测量学 视距测量

1、172 视距测量视距测量一、视距测量的基本原理一、视距测量的基本原理1. 视准轴水平时的视距公式2. 视准轴倾斜时的视距公式二、视距测量方法二、视距测量方法1. 观测方法2. 计算方法三、视距测量的主要误差来源三、视距测量的主要误差来源2 普通视距测量的精度普通视距测量的精度一般为一般为1/200-1/3001/200-1/300，但，但由于操作简便，不受地形由于操作简便，不受地形起伏限制，可同时测定起伏限制，可同时测定距距离和高差离和高差，被广泛用于测，被广泛用于测距精度要求不高的地形测距精度要求不高的地形测量中。量中。3nm视距丝视距丝十字丝十字丝 一、视距测量原理一、视距测量原理整理课件

2、4ABnmpnmMN11121314lmnlFf dMFNnFm pfld lpfd fdD flpfDhvi 1视线水平时的水平距离和高差公式5整理课件 flpfD令则有,pfK fccKlD 式中 K视距乘常数，通常K=100； c 视距加常数，常数c值接近零 。故水平距离为lKlD100 6整理课件 A、B两点间的高差h为vih 式中 i 仪器高（m）； v 十字丝中丝在视距尺上的读数，即中丝读数（m）。2视线倾斜时的水平距离和高差公式ABEMNMN llD KlDhhiiv中中和和在在ENNEMM 43 很很小小，由由于于 90ENNEMMNNEMME NEEMNM cosMEEM c

3、osENNE coscosENME cosMN cosll cosKllKD 2coscosKlLD A、B两点间的高差h为：vihh 式中 h高差主值（也称初算高差）。sin D h sincosKl 2sin21Kl vihh viKl 2sin21HAHBABABhHH 大地水准面大地水准面 视线倾斜时水平距离的计算公式为：视线倾斜时水平距离的计算公式为： 2cosKlD 视线倾斜时高差的计算公式为：视线倾斜时高差的计算公式为：viKlh 2sin219如上图，在如上图，在A点量取经纬仪高度点量取经纬仪高度i=1.400m，望远镜照准，望远镜照准B点标尺，中丝、上丝、下丝读数分别为点标尺

4、，中丝、上丝、下丝读数分别为v=1.400m，b=1.242m，a=1.558m，=3=32727 ,试求试求A、B两点间的水两点间的水平距离和高差。平距离和高差。解：解：1）尺间距）尺间距2）水平距离）水平距离3）高差）高差mmbal316.0)242.1558.1(mmKlD49.31723cos316. 0100cos22mmmmviDh90.140.140.1723tan49.31tan例题：例题：10 （一）、观测方法（一）、观测方法11 （二）、计算方法（二）、计算方法 2cosKlD viKlh 2sin2112测站：测站： 测站高程：测站高程： 仪器高：仪器高： 仪器：仪器：测

5、测点点下丝读数下丝读数上丝读数上丝读数 中丝中丝读数读数v/ m 竖盘竖盘读数读数L 垂直角垂直角 水平水平距离距离D/ m 初算初算高差高差h/ m 高差高差h/ m 高程高程H/ m 备注备注 尺间隔尺间隔lm 视距测量记录与计算手簿 *A+45.37m1.45mDJ612.2370.6631.451.57487 41 12 +2 18 48 157.14 +6.35 +6.35 +51.72盘盘左左位位置置22.4451.5552.000.89095 17 36 -5 17 36 88.24-8.18-8.73 +36.64*13 （一）、误差来源 1、仪器误差 视距尺分划误差 视距乘常

6、数 K 的误差 2、观测误差 视距尺倾斜误差 读数误差 竖直角观测误差 3、外界条件的影响 大气折光 空气对流 风力影响14 1 1、为减少垂直折光的影响为减少垂直折光的影响, ,观测时应尽可能使视线离地面观测时应尽可能使视线离地面 1 1米以上；米以上； 2 2、作业时作业时, ,要将视距尺垂直要将视距尺垂直, ,并尽量采用带有水准器的视并尽量采用带有水准器的视 距尺；距尺； 3 3、严格测定视距乘常数严格测定视距乘常数,K,K值应在值应在1001000.10.1之内之内, ,否则应加否则应加 改正；改正； 4 4、视距尺一般应是厘米刻划的整体尺视距尺一般应是厘米刻划的整体尺, ,如果采用塔

