同济大学《测量学》第四章距离测量

1、1测量学测量学同济大学 测量与国土信息工程系 2第四章 距离测量3光学测距方法视距光学测距仪几何光学测距方法步弓、尺链线尺、竹尺、皮尺、钢尺电磁波测距4562、过山头定线73、延长直线AC1BC2C8余长整尺段数，lnlnlS0三、距离测量9220hsDlnlS三、距离测量10测量时的钢尺温度设定的标准温度钢尺的温度线膨胀系数数际长度与名义长度的差在标准温度下，钢尺实钢尺的名义长度ttlttlllkkt00000弹性模量张力强度。EPlEPdl钢是弹性体，在拉力作用下会变形（伸长）P11)(000000）ttllttlllllkktlkkkklllt)(00ll120lLLLlk标准设尺子的温

2、度膨胀系数已知。用待检定设尺子的温度膨胀系数已知。用待检定的尺子（先假定的尺子（先假定k=0），在工作时的正），在工作时的正常拉力下，测量检定场两标志的间距常拉力下，测量检定场两标志的间距L 。从而可得从而可得13测回程序 丈 量时间丈 量温度t温 度差t-20测量值m温度改正值mm改正后的平距m1往返9：50 293295+9.3+9.5119.973119.973+13.4+13.7119.9864119.98672往返30.430.5+10.4+10.5119.970119.970+15.0+15.1119.9850119.98513往返10:40 30.231.1+10.2+11.11

3、19.972119.973+14.7+16.0119.9867119.9890L=119.9865 L=119.9793mmlLLLl8.1301202.70mmtmmml)20(36. 08 . 130尺号: 015名义长度 : 30m膨胀系数:0.01214余长整尺段数，lnlnlS0高差改正数温度改正数尺长改正数htkhtkSSSSSSSS2cos222ShhSSSSh0ttSSt0lSSkk最终成果：15mSSSSShtk936.234mShhSSSSh0137.02cos222mttSSt0209.0)204 .27(3036.0943.2340mlSSkk0141.0308.194

4、3.2340mmtmmml)20(36.08.130已知量得s=234.943m; t=27.4; h=2.54m1617视视 距距 测测 量量视距测量视距测量利用测量望远镜的视距丝，间接测定利用测量望远镜的视距丝，间接测定 距离和高差的方法。距离和高差的方法。 优点优点：测量速度快，不受地 形限制。不足不足：精度低，距离相对误 差一般约为1/300，高 差一般为分米级。用途用途：主要用于地形图测绘 (地形点的距离与高差)。182211DnDnban（尺间隔）1.视距公式：视距公式： (4-3-1) 一一. .视线水平时视距测量公式视线水平时视距测量公式cnDnDnD211219cnafnDD

5、nfa所以nDaf100100，所以fDn一般制作仪器时令20ntgnafnD100)2/(所以431002，所以afctgfDn21nDbanab100（尺间隔）1.视距公式：视距公式： (4-3-1) (4-3-3)2.高差公式：高差公式： (4-3-4) 一一. .视线水平时视距测量公式视线水平时视距测量公式liHhHHlihAAB22nb)(bacsDhialD由于视线与水准尺不垂直nab)(bacsa a , b b ,nnS23nb)(bacsDia由于视线与水准尺不垂直nab)(bacsa a , b b ,nncoscos22nnnnS24nb)(bacsDhialD由于视线与

6、水准尺不垂直nab)(bacsa a , b b ,nncoscos22nnnn2cos)(100coscos)(100baSDbaSS25nb)(bacsDhialD由于视线与水准尺不垂直nab)(bacscosnn 2cos)(100baDSliDtgh2627按测程分远（长）程测距仪中、短程测距仪28电子全站仪电子全站仪棱棱镜镜全全站站仪仪2930n下图是南方测绘公司生产的ND3000红外相位式测距仪，n它自带望远镜，望远镜的视准轴、发射光轴和接收光轴同轴，n有垂直制动螺旋和微动螺旋，可以安装在光学经纬仪上或电子经纬仪上。n测距时，测距仪瞄准棱镜测距，经纬仪瞄准棱镜测量竖直角，n通过测距

