测量(4距离测量)

1、2022-5-9第四章 距离测量1第四章 距离测量v内容要求：内容要求：u1掌握钢尺量距u2理解钢尺量距误差u3熟练掌握视距测量u4理解电磁波测距v重点讲授：重点讲授：u钢尺量距u视距测量u电磁波测距。2022/5/92022-5-9第四章 距离测量2第四章 距离测量4.1 钢尺量距钢尺量距1、量距工具2、直线定线3、量具方法4、钢尺量距成果整理5、钢尺检定2022-5-9第四章 距离测量34.1钢尺量钢尺量距距v相关概念：u在测区面积不大的情况下（半径小于10km的范围），可以不考虑地球曲率的影响，用水平面代替水准面。u 两点间连线垂直投影在水平面上的长度称为水平距离。u地面上两点间的距离是

2、指这两点沿铅垂线方向在大地水准面上投影点间的弧长。2022-5-9第四章 距离测量44.1钢尺量钢尺量距距v直线量距的一般方法u直接量距：直接量距：用长度标准直接与被测距离比较，从而获得被测距离长度。（皮尺、钢尺、铟瓦基线尺） 。u间接量距：间接量距：根据已知条件，依据一定的关系式间接推算出被测距离。（视距测量、视差法测距、物理测距）2022-5-9第四章 距离测量5v直线量距的精度及其适用范围直线量距的精度及其适用范围 方法 精度 适用范围4.1钢尺量距钢尺量距1、步测法1/50野外踏勘、选点和小比例尺地形图的测绘2、视距法 3、钢尺一般量距4、钢尺精密量距5、激光红外测距仪1/2001/3

3、00地形测量中的碎部测量1/20001/3000导线测量，一般建筑轴线丈量1/50001/2万精密导线测量，工业厂房主要轴线的测量测程：2KM20KM精度：(3mm+2PPM)2022-5-9第四章 距离测量64.1.1 量距工具量距工具v钢尺量距： 是利用具有标准长度的钢尺直接测量地面两点间的距离，又称距离丈量。v量距常用的工具有：u测绳、皮尺、 钢尺、因瓦尺。u测纤、花杆、 垂球、弹簧称 和温度计。2022-5-9第四章 距离测量74.1.2 直线定线直线定线v直线定线u 将待测距离上的分段点标定在同一条直线上的工作。v量定线的目的：u保证待测距离的直线性v定线的方法：u花杆目视定线u经纬

4、仪正倒镜分中法2022-5-9第四章 距离测量84.1.2 直线定线直线定线v直线定线的实施u在两点间定线；u在两点的延长线上定线；u两点不通视时的定线：逐渐趋近法。2022-5-9第四章 距离测量94.1.3量距方法量距方法v平坦地面的距离丈量 D = nLD = nL0 0 + + L L0 0u在平坦地面丈量距离时，可把尺子放在地面上逐段进行 丈量至少往返测各一次。u量距精度以相对误差表示，并将其换算为分子为1的分数形式，精度一般不低于1/3000t| |往测往测 返测返测 | / | / 往返均值往返均值 = 1 / = 1 / M MAB2022-5-9第四章 距离测量104.1.3

5、量距方法量距方法v平坦地面测量算例： 整尺段数为3，余长: 往测24.890m,返测24.840m D = nL D = nL0 0 + + L L0 0 往测距离为：174.890m 返测距离为：174.840m 平均距离为：174.865m相对误差：| |往测往测 返测返测|/|/往返均值往返均值=1/=1/M M |174.890-174.840|/174.865=1/3500 AB2022-5-9第四章 距离测量114.1.3量距方法量距方法v倾斜地面的距离丈量倾斜地面的距离丈量u平量法平量法 如果地面起伏不大，丈量时将尺子一端抬高，并用目估法使尺子大致水平，然后用测钎（或垂球）将尺子