7、尺如果采用塔尺, ,应应 注意检查各节尺的接头是否准确；注意检查各节尺的接头是否准确； 5 5、要在成像稳定的情况下进行观测。要在成像稳定的情况下进行观测。（二）、注意事项15 7-3 电磁波测距简介电磁波测距简介 （光电测距）（光电测距）一、测距仪的类型：一、测距仪的类型： 电磁波测距是用电磁波电磁波测距是用电磁波( (微波或光波微波或光波) )作载波传输测距信作载波传输测距信号号, ,测量两点间距离的一种方法。测量两点间距离的一种方法。 微波测距仪、激光测距仪、红外测距仪微波测距仪、激光测距仪、红外测距仪 短程测距仪（短程测距仪（3km3km）；）； 中程测距仪（中程测距仪（3km3km1

8、5km15km）；）； 远程测距仪（远程测距仪（15km15km）。）。 级：级： 5mm 5mm； 级：级： 5mm 5mm 10mm 10mm； 级：级： 11mm 11mm 20mm 20mm二、优点二、优点: : 精度高精度高, ,速度快速度快, ,受地形影响小受地形影响小16 三、三、电磁波测距原理原理: : 通过测定电磁波在测线两端往返传播时间通过测定电磁波在测线两端往返传播时间t,t,从而求得距从而求得距离离S.S.SAB测距仪反射镜入 射 波反 射 波ctS2117 依据测定时间的方法不同，光电测距有如依据测定时间的方法不同，光电测距有如下几种：下几种： 1、变频法、变频法 2

9、、相位法、相位法 3、干涉法、干涉法 4、脉冲法、脉冲法18四、光电测距仪及其使用（常用短程红外光电测距仪）四、光电测距仪及其使用（常用短程红外光电测距仪） 包括主机、电池和反射镜，与光学经纬仪包括主机、电池和反射镜，与光学经纬仪或电子经纬仪一起使用。或电子经纬仪一起使用。液晶显示望远镜操作键装电池19反射棱镜反射棱镜单棱镜三棱镜注意： 距离近时用单棱镜；当距离远时，为保证接收信号的强度，采用多棱镜。将主机发射的调制光信号经反射镜反射又回到主机接收。将主机发射的调制光信号经反射镜反射又回到主机接收。20五、测距方法：五、测距方法：距离测量步骤如下：距离测量步骤如下： 1 1）仪器安置：在测站点

10、安置经纬仪，方法同角度）仪器安置：在测站点安置经纬仪，方法同角度测量，但应比测角时仪器安置高度略低。包括经纬仪测量，但应比测角时仪器安置高度略低。包括经纬仪对中整平和棱镜对中整平对中整平和棱镜对中整平, ,测距仪与经纬仪连接；测距仪与经纬仪连接； 2 2）测前准备：打开电源进行仪器功能及电源状态）测前准备：打开电源进行仪器功能及电源状态测试；设置单位制式，预置常数，包括：仪器加常数、测试；设置单位制式，预置常数，包括：仪器加常数、气象改正数等。气象改正数等。 21 3 3）照准反射棱镜，调节经纬仪的水平和竖直微动）照准反射棱镜，调节经纬仪的水平和竖直微动螺旋使回光信号最大。螺旋使回光信号最大。

11、 4 4）根据测量精度要求测量距离若干测回，同时观）根据测量精度要求测量距离若干测回，同时观测垂直角，量仪器高，镜高并记录有关气象数据，备测垂直角，量仪器高，镜高并记录有关气象数据，备成果整理之用。成果整理之用。 22注意：注意： 精密仪器，防震、防尘、防潮。精密仪器，防震、防尘、防潮。 不许将照准头正对太阳；不许将照准头正对太阳； 测距仪不要在高压线附近设站，以免受测距仪不要在高压线附近设站，以免受强电磁场干扰。强电磁场干扰。23 7-4 直线定向直线定向 确定地面上两点之间的相对位置，仅确定地面上两点之间的相对位置，仅知道两点之间的知道两点之间的水平距离水平距离是不够的，还必是不够的，还必

12、须确定此须确定此直线与标准方向之间的水平夹角直线与标准方向之间的水平夹角。确定直线与标准方向之间的水平角，以表确定直线与标准方向之间的水平角，以表示直线的方向，称为示直线的方向，称为直线定向直线定向。整理课件24一、基本方向的种类：一、基本方向的种类： 真北、磁北、坐标北真北、磁北、坐标北1 1、真北方向北方向 通过地球表面某点的通过地球表面某点的真子真子午线的切线方向午线的切线方向，其北端所指，其北端所指的方向，称为该点的真北方向，的方向，称为该点的真北方向，用用天文测量方法天文测量方法（观测太阳、（观测太阳、北极星等）或用陀螺经纬仪测北极星等）或用陀螺经纬仪测定的。定的。 2 2、磁北方向