7、仪面板上的键盘，将经纬仪测量出的天顶距输入到测距仪中，n可以计算出水平距离和高差。n右图为与仪器配套的棱镜对中杆与支架，它用于放样测量非常方便。 31n下图是徕卡公司生产的DI1000红外相位式测距仪，n它不带望远镜，发射光轴和接收光轴是分立的，n仪器通过专用连接装置安装到徕卡公司生产的光学经纬仪或电子经纬仪上。n测距时，当经纬仪的望远镜瞄准棱镜下的照准觇牌时，n测距仪的发射光轴就瞄准了棱镜，n使用仪器的附加键盘将经纬仪测量出的天顶距输入到测距仪中，n即可计算出水平距离和高差。 323334 2.1.2 2.1.2 电磁波测距分类电磁波测距分类光波测距仪光波测距仪 AGA 2AAGA 2A激光

8、测距仪激光测距仪 AGA8AGA8微波测距仪微波测距仪 CMW20CMW20红外测距仪红外测距仪 DI5DI535CtS21光在真空中的传播速度为C0=299792458米/秒。361. 1. 脉冲法测距脉冲法测距tcD2137 1. 1.脉冲法测距脉冲法测距脉冲法测距原理框图时标脉冲电子门计数显示触发器放大器光脉冲发生器光电接收器fcpt2D38 2.1.3 2.1.3 脉冲法测距应用脉冲法测距应用- -激光测卫激光测卫激光往返时间激光往返时间t t距离距离D合作目标合作目标 ERS-2ERS-2卫星卫星39 2.1.3 2.1.3 脉冲法测距应用脉冲法测距应用- -激光测卫激光测卫上海人卫

9、站上海人卫站40CtS21现代测时的精度可达10-8秒，但引起的距离误差达 1.5m光在真空中的传播速度为C0=299792458米/秒。41)sin(0tAEfCfCCTTTfftA；播的距离称为波长；波在一个振动周期内传变化一次的时间；是周期，即正弦波循环是频率，的值，是单位时间内相位变化是初始相位；是相位；是振幅；10042S)(2)(2121NNCtSfTCfCCTTNTt)2()2(2N43是余尺长称为光尺长，而22222NS利用相位器可测定，但而不能求得“整周数N”。 因此只可以求得“余长”，而不能求得整长。44无线电技术可以对电磁波的振幅、频率、相位加以调制使其随时间按一定的规律

10、变化。在GaAs激光器上注入按调制规律变化的电流后可以使激光器按同样的规律改变发光的强度。调制波的频率远小于红外激光的频率，还可以用多个频率的调制波加载在红外激光波上。4546m102电子尺若要提高读数精度，就应缩短电子尺。但由于凭一个无法求得整尺段数N，即不知待测距离的大数。就是说：用短的电子尺测量精度高但测程小。如果用长的电子尺能扩大测程，但由于细分技术的限制，不能求得精确的尾数。即测程大但精度低。用两个频率的波（两个不同的电子尺）进行测量，一个用来测量距离的大数，另一个用于精确测量距离的尾数。就可以既扩大测程又保证精度。如果需要还可以用更多的频率测量。474849测距信号参考信号本振信号

11、混频混频滤波滤波调制波测距信号调制波参考信号更低频率测距信号更低频率参考信号测相器测相器50515253RSSRCSc使用。在手算时也有辅助表格等工具可改正数。象参数后对所测距离加站上的气传感器，可自动感知测有的函数。现在多数仪器气压，气温是波长气象改正系数ptAASSA21cos2ShSS54fC22nCC0421CBAn777210136. 010288.161004.2876%03. 007600CBACOmmHgemmHgPCt，在标准大气条件下55。表格等工具计算改正数得的气象参数借助辅助个点上测改正数。也可以根据几数，自动对所测距离加的气象参器，可自动感知测站上现在多数仪器带有传感

12、是空气膨胀系数折射率就是标准大气条件下的式中16.273110155. 0760111070ggqntePtnn564-5 光电测距的归算光电测距的归算光电测距一般测得是光电测距一般测得是两点之间的斜距S，观测垂直角垂直角 ， 从而计算水平距离和高差。一一. . 近距离的平距和高差计算近距离的平距和高差计算57一一. . 近距离的平距和高差计算近距离的平距和高差计算B点的高程：点的高程：ABABhHH已测得AB的倾斜距离S， A点高程HA，在测站A观测垂直角，则：cosSD liDtghABliSsin58二二.一般情况下的三角高程测量一般情况下的三角高程测量 距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测得到的高差加“两差两差”改正：fliDtghabab59二二.远距离的三角高程测量计算远距离的三角高程测量计算 P110 表4-6按(4-5-7)式列出部分范围内的两差改正值(略) 距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测得到的高差加“两差两差”改正：RDkfRDf222221球差改正：气差改正：RDkfff21221(4-5-7)两差改正：（k=0.14）21ffliDtghAB60二二.一般情况下的三角高程测量一般情况下的三角高程测量 距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测