6、的端点投到地面上。将量得的各段水平距离求和即为所量距离。2022-5-9第四章 距离测量124.1.3量距方法量距方法v倾斜地面的距离丈量倾斜地面的距离丈量u斜量法斜量法 当坡度变化均匀时，AB的斜距L，测出地面的倾角，则水平距离l为： l=Lcos。如果未测倾角，而是测定了A、B两点间的高差h，按直角三角形计算。2022-5-9第四章 距离测量134.1.3量距方法量距方法v数据处理u误差计算误差计算： 往、返测较差：D=D往D返 往、返测相对较差：u容许相对较差：容许相对较差： | /1|DDDDK测规铁路城市公路容许相对较差1/20001/3000平地：1/3000山地：1/100020

7、22-5-9第四章 距离测量144.1.3量距方法量距方法v数据处理u若达到精度若达到精度, ,所测距离最终所测距离最终值为：值为： )(21DD返往D2022-5-9第四章 距离测量154.1.3量距方法量距方法v精密量距u适用范围： 精度要求1/10000以上时距离测量。u量距方法： 清理现场、经纬仪架设在A点，瞄准B点。 在经纬仪视线上依次定出比钢尺一整尺段略短的尺段，并打上木桩，木桩上标“十”字。2022-5-9第四章 距离测量164.1.3量距方法量距方法v精密量距u量距方法： 两人拉尺，后司尺用弹簧称控制拉力，两人同时读数，要求读至0.5mm ，一人指挥。 每尺段移动钢尺前后位置三

8、次，三次测量结果之差不超过23mm，并记录现场温度至0.5 。 用水准仪测量尺段间木桩顶高差、往返高差不超过10mm。2022-5-9第四章 距离测量174.1.4钢尺量距数据钢尺量距数据整理整理v尺长改正：尺长改正：u 钢尺名义长度l0 、实际长度l则整尺段的尺长改正数：l = l l0 任一长度l的尺长改正数： Ld = （ l / l0 ）L v温度改正温度改正u lt = （t-t0 ）l，其中：为钢尺膨胀系数,0.0000125/t为野外量距时温度。t0 为 检定钢尺时的温度。2022-5-9第四章 距离测量184.1.4 钢尺量距数据整钢尺量距数据整理理v倾斜改正：倾斜改正：ulh

9、 h = d - = d - l ，其中：，其中：高差为h,斜距为l，h2=l2d2=(ld)(l+d)，ld=h2/（l+d）；由于lh，ld，所以：lh h = -(h= -(h2 2 / / 2 2l) )v水平距离水平距离ud= l + ld + lt + lhABhld2022-5-9第四章 距离测量194.1.5 钢尺检定钢尺检定v由专门的计量单位在专门的由专门的计量单位在专门的钢尺检定场进行检定，得到钢尺检定场进行检定，得到在标准温度、标准拉力下的在标准温度、标准拉力下的实际钢尺长度。最终以钢尺实际钢尺长度。最终以钢尺方程式的形式表示出来方程式的形式表示出来。v尺长方程式尺长方程

10、式 lt t = = l0 0 + + ld d + + l0 0 (t-t (t-t0 0) )2022/5/92022-5-9第四章 距离测量20第四章 距离测量4.2 钢尺量距误差及注意事项钢尺量距误差及注意事项2022-5-9第四章 距离测量214.2钢尺量距的误差钢尺量距的误差及注意事项及注意事项v1、定线误差v2、尺长误差v3、温度测定误差v4、钢尺倾斜误差v5、拉力不均误差v6、钢尺对准及读数误差2022/5/92022-5-9第四章 距离测量22第四章 距离测量4.3 视距测量视距测量1、视距测量原理2、视线水平时视距测量公式3、视线倾斜时视距测量公式4、视距常数测定5、视距测

