尺段數(shù)；q—不足一尺段的余數(shù)。為了校核和提高精度，一般需要進(jìn)行往返丈量。相對(duì)誤差：通常以分子為1的分?jǐn)?shù)形式表示，設(shè)K為相對(duì)誤差，則式中例如：一直線(xiàn)的距離，往測(cè)為208.926m，返測(cè)為208.842m，往返平均值

D平=208.884m，則相對(duì)誤差相對(duì)誤差分母越大，它的值越小，量距精度越高。

(2)傾斜地面的距離丈量

1、平量法L=1+2+……+n

2、斜量法（二）精密量距步驟

（*）1、經(jīng)緯儀定線(xiàn)。

在樁頂畫(huà)出十字線(xiàn)2、精密丈量。（1）前尺手零端用標(biāo)準(zhǔn)拉力拉緊鋼尺。（2）前讀尺員發(fā)“預(yù)備”，后讀尺員發(fā)“好”；此時(shí)前后尺手同時(shí)讀數(shù)。（3）移動(dòng)后尺整厘米刻劃，按上述方法再測(cè)二次，三次較差不超限時(shí)（一般不得超過(guò)2~3mm），取平均值作為尺段結(jié)果。每測(cè)完一尺段，用溫度計(jì)讀取一次溫度。（4）要進(jìn)行往返測(cè)量。

3．測(cè)量各樁頂間高差。

4．內(nèi)業(yè)成果整理某鋼尺的尺長(zhǎng)方程式：——鋼尺在t溫度時(shí)的實(shí)際長(zhǎng)度；——鋼尺的名義長(zhǎng)度——鋼尺使用時(shí)的溫度；

——鋼尺檢定時(shí)的溫度

——檢定時(shí)，鋼尺實(shí)際長(zhǎng)與名義長(zhǎng)之差；——鋼尺的膨脹系數(shù)斜距的各項(xiàng)改正：（1）尺長(zhǎng)改正故斜距經(jīng)改正后為：

（2）溫度改正（3）傾斜改正

§4.2視距測(cè)量

視距測(cè)量是一種間接測(cè)距方法；它利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲及刻有厘米分劃的視距標(biāo)尺(地形塔尺或普通水準(zhǔn)尺)，根據(jù)光學(xué)原理可以同時(shí)測(cè)定兩點(diǎn)間的水平距離和高差；其中測(cè)量距離的相對(duì)誤差約為1/300，低于鋼尺量距；測(cè)定高差的精度低于水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量；視距測(cè)量廣泛用于地形測(cè)量的碎部測(cè)量中。

一、視準(zhǔn)軸水平時(shí)的視距計(jì)算公式

如圖所示，在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，1、2點(diǎn)豎立視距尺，設(shè)望遠(yuǎn)鏡視線(xiàn)水平，瞄準(zhǔn)1、2點(diǎn)的視距尺，此時(shí)視線(xiàn)與視距尺垂直。l2l1h2h1b2a1a2v1v2D1D2iA21D2D1l1l2kD=klk=100b1二、望遠(yuǎn)鏡視線(xiàn)傾斜時(shí)的視距計(jì)算公式

三、視距測(cè)量方法

視距測(cè)量的方法和步驟如下。（1）將經(jīng)緯儀安置在測(cè)站A（圖4-15），進(jìn)行對(duì)中和整平。（2）量取儀器高（量至cm即可）。（3）將視距尺立于欲測(cè)的B點(diǎn)上，觀測(cè)者轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)視距尺，并使中絲截視距尺上某一整數(shù)S或儀器高，分別讀出上、下視距絲和中絲讀數(shù)，將下絲讀數(shù)減去上絲讀數(shù)得視距間隔。（4）在中絲不變的情況下讀取豎直度盤(pán)讀數(shù)（讀數(shù)前必須使豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管的氣泡居中），并將豎盤(pán)讀數(shù)換算為豎直角α。

（5）根據(jù)測(cè)得的α、S和計(jì)算水平距離D和高差，再根據(jù)測(cè)站的高程計(jì)算出測(cè)點(diǎn)的高程。

測(cè)點(diǎn)下絲讀數(shù)上絲讀數(shù)（m）視距間隔(m)中絲讀數(shù)S(m)豎盤(pán)讀數(shù)豎直角水平距

離D(m)初算高

差h′(m)

高差(m)測(cè)

點(diǎn)高

程H(m)

備注

°′″

°′″12.2370.6631.5741.45874112+21848157.14+6.35+6.3551.72盤(pán)左觀測(cè)22.4451.5550.8902.00951736-5173688.24-8.18-8.7336.64

視距測(cè)量記錄表

測(cè)站名稱(chēng)

A測(cè)站高程

45.37儀器高

1.45儀器

DJ6§4.3電磁波測(cè)距（EDM）簡(jiǎn)介

一、電磁波測(cè)距（electro-magneticdistancemeasuring）的基本原理B測(cè)距儀(EDMinstrument)反光棱鏡(reflector)單棱鏡、三棱鏡反射器

反射器二、分類(lèi)1．按測(cè)程分短程:測(cè)程為3km及3km以?xún)?nèi)

中程:測(cè)程為3～15km

遠(yuǎn)程:測(cè)程超過(guò)15km

2．按傳播時(shí)間t的測(cè)定方法分脈沖法測(cè)距：由測(cè)距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出的光脈沖，經(jīng)被測(cè)目標(biāo)反射后，再由測(cè)距儀的接收系統(tǒng)接收，根據(jù)發(fā)射和接收光脈沖的時(shí)間差來(lái)確定距離的方法，稱(chēng)為脈沖法測(cè)距。

