第四章距离测量

1、2022-3-4测量学第四章1距离测量与直线定向距离测量与直线定向柴陆修柴陆修 编编本本 章章 要要 点点1、钢尺量距的方法与计算、钢尺量距的方法与计算2、光电测距的原理与成果计算（、光电测距的原理与成果计算（难点难点：光电测距的原理）：光电测距的原理）3、直线定向概念及直线定向的方法（、直线定向概念及直线定向的方法（重点重点）4、坐标方位角的推算（、坐标方位角的推算（重点重点、难点）难点）2022-3-4测量学第四章3l第一节第一节 距离测量概述距离测量概述l第二节第二节 钢尺量距钢尺量距l第三节第三节 视距测量视距测量l第四节第四节 光电测距光电测距l第五节第五节 全站仪简介全站仪简介l第

2、六节第六节 直线定向直线定向 2022-3-4测量学第四章4 l 距离测量距离测量: 确定空间两点在某基准面（参考椭球面或水平面）上确定空间两点在某基准面（参考椭球面或水平面）上的投影长度，就小范围而言，在水平面上的投影长度即的投影长度，就小范围而言，在水平面上的投影长度即水平距离。水平距离。 l 距离测量的方法距离测量的方法: w 视距测量：测距精度约为视距测量：测距精度约为1/2001/300（放在第七章介绍）（放在第七章介绍） w 钢尺量距：其精度约为钢尺量距：其精度约为1/1 000 至几万分之一至几万分之一 w 铟瓦基线尺量距：其精度达几十万分之一铟瓦基线尺量距：其精度达几十万分之一

3、 w 电磁波测距：其精度在几千分之一到几十万分之一电磁波测距：其精度在几千分之一到几十万分之一 2022-3-4测量学第四章5 钢尺量距的工具：钢尺量距的工具：钢尺、标杆、钢尺、标杆、测钎测钎、垂球、拉力计等。、垂球、拉力计等。 w钢尺的种类：钢尺的种类： 按按形状形状来分，有线尺和带尺；来分，有线尺和带尺； 按按长度长度来分，有来分，有20m、30m和和 50m几种规格；几种规格；2022-3-4测量学第四章6按按零刻划零刻划的位置来分：的位置来分：端点尺：端点尺：钢尺起始端金钢尺起始端金属环的顶部为钢尺属环的顶部为钢尺的零点。的零点。刻线尺：刻线尺：钢尺的零点钢钢尺的零点钢尺起始端进来一段

4、尺起始端进来一段后的后的零刻划位置。零刻划位置。图图4-1-J1w钢尺量距的步骤：钢尺量距的步骤：1、直线定线、直线定线 2、距离丈量、距离丈量 2022-3-4测量学第四章7一、直线定线一、直线定线 当距离较长时，一般要分段丈量当距离较长时，一般要分段丈量w直线定线直线定线要在直线方向上设立若干标记点，分成若干要在直线方向上设立若干标记点，分成若干 尺段，以便分段丈量。尺段，以便分段丈量。标记点：标记点：花杆、测钎或钉木桩花杆、测钎或钉木桩 w直线定线的方法直线定线的方法 目测定线法目测定线法 经纬仪法经纬仪法 2022-3-4测量学第四章8w w 在在A、B两点上各竖立一根花杆。两点上各竖

5、立一根花杆。w w 观测者甲位于观测者甲位于A点花杆之后点花杆之后23米单眼目测米单眼目测AB花杆花杆同一侧同一侧，形成形成一视线一视线；w w甲指挥中间持花杆者乙左右移动花杆甲指挥中间持花杆者乙左右移动花杆同一侧同一侧与视线与视线相切相切，即在，即在直线上定点。直线上定点。（配合）（配合）w w 此法多用于普通精度的钢尺量距。此法多用于普通精度的钢尺量距。2022-3-4测量学第四章9 w w 在一点上安置经纬仪，用在一点上安置经纬仪，用经纬仪照准另一点经纬仪照准另一点， 固定照准部，然后望远镜往下打，指挥另一人在固定照准部，然后望远镜往下打，指挥另一人在视线上定点。视线上定点。 w w 此

6、法可用于一般量距和精密钢尺量距。此法可用于一般量距和精密钢尺量距。 二、距离丈量二、距离丈量 w w 一般量距方法一般量距方法 w w 精密量距方法精密量距方法2022-3-4测量学第四章10 适用条件：适用条件：当量距精度要求为当量距精度要求为1/20001/3000时采用。时采用。定线方法定线方法：目估法或经纬仪法。目估法或经纬仪法。w w当地面平坦时当地面平坦时,可将钢尺拉平可将钢尺拉平,直接量测水平距离直接量测水平距离;w w对于对于倾斜地面倾斜地面，一般采用，一般采用 “平量法平量法” ; w w当地面两点之间当地面两点之间坡度均匀坡度均匀时也可采用时也可采用“斜量法斜量法”.1 1

