第七章 距离测量与直线定向

1、第七章第七章 距离测量与直线定向距离测量与直线定向 距离测量是测量三项基本工作之一。距离测量是测量三项基本工作之一。 距离测量的方法主要有距离测量的方法主要有: 1.钢尺钢尺(皮尺皮尺)量距量距. 2.视距测量视距测量 3.光电测距光电测距 要确定地面点的平面位置要确定地面点的平面位置,还必须测定直还必须测定直线的方向线的方向, 即直线定向即直线定向第一节第一节 卷尺丈量卷尺丈量1.钢卷尺钢卷尺 尺长与规格：尺长与规格：20米、米、30米、米、50米，钢质，涂塑或不涂塑。米，钢质，涂塑或不涂塑。 刻度与注记：毫米刻度，注记厘米、分米、米。零分划位刻度与注记：毫米刻度，注记厘米、分米、米。零分划

2、位 置有不同，分刻线尺和端点尺两种。置有不同，分刻线尺和端点尺两种。 一、一、 丈量工具丈量工具: 钢卷尺，花杆，测钎钢卷尺，花杆，测钎2.花杆花杆 定线用（量距时标定直线量距的前进方向）定线用（量距时标定直线量距的前进方向）3.测钎测钎 量距时在地面标定尺段端点位置。量距时在地面标定尺段端点位置。端点尺 刻线尺测钎测钎 花杆花杆皮尺皮尺 测绳测绳钢卷尺钢卷尺二、直线定线二、直线定线 1. 两点间目估定线两点间目估定线2. 两点间互不通视定线两点间互不通视定线3.经纬仪定线经纬仪定线: 如果量距要求的精度较高如果量距要求的精度较高, 可在其端点可在其端点A安置经纬仪定线安置经纬仪定线.三、三、

3、 丈量的一般方法丈量的一般方法距离用下式计算：距离用下式计算：D=nl+l 式中：式中：l整尺段的长度；整尺段的长度； n丈量的整尺段数；丈量的整尺段数； l零尺段长度。零尺段长度。 往返丈量较差往返丈量较差 D = D往往- -D返返距离平均值距离平均值 D均均= （D往往+ +D返返）相对误差相对误差 K=DD /1平211. 在平坦地面丈量在平坦地面丈量量距相对精度量距相对精度12000 150002.2.倾斜地面丈量SDh (1)斜量法斜量法: 地面坡度均匀，将量得的倾斜距离地面坡度均匀，将量得的倾斜距离S归算成水平距离归算成水平距离D。高差。高差h用水准仪测定。用水准仪测定。22hS

4、D-水平距离：水平距离：(2) 在倾斜地面平量在倾斜地面平量量距相对精度可达量距相对精度可达1 1万万 1 4万。万。 四、四、 钢尺量距的精密方法钢尺量距的精密方法精密量距时采取的措施：精密量距时采取的措施： 1.用检定过的钢尺；用检定过的钢尺； 2.经纬仪定线；经纬仪定线； 3.钉尺段桩钉尺段桩(概量得概量得)，用水准仪测量桩间高差；，用水准仪测量桩间高差； 4.对钢尺施加固定拉力，并测量温度；对钢尺施加固定拉力，并测量温度； 5.对量距结果加三项改正数。对量距结果加三项改正数。（2 2） 钢尺检定钢尺检定 目的：求得钢尺两端点刻划间的实际长度。目的：求得钢尺两端点刻划间的实际长度。 方法

5、：用钢尺对一段精确的标准长度进行丈量，从而求得方法：用钢尺对一段精确的标准长度进行丈量，从而求得 钢尺的尺长改正数。该检定场地也称为钢尺的尺长改正数。该检定场地也称为“比尺场比尺场”。 。L比尺场示意图 0 钢尺名义长(m)； t0 标准温度，一般取20； d 尺长改正值(mm)； t 丈量时温度() 钢的膨胀系数，1.210-5 / ；1.1.尺长方程式：尺长方程式： = 0+d+(t-t0)0（1 1） 丈量的方法丈量的方法读数法和划线法读数法和划线法例：用一根尺长方程为：lt=30m+0.005m+30*1.25*10-5*(t-20C)的钢尺，在温度为25时、往测测得某段距离为165.

6、453m，返测得165.492m，两者间的高差为2.225m，问该次丈量的距离是否达到1/3000的精度要求，实际平距为多少？解：见p191n其中测量距离的相对误差约为其中测量距离的相对误差约为1/300，低于钢尺量距；，低于钢尺量距；n测定高差的精度低于水准测量测定高差的精度低于水准测量;n视距测量广泛用于地形测量的碎视距测量广泛用于地形测量的碎部测量中。部测量中。第二节第二节 视距测量视距测量一、一、 视距测量概述视距测量概述n视距测量是一种间接测距方法视距测量是一种间接测距方法; 它利用望远镜内十字丝分划板上的视距丝及刻有厘米分它利用望远镜内十字丝分划板上的视距丝及刻有厘米分划的视距标尺

7、划的视距标尺(地形塔尺或普通水准尺地形塔尺或普通水准尺)，根据光学原理，根据光学原理可以同时测定两点间的水平距离和高差。可以同时测定两点间的水平距离和高差。视距测量图视距测量图二、视准轴水平时的视距计算公式二、视准轴水平时的视距计算公式AB为待测距离，在A点安置经纬仪，B点竖立视距尺，设望远镜视线水平，瞄准B点的视距尺，此时视线与视距尺垂直。视线水平时的视距测量公式视线水平时的视距测量公式:(1) 水平距离公式:(2) 高差公式:vihAB-lcKlD100+(3) B点高程:viHhHHAABAB-+三、三、 视线倾斜时的视距测量公式视线倾斜时的视距测量公式(1) 水平距离公式:(2) 初算