。

相位法測(cè)距：由測(cè)距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的調(diào)制光波，經(jīng)安置在被測(cè)地點(diǎn)的反射鏡反射，再返回到測(cè)距儀的接收系統(tǒng)，以測(cè)定調(diào)制光波在待測(cè)距離上往返傳播所產(chǎn)生的相位差，計(jì)算出距離，稱(chēng)為相位差測(cè)距。相位法測(cè)距的最大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)距精度高，一般精度均可達(dá)到厘米以下。因此在工程測(cè)量中使用的測(cè)距儀均為相位法測(cè)距。3．按測(cè)距儀所使用的光源分：普通光源、紅外光源、激光光源。4．按測(cè)距精度分：Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)我國(guó)中、短程光電測(cè)距規(guī)范，根據(jù)測(cè)距儀出廠(chǎng)的標(biāo)稱(chēng)精度(儀器說(shuō)明書(shū)中技術(shù)規(guī)格所載明的測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)差，如±(5+5*10-6D)mm的絕對(duì)值，按照l(shuí)km的測(cè)距中誤差小于5mm：的為Ⅰ級(jí)，5—10mm的為Ⅱ級(jí)，11—20mm的為III級(jí)。

注：測(cè)距誤差及標(biāo)稱(chēng)精度測(cè)距儀測(cè)距誤差可表示為：式中，A——固定誤差；B——比例誤差系數(shù)。如：某測(cè)距儀出廠(chǎng)時(shí)的標(biāo)稱(chēng)精度：±（5＋5×10-6D）mm，簡(jiǎn)稱(chēng)“5+5”三、使用——一般安裝在經(jīng)緯儀上使用。1、常數(shù)預(yù)置（1）設(shè)置棱鏡常數(shù)（PRISM）。一般：原配棱鏡為零，國(guó)產(chǎn)棱鏡多為-30mm。（2）置乘常數(shù)。輸入氣溫、氣壓或用有關(guān)公式計(jì)算出值后,再輸入。2、傾斜改正

有：，由測(cè)距儀自動(dòng)改正?！?.4三角高程測(cè)量

(trigonometricleveling)

（一）適用于：地形起伏大的地區(qū)進(jìn)行高程控制。實(shí)踐證明，電磁波三角高程的精度可以達(dá)到四等水準(zhǔn)的要求。（二）原理

B點(diǎn)的高程：注意：當(dāng)兩點(diǎn)距離較大（大于300m）時(shí)：

1、加球、氣差改正數(shù)：

2、可采用對(duì)向觀測(cè)后取平均的方法，抵消球氣差的影響。（三）觀測(cè)與計(jì)算測(cè)豎直角、量?jī)x器高、量覘標(biāo)高（棱鏡高）。其技術(shù)要求，見(jiàn)各種規(guī)范。

；即有：球差為正，氣差為負(fù)圖形：電磁波三角高程測(cè)量記錄表相位式光電測(cè)距儀的工作原理相位式光電測(cè)距儀的基本公式式中：——測(cè)尺長(zhǎng)度；

——整周數(shù)；

——不足一周的尾數(shù)相位式光電測(cè)距儀各主要部件的工作原理簡(jiǎn)介

光源

相位式測(cè)距儀的光源，主要有砷化鎵（GaAs）二極管和氦-氖（He-Ne）氣體激光器。前者一般用于短程測(cè)距儀中，后者用于中遠(yuǎn)程測(cè)距儀中。調(diào)制器

采用砷化鎵（GaAs）二極管發(fā)射紅外光的紅外測(cè)距儀，發(fā)射光強(qiáng)直接由注入電流調(diào)制，發(fā)射一種紅外調(diào)制光，稱(chēng)為直接調(diào)制，故不再需要專(zhuān)門(mén)的調(diào)制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式測(cè)距儀，必須采用一種調(diào)制器，其作用是將測(cè)距信號(hào)載在光波上，使發(fā)射光的振幅隨測(cè)距信號(hào)電壓而變化，成為一種調(diào)制光。棱鏡反射器

在使用光電測(cè)距儀進(jìn)行精密測(cè)距時(shí)，必須在測(cè)線(xiàn)的另一端安置一個(gè)反射器，使發(fā)射的調(diào)制光經(jīng)它反射后，被儀器接收器接收。

測(cè)距誤差的主要來(lái)源：

上式中的各項(xiàng)誤差影響，就其方式來(lái)講，有些是與距離成比例的。這些誤差稱(chēng)為“比例誤差”；另一些誤差影響與距離長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。稱(chēng)其為“固定誤差”。

對(duì)于式中偶然性誤差的影響，我們可以采取不同條件下的多次觀測(cè)來(lái)削弱其影響；而對(duì)系統(tǒng)性誤差影響則不然，但我們可以事先通過(guò)精確檢定，縮小這類(lèi)誤差的數(shù)值，達(dá)到控制其影響的目的。比例誤差的影響：光速值的誤差影響

光速值對(duì)測(cè)距誤差的影響甚微，可以忽略不計(jì)。調(diào)制頻率的誤差影響

調(diào)制頻率的誤差，包括兩個(gè)方面，即頻率校正的誤差（反映了頻率的精確度）和頻率的漂移誤差（反映了頻率穩(wěn)定度）。

頻率誤差影響在精密中遠(yuǎn)程測(cè)距中是不容忽視的，作業(yè)前后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行頻率檢校，必要時(shí)還得確定晶體的溫度偏頻曲線(xiàn)，以便給以頻率改正。大氣折射率的誤差影響正確測(cè)定測(cè)站和鏡站上的氣象元素，并使算得的大氣折射系數(shù)與傳播絡(luò)徑上的實(shí)際數(shù)值十分接近，可以大大地減少大氣折射的誤差影響，這對(duì)精密中、遠(yuǎn)程測(cè)距乃是十分重要的。固定誤差的影響：