7、、平坦地面的距离丈量、平坦地面的距离丈量 往返丈量法：往返丈量法：在在地面平坦量距，可将钢尺地面平坦量距，可将钢尺拉平、拉直、用拉平、拉直、用力均匀，力均匀，并整尺段地丈量，要进行往返丈量。并整尺段地丈量，要进行往返丈量。图图4-2J12022-3-4测量学第四章11l【定线定线】后尺手持尺的零端和标杆立于后尺手持尺的零端和标杆立于A A点后面，指点后面，指挥前尺手在挥前尺手在A A B B方向约一整尺处定线，并标记。方向约一整尺处定线，并标记。l【整尺段丈量整尺段丈量】后尺的零端对准起点后尺的零端对准起点A,A,前尺通过前尺通过定线点，同时拉直、拉平钢尺，并用力均匀，前尺对定线点，同时拉直、

8、拉平钢尺，并用力均匀，前尺对准钢尺的整尺终点，在地面竖直插上测钎。准钢尺的整尺终点，在地面竖直插上测钎。l【零尺段丈量零尺段丈量】前后尺抬尺前进，依次丈量所有前后尺抬尺前进，依次丈量所有整尺段；余下一零尺段，前尺手读出零尺段的长度。整尺段；余下一零尺段，前尺手读出零尺段的长度。l【返测返测】前后尺从前后尺从B B A A方向按以上步骤返测；（须方向按以上步骤返测；（须重新定线）重新定线）l【成果计算成果计算】根据丈量结果进行成果计算。根据丈量结果进行成果计算。 2022-3-4测量学第四章122022-3-4测量学第四章13测量成果的计算与精度评定：测量成果的计算与精度评定：l往返测量结果往返

9、测量结果分别为：分别为： D往往 = n l q ， D返返 = n l q， n为整尺长测段数为整尺长测段数 l为整尺段尺长为整尺段尺长 q往测丈量的零尺段长往测丈量的零尺段长 q返测丈量的零尺段长返测丈量的零尺段长l相对误差相对误差为：为： 若若K小于限差小于限差,则取往返测均值则取往返测均值D均均作为最后结果。一般地，作为最后结果。一般地，k不大于不大于1/3000,困难地区亦不大于困难地区亦不大于1/1000。 mDDDK1均返往2022-3-4测量学第四章14 2 2、倾斜地面的平量法、倾斜地面的平量法 当当 地面倾斜时可将钢尺拉平，用垂球在地面投点（与定线结合），如图地面倾斜时可将

10、钢尺拉平，用垂球在地面投点（与定线结合），如图4-2所视。所视。图图4-2若地面较陡，每一尺段可平量多次，见图若地面较陡，每一尺段可平量多次，见图4-2。2022-3-4测量学第四章15图图4-2J32022-3-4测量学第四章16 （二）精密量距方法（二）精密量距方法 当量距要求达到当量距要求达到1/10 0001/250 000的精度时采用。的精度时采用。1.直线定线直线定线 用用经纬仪法定线经纬仪法定线，沿给定方向用钢尺概量打下一系列木，沿给定方向用钢尺概量打下一系列木桩，桩间距小于钢尺尺长，桩顶钉上白铁皮，用经纬仪在白桩，桩间距小于钢尺尺长，桩顶钉上白铁皮，用经纬仪在白铁皮上划出定线方

11、向线和垂直方向线（铁皮上划出定线方向线和垂直方向线（读尺指标读尺指标）。）。图图4-2J42022-3-4测量学第四章172.2. 精密量距方法精密量距方法1）用水准仪测出相邻两桩顶之间的用水准仪测出相邻两桩顶之间的高差高差； 2）用拉力计和尺夹对检定过的钢尺施加用拉力计和尺夹对检定过的钢尺施加标准拉力标准拉力，每一尺段均，每一尺段均需在钢尺的不同位置需在钢尺的不同位置量取三次，量取三次，用用桩顶垂直方向线读取桩顶垂直方向线读取钢尺钢尺两端刻划，同时测量钢尺丈量时的两端刻划，同时测量钢尺丈量时的平均温度平均温度，做好记录。三，做好记录。三次丈量的差值小于次丈量的差值小于限限差时，取差时，取均值

12、均值为最后结果。超限时重量。为最后结果。超限时重量。3）计算每一尺段的水平距离和整条边的水平距离；）计算每一尺段的水平距离和整条边的水平距离；4）要）要往返丈量往返丈量，互差要小于限差，取均值为最后结果，超限时，互差要小于限差，取均值为最后结果，超限时要重量。要重量。3.3. 精密量距的计算精密量距的计算v钢尺在使用前一般需要经过检定得出尺长方程式，以便计算钢尺在使用前一般需要经过检定得出尺长方程式，以便计算钢尺在不同条件下的测得的实际长度。钢尺在不同条件下的测得的实际长度。2022-3-4测量学第四章182022-3-4测量学第四章19v尺长方程式的一般形式为：尺长方程式的一般形式为： lt