11、量误差及注意事项2022-5-9第四章 距离测量234.3.1 视距测量原理视距测量原理v原理：原理：利用望远镜中的视距丝装置(上、下丝)，根据几何光学原理，同时测定地面两点间的水平距离和高差的方法。操作简单、快速，受地形条 件 限 制 小 ， 量 距 精 度 为1/2001/300，但能满足地形测量中碎部测量的精度要求。2022-5-9第四章 距离测量24 4.3.2视线水平时视距视线水平时视距测量测量v计算公式ABnmnDFNMpdfnm mdfD 仪器中心至物镜光心的距离，常数值f 物镜焦距，常数值d 焦点至水准尺的距离，变量2022-5-9第四章 距离测量25 4.3.2视线水平时视距

12、视线水平时视距测量测量v计算公式P 上、下十字丝的间隔，常数值l 上、下十字丝在水准尺上的读数差，观测值flPfDmnmnABDFNMpdflnmdfMNnmMNFFnmlP2022-5-9第四章 距离测量264.3.2 视线水平时视距视线水平时视距测量测量v计算公式)( ) ( 加常数，乘常数令CfKPfCklD对于内调焦望远镜，一般有K=100, C=0)(100100上下lD2022-5-9第四章 距离测量274.3.2 视线水平时视距视线水平时视距测量测量v计算公式vihi 仪器高v 中横丝在尺上的读数mnmniABDFNMpdfvlhnm2022-5-9第四章 距离测量284.3.3

13、 视线倾斜时视距视线倾斜时视距测量测量v计算公式lKDNMl cos DD DAN B M Dl MN2022-5-9第四章 距离测量294.3.3 视线倾斜时视距视线倾斜时视距测量测量v计算公式90290 MQMMQM中90290 NQNNQN中34 为视差角ODMQNBAJN lD M 2022-5-9第四章 距离测量304.3.3 视线倾斜时视距视线倾斜时视距测量测量v计算公式cosllcosDDcoscoslk2coslkD2022-5-9第四章 距离测量314.3.3 视线倾斜时视距视线倾斜时视距测量测量v计算公式vihh h 初算高差，在QJO中，h =D tgvitgDhvikl

14、2sin21iODMQNBAvJhhN lDM 2022-5-9第四章 距离测量324.3.4 视距测量方法视距测量方法v测量步骤:u安置仪器量仪高i 上、中、下三丝读数(l、v) 竖盘水准管气泡居中，竖盘读数(L) 计算、D、hv计算公式2coslkDvitgDhLlkD2cosvitgLDh（使用顺时针刻划竖盘的经纬仪，当 x=0时，）2022/5/92022-5-9第四章 距离测量33第四章 距离测量4.4 电磁波测距电磁波测距1 1、电磁波测距仪分类、电磁波测距仪分类2 2、光电测距仪测距基本原理光电测距仪测距基本原理3 3、相位式光电测距仪相位式光电测距仪4 4、距量测量的步骤距量测

15、量的步骤5 5、全站仪及其使用、全站仪及其使用6 6、全站仪使用注意事项、全站仪使用注意事项2022-5-9第四章 距离测量344.4.1 电磁波测距仪分类电磁波测距仪分类v按载波分为： 微波测距仪微波测距仪：采用微波段的无线电波作为载波； 光电测距仪：光电测距仪：采用光波作为载波，又分为以下两类：u激光测距仪激光测距仪：用激光作为载波；u红外测距仪红外测距仪：用红外光作为载波。2022-5-9第四章 距离测量354.4.1 电磁波测距仪分类电磁波测距仪分类v按测定时间方式的不同分为： 脉冲式测距仪；脉冲式测距仪； 相位式测距仪。相位式测距仪。v光电测距仪按测程可分为： 短程测距仪：短程测距仪