8、高差:(3) 高差公式:2coscosKlLDviKlviDhAB-+-+2sin21tan（1 1）在测站）在测站 A 安置安置经纬仪，量取仪器高经纬仪，量取仪器高 i，在测点在测点 B 竖立视距尺；竖立视距尺； （2 2）照准视距尺，用上下视距丝分别在尺上读取读数，）照准视距尺，用上下视距丝分别在尺上读取读数，算出视距间隔算出视距间隔 n（n = =下丝读数下丝读数- -上丝读数）。也可先将中丝上丝读数）。也可先将中丝对准仪器高读竖直角，然后把上丝对准邻近整数刻划后直对准仪器高读竖直角，然后把上丝对准邻近整数刻划后直接读取视距间隔；接读取视距间隔；四、视距测量四、视距测量观观测与计算方法测

9、与计算方法（3 3）转动竖盘指标）转动竖盘指标水准管微动螺旋使竖盘水准管微动螺旋使竖盘指标水准管气泡居中，指标水准管气泡居中，读取竖盘读数，算出竖读取竖盘读数，算出竖直角。对有竖盘指标自直角。对有竖盘指标自动归零装置的仪器，应动归零装置的仪器，应打开自动归零装置后再打开自动归零装置后再读数；读数；视距测量视距测量观测与观测与计算方法计算方法（4 4）根据视距公式，计算水平距离和高差及）根据视距公式，计算水平距离和高差及立尺点的高程。立尺点的高程。一、概述一、概述n电磁波测距电磁波测距(Electro-magnetic Distance Measuring，EDM) 是用电磁波是用电磁波(光波或

10、微波光波或微波)作为载波，传输测距信号，以测作为载波，传输测距信号，以测量两点间距离的一种方法。量两点间距离的一种方法。nEDM具有测程长、精度高、作业快、工作强度低、几乎具有测程长、精度高、作业快、工作强度低、几乎不受地形限制等优点。不受地形限制等优点。第三节第三节 电磁波测距电磁波测距利用调制波波长测距B测距仪测距仪反光棱镜反光棱镜S电磁波测距电磁波测距电磁波测距图An1960年世界上成功研制出了第一台红宝石激光器和第一台年世界上成功研制出了第一台红宝石激光器和第一台氦氦-氖激光器，氖激光器，1962年砷化镓半导体激光器研制成功。年砷化镓半导体激光器研制成功。n与白炽灯比较，激光的优点是发

11、散角小、穿透力强、传输与白炽灯比较，激光的优点是发散角小、穿透力强、传输的距离远、不受太阳光干扰、基本上可以全天侯作业。的距离远、不受太阳光干扰、基本上可以全天侯作业。n1967年年AGA公司推出了世界上第一台商品化的激光测距仪公司推出了世界上第一台商品化的激光测距仪AGA-8。n该仪器采用该仪器采用5mw的氦的氦-氖激光器作发光元件，白天测程为氖激光器作发光元件，白天测程为40km，夜间测程达，夜间测程达60km，测距精度，测距精度(5mm+1ppm)，主机重，主机重量量23kg。n我国的武汉地震大队也于我国的武汉地震大队也于1969年研制成功了年研制成功了JCY-1型激光型激光测距仪，测距

12、仪，1974年又研制并生产了年又研制并生产了JCY-2型激光测距仪。该仪型激光测距仪。该仪器采用器采用2.5mw的氦的氦-氖激光器作发光元件，白天测程为氖激光器作发光元件，白天测程为20km，测距精度测距精度(5mm+1ppm)，主机重量，主机重量16.3kg。n随着半导体技术的发展，从随着半导体技术的发展，从60年代末年代末70年代初起，采年代初起，采用砷化镓发光二极管作发光元件的红外测距仪逐渐在用砷化镓发光二极管作发光元件的红外测距仪逐渐在世界上流行起来。世界上流行起来。n与激光测距仪比较，红外测距仪有体积小、重量轻、与激光测距仪比较，红外测距仪有体积小、重量轻、功耗小、测距快、自动化程度

13、高等优点。功耗小、测距快、自动化程度高等优点。n由于红外光的发散角比激光大，所以红外测距仪的测由于红外光的发散角比激光大，所以红外测距仪的测程一般小于程一般小于15km。n现在的红外测距仪已经和电子经纬仪及计算机软硬件现在的红外测距仪已经和电子经纬仪及计算机软硬件制造在一起，形成了全站仪，并向着自动化、智能化制造在一起，形成了全站仪，并向着自动化、智能化和利用蓝牙技术实现测量数据的无线传输方向飞速发和利用蓝牙技术实现测量数据的无线传输方向飞速发展。展。二、电磁波测距仪分类二、电磁波测距仪分类1. 按其所采用的载波（光源）可分为：按其所采用的载波（光源）可分为：微波测距仪微波测距仪(microw

14、ave EDM instrument)；激光测距仪激光测距仪(laser EDM instrument)；红外测距仪红外测距仪(infrared EDM instrument);2. 按测程分为：按测程分为：短程测距仪短程测距仪(5km)中程测距仪中程测距仪(515km)远程测距仪远程测距仪( 15km）3. 按精度分为：按精度分为：级测距仪级测距仪(mD 5mm) 级测距仪级测距仪(5 mD 10mm) 级测距仪级测距仪(mD 10mm ）4. 按测距原理分为按测距原理分为： 脉冲式；脉冲式； 相位式相位式三、红外测距的测距原理三、红外测距的测距原理 基本公式:tCD21c光速光速t光波在光波在AB间往返传输时间间往返传输时间直接测时直接测时-该类测距仪称为该类测距仪称为脉冲式测距仪脉冲式测距仪，该仪器因其精度较低