13、、磁北方向： 磁针自由静止磁针自由静止时其北端所时其北端所指的方向。磁北方向可用指的方向。磁北方向可用罗盘罗盘仪仪测定。测定。 真北方向与磁北方向北方向与磁北方向整理课件25 3 3、坐标北方向：、坐标北方向： 纵轴纵轴(X(X轴轴) )正向所正向所示方向。采用高斯平面示方向。采用高斯平面直角坐标系，每一直角坐标系，每一6 6带带或或3 3带内都以带内都以该带的中该带的中央子午线央子午线为坐标纵轴，为坐标纵轴，因此，该带内直线定向，因此，该带内直线定向，就用该带的坐标纵轴方就用该带的坐标纵轴方向作为标准方向。向作为标准方向。 三北方向O磁北线坐标纵线子午线磁偏角子午线收敛角整理课件26二、子午

14、线收敛角与磁偏角二、子午线收敛角与磁偏角1、子午线收敛角子午线收敛角:真北方向与坐标北方向之间的夹角 中央子午线在高斯平面上是一条直线，作为该带的坐标中央子午线在高斯平面上是一条直线，作为该带的坐标纵轴，而其它子午线投影后为收敛于两极的曲线，纵轴，而其它子午线投影后为收敛于两极的曲线，地面点真子地面点真子午线方向与中央子午线之间的夹角午线方向与中央子午线之间的夹角，称为子午线收敛角称为子午线收敛角，角有正有负。在中央子午线以东地区，各点的坐标纵轴偏在真角有正有负。在中央子午线以东地区，各点的坐标纵轴偏在真子午线的东边，子午线的东边，为正值；在中央于午线以西地区，为正值；在中央于午线以西地区，为

15、负值。为负值。 为正值为负值63整理课件272、磁偏角n由于地磁南北极与地球的南北极并不重合，因此，过地面上某点的真子午线方向与磁子午线方向常不重合，两者之间的夹角称为磁偏角，磁针北端偏于其子午线以东称东偏，偏于其子午线以西称西偏。直线的真方位角与磁方位角之间可用下式进行换算： n东偏取正值，西偏取负值。我国磁偏角的变化大约在+6到-10之间。 28整理课件29整理课件简称：方向角简称：方向角 标准方向标准方向 方位角名称方位角名称 测定方法测定方法真北方向真北方向( (真子午线方向真子午线方向) ) 真方位角真方位角A A 天文或陀螺仪测定天文或陀螺仪测定磁北方向磁北方向( (磁子午线方向磁

16、子午线方向) ) 磁方位角磁方位角AmAm 罗盘仪测定罗盘仪测定坐标纵轴坐标纵轴( (轴子午线方向轴子午线方向) ) 坐标方位角坐标方位角 坐标反算而得坐标反算而得标准方向O OP PP PO O真真北北A A磁磁北北Am坐坐标标纵纵轴轴30整理课件OPA Am mA A真北真北坐标北坐标北磁北磁北31整理课件整理课件32NNABABBA注意：注意： ABAB是直线是直线ABAB的正坐标方位角；的正坐标方位角； BABA是直线是直线ABAB的反坐标方位角；的反坐标方位角； ABAB、BABA互为正反坐标方位角。互为正反坐标方位角。 正反坐标方位角相差正反坐标方位角相差180180。四、坐标方位

17、角的计算四、坐标方位角的计算1 1、正反、正反坐标方位角坐标方位角AB直线由直线由A A至至B B方向的方向的坐标方位角；坐标方位角； BA直线由直线由B B 至至A A方向的方向的坐标方位角。坐标方位角。 起点量得的直线方向称起点量得的直线方向称直线的正方向直线的正方向；反之在；反之在直线终点量得该直线的方向称直线终点量得该直线的方向称直线的反方向直线的反方向。0180反正整理课件33A1234A1 测量工作中不是直接测定每一条边的方向，而是通过测定待求直线方向与已知坐标方位角的直线方向间的水平夹角，推算待求直线方向的坐标方位角。2、坐标方位角的计算 1212已知，通过连测求得已知，通过连测求得1212边与边与2323边的连接边的连接角为角为2 2 （右角）、（右角）、 2323边与边与3434边的连接角为边的连接角为3 3（左角），现推算（左角），现推算2323、3434。1234xxx23341223前进方向前进方向21222123180