16、：测程小于3km，用于普通工程测量和城市测量； 中程测距仪：中程测距仪：测程为3km15km，通常用于一般等级控制测量； 长程测距仪：长程测距仪：测程大于15km，通常用于国家三角网及特级导线。2022-5-9第四章 距离测量364.4.1 电磁波测距仪分类电磁波测距仪分类v按仪器的标称精度指标分级 仪器的标称精度表达式为：uI级：mD 5mm uII级：5mD 10mm u级：10mD 20mm2022-5-9第四章 距离测量374.4.2 光电测距仪测距光电测距仪测距基本原理基本原理v基本原理：为真空中的光速式中：cctnccDD002 21ADBn为光在大气中光的折射率2022-5-9第

17、四章 距离测量384.4.3 相位式光电测距相位式光电测距仪仪v原理框图：光光强强时时 间间光光强强时时 间间光光强强时时 间间调调 制制 器器高高 频频 信信 号号发发 生生 器器接接 收收 器器相相 位位 计计显显 示示 器器反反 射射 镜镜光光 源源2022-5-9第四章 距离测量394.4.3 相位式光电测距相位式光电测距仪仪v相位示意图 ：N N D D往往D D返返2022-5-9第四章 距离测量404.4.3 相位式光电测距相位式光电测距仪仪v相位法测距的基本公式 ：)(22NNN22fcD)(2)(2)2(2NNNNfcNfcD将及代入得：将t代入得：DC*t/22ft t /

18、 2f c/f平坦地面的距离丈量平坦地面的距离丈量 D = nL0 + L02022-5-9第四章 距离测量414.4.3 相位式光电测距相位式光电测距仪仪v相位法测距的基本原理u上式与钢尺量距公式相比， /2相当于尺长，N为整尺段， （/2）* N为余尺长。因此我们称/2为“光测尺光测尺”。u由于相位计只能分辨出02之间的相位变化，面不能测出整周期相位数N，同时相位计的精度一般为1/1000，因此若选用波长大的波，则无法保证精度要求，若采用波长短的波，则无法测量长的距离。2022-5-9第四章 距离测量424.4.3 相位式光电测距相位式光电测距仪仪v相位法测距的基本原理u为解决这一问题，在

19、测距仪上通常采用多个波长进行测距。用短尺测定精确的小数。用长尺测定距离的大数。2022-5-9第四章 距离测量434.4.4 距量测量的步骤距量测量的步骤v1、将测距仪和反射镜分别安置于待测距离的两端，仔细地对中。v2、测距仪接通电源后照准反射镜，检查经反射镜反回的光强信号，合乎要求后即可开始测距。为避免错误和减少照准误差的影响，可进行若干个测回的观测。2022-5-9第四章 距离测量444.4.4 距量测量的步骤距量测量的步骤v3、测距读数值记入手簿中，接着观测竖直角并记入手簿的相应栏内。v4、由温度计和气压计读取大气温度和气压值。v5、按气温和气压进行气象改正，按测线的竖直角进行倾斜改正，

20、最后求得测线的水平距离。2022-5-9第四章 距离测量454.4.5 测距成果的整理测距成果的整理(1)仪器系统误差的改正包括加常数改正、乘常数改正和周期误差的改正。(2)电磁波在大气中传输时受气象条件的影响很大，因而要进行气象改正。(3)归算改正主要有倾斜改正、归算至参考椭球面的改正和投影到高斯平面上的改正等。2022-5-9第四章 距离测量464.4.6 全站仪及其使用全站仪及其使用v全站仪简介：全站仪简介：u全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic Total Station），它是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，测量结果能自动显示，并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。2022-5-9第四章 距离测量474.4.6 全站仪及其使用全站仪及其使用v全站仪简介：全站仪简介：u全站仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化，因此得到了广泛的应用。u其基本功能是在仪器照准目标后，通过微处理器的控制，能自动完成测距，水平方向和天顶距读数、观测数据的显示、存储。2022-5-9第四章 距离测量484.4.6 全站仪及其使用全站仪及其使用v全站仪（图）全站仪（图）2022-5-9第四章 距离测量494.4.6 全站仪及其使用全站仪及其使用v全站仪观测数据的记录方式全站仪观测数据的记录方式：u通过电缆，将仪器的