13、 = l0+ l + l0(tt0)式中：式中： lt钢尺在标准温度钢尺在标准温度t C、标准拉力下的实际尺长、标准拉力下的实际尺长(真长真长)； l0钢尺上标注的长度，即名义尺长；钢尺上标注的长度，即名义尺长； l在标准温度为在标准温度为t0 C、标准拉力时的尺长改正数、标准拉力时的尺长改正数(即即ltl0)； t丈量时的温度；丈量时的温度；t0钢尺的标准温度（钢尺的标准温度（20 C）；）； 钢尺的线膨胀系数，（钢尺的线膨胀系数，（1.2510-5/ C）2022-3-4测量学第四章20 1） 一一尺段水平距离的计算尺段水平距离的计算（1）尺长改正数的计算）尺长改正数的计算 iidllll

14、0 （2）温度改正数的计算）温度改正数的计算 lti li（tit0）（3）倾斜改正数的计算：如图）倾斜改正数的计算：如图4-3，当两桩间的高差为，当两桩间的高差为hi时，时，倾斜改正数为倾斜改正数为 ： lhid i li iilh22图图4-32022-3-4测量学第四章21 （4）一一尺段的水平距离：尺段的水平距离：di = li+ ldi + lti lhi 2）一条边水平距离的计算）一条边水平距离的计算 D = d1 + d2 + dn2022-3-4测量学第四章22l尺长误差：尺长误差：名义尺长与实际尺长不符，具有积名义尺长与实际尺长不符，具有积累性；累性；l温度误差：温度误差：量

15、距温度与批准温度不同；量距温度与批准温度不同；l拉力误差：拉力误差：量距时拉力与鉴定时拉力不同；普量距时拉力与鉴定时拉力不同；普通：拉力均匀；精确量距：使用弹簧秤通：拉力均匀；精确量距：使用弹簧秤。l钢尺垂曲与不水平误差：钢尺垂曲与不水平误差：钢尺悬空时，中间下垂：钢尺悬空时，中间下垂： 托尺；托尺； 平量法丈量，钢尺不水平：水平平量法丈量，钢尺不水平：水平；l定线误差：定线误差：折线长度大于直线长度；折线长度大于直线长度；l丈量误差：丈量误差：对点不准，测钎插不竖直，读数误点不准，测钎插不竖直，读数误差等差等2022-3-4测量学第四章23 w w 视距测量是利用视距测量是利用普通光学经纬仪

16、或水准仪普通光学经纬仪或水准仪的视距丝的视距丝进行简易测距的方法，其进行简易测距的方法，其精度较低。精度较低。（1/200-1/300) 一、视距测量原理一、视距测量原理（一）视准轴水平（一）视准轴水平 ：物镜光心至仪器中心距离：物镜光心至仪器中心距离f ：物镜的焦距：物镜的焦距L：上下丝截取的尺间隔：上下丝截取的尺间隔P：上下视距丝间距：上下视距丝间距V：中丝读数：中丝读数I：仪器高度：仪器高度2022-3-4测量学第四章24121113nmlinmpnmf dlvhABDF2022-3-4测量学第四章252022-3-4测量学第四章26一、测距仪分类一、测距仪分类 1 . 按光源分类按光源

17、分类 w w 红外光源：红外光源：采用砷化镓发光二采用砷化镓发光二极管发出不可见的红外光，目前极管发出不可见的红外光，目前工程测量中所使用的工程测量中所使用的短程测距仪短程测距仪大都采用此光源。大都采用此光源。 w w 激光光源：激光光源：采用固体激光器、采用固体激光器、气体激光器或半导体激光器发出气体激光器或半导体激光器发出的方向性强、亮度高、相干性好的方向性强、亮度高、相干性好的激光作光源，一般用于的激光作光源，一般用于中远程中远程测距仪上。测距仪上。2022-3-4测量学第四章27 w短程光电测距仪短程光电测距仪：测程小于：测程小于3公里，公里，用于工用于工程测量。程测量。 w中程光电测

18、距仪中程光电测距仪：测程为：测程为315公里，通常公里，通常用于一般等级控制测量。用于一般等级控制测量。w远程光电测距仪远程光电测距仪：测程大于测程大于15公里公里，通常通常用于国家三角网及特级导线。用于国家三角网及特级导线。 2022-3-4测量学第四章28 光电测距仪精度，可按光电测距仪精度，可按1公里测距中误差公里测距中误差（即（即mD=A+B D，当，当D=1km时）时），划分为划分为3级级： w级级：mD 5mm； w级级：5mmmD10mm； w级级：10mm360，则减去，则减去360； 若若前前15000r/min)的物理特性：l1)定轴性无外力矩作用时，转子旋转轴保持不变。l2)进动外力矩作用下，l转子旋转轴方位向外力矩作用方向运动。l陀螺仪利用转子的上述特性制造。2022-3-4测量学第四章84 2022-3-4测量学第四章8513、已知、已知A点的磁偏角为点的磁偏角为5 15 ，过，过A点真子午线与中央子午线点真子午线与中央子午线的收敛角的收敛角 2 ，直线，直线AC的坐标方位角的坐标方位角 AC = 110 16 ，求求AC的真方位角与磁方位角，且绘图说明之。的真方位角与磁方位角，且绘图说明之。14、