注册结构专业基础距离测量讲义

PAGEPAGE7页第四节距离测量距离测量是确定地面点位时的基本测量工作之一。常用的距离测量方法有卷尺量距和光电测距等。卷尺量距是用可以卷起来的带状尺沿地面丈量，属于直接量距。光电测距是用仪器在两点间发射和接收调制光波，按其传播速度和时间测定距离，为电子物理测距。光电测距属于间接测距。卷尺量距工具简单，但易受地形限制，适合于平坦地区的短距离测量。光电测距仪器先进，工作方便，测距精度高、测程远，但仪器成本较高，可用于控制测量和细部测量等。一、卷尺量距（一）卷尺的种类和量距工具卷尺有钢卷尺和皮尺，前者用薄钢带制成、量距精度较高；后者用麻织物或塑料加金属丝制成，量距精度较低。卷尺长度有20m、30m、50m数种，钢卷尺上有毫米分划，皮尺上一般只有厘米分划。量距工具有标杆、测钎、垂球等。钢尺量距精度要求较高时，还需要有弹簧秤和温度计。标杆用于量距时的定直线，垂球用于不平地面悬空拉尺时的端点投影。（二）距离丈量在平坦地面，卷尺沿已窄好的直线，由前后尺手持卷尺两端，一般先量出n整尺段，在地面用测钎或划线标明，最后量余长、总的长度为：在平坦地面量得的总长度即为水平距离。为了防止丈量中的错误和提高丈量精度，需要往返丈量。往测长度和返测长度之差，除以长度的概值，化为分子为1的分式，称为相对误差，或称相对精度。钢尺量距的相对精度一般不应低于1/30000。在倾斜地面丈量，量得的为倾斜距离S（斜距）。此时要用水准仪测定距离两端点的高差h，按高差改正公式将斜距改正为水平距离D（平距）:或用经纬仪测定两端点间的倾角（垂直角）α按倾斜改正公式将斜距改正为平距（三）钢卷尺长度检定和尺长方程式钢卷尺两端点分划之间所注记的长度（例如20m、30m等），称为名义长度。但是名义长度并不等于其实际长度，需要在具有标准长度的比尺场上检定，取得尺长改正。钢具有热胀冷缩的膨胀系数。因此，还需归算到一定的标准温度。另外，钢尺受到不同的拉力时尺长也有微小的变化。故检定钢尺或精密量距时，拉直卷尺也要用一定的拉力。一般对30m钢尺用100N拉力（弹簧秤指针读数为切kg）,50m钢尺用150N拉力（弹簧秤指针读数为巧掩）。因此，在一定的拉力下，用以温度为变量来表示尺长l，称为尺长方程式（简称尺方程式）:吃比尺场上的两识个端点之间为灿标准长轰度打L戴箭，用被检定的锦钢尺去丈量，烧并记下丈量时帜的温度，经过葡温度改正得到虫量得长榜度旨L',化嘱（秆L而匀一糊L幼'坟）汪/L佩伴为每米尺长改棋正。每米尺长躬改正乘以尺的缺名义长度，即香得到尺方程式晋中的尺长改汉正算△艳k谅。散（四）钢卷尺碑量距的长度改鼻正捷钢卷尺量距的婶成果整理一般族应包括计算每道段距离的量得派长度、尺长改积正、温度改正民和高差改正，软最后算得经过深各项长度改正炉后的水平距离训。清如果距离丈量吊的相对精度不视低密于派1/3照000船蓝，则在下列情榆况下才需要进份行有关项目的伸改正：支（饮l主许）尺长改正值厉大于尺长臂的们1/1歌0000笛离时，应加尺长烤改正秤；遮隶（绝2缸买）量距时温度释与标准温度相雀差好士腥爹10聪秤℃陈书时，应加温度菠改正技；熟煤（是3堂匠）沿地面丈量盼的地面坡度大钓于脂1.5按各％时，应加高秘差改正。二、光电测距粗（一）光电测倾距基本原理如光电测距的基锈本原理是利用荐已知光盼速妄C狠，测定它在两痰点间往返传播愤时催间伏t矩，以计算距控离梁S:驾红外光电测距资仪采欲用尘GaAs坚丹（砷化稼）发桌光二极管发出知的红外光作为歉光源，其波客长崭λ红g罩=0.进82~o蹲.93o泪m础鞭，作为一台具北体的测距仪，种则宵λ兼g浮也为一固定数值柿。但是影响大栽气中光速的因炸素还有气温和姐气压，因此在怨光电测距作业傍中，必须测定趟现场的大气温波度和气压，对币所测距离作气圣象改正。奏光速是接近于闸每秒冲钟连30须哄万公里的已知芬数，其相对误交差甚小，光电坛测距的精度主安要决定于测定贫光波在测程上浮往返传播的时弹间鸽t艰呜的精度。川红外光电测距乡仪采用相位法撕测时踩，其原理为：田采用周期板为趁T开怎的高频电振荡衣对测距仪的发誓射光源（砷化摸镓发光二极管麻）进行连续的忠振幅调制，使歼光强随电振荡援的频率而周期具性地明暗变化元（每周相破位义φ型的变化童为掉0~佣2欠π笋，如阵图讲13-梳4-l毛励所示。调制光邀波在待测距离雪上往返传播，嚷使在同一瞬间铺发射光与接收天光产生相位漂差求△肾φ刊，如泳图抢13义–灾4-2规拨所示。根据相蚁位港差虫φ矮间接计算出传炒播时辆间割t丽覆，从而计算距策离币S锤讲。塘设调制光的频哲率输为悉f闷桃，其周翼期给T=1猜/f虾拴，其波街长宰λ拢＝乎C/f测蒸。调制光波在承被测距离的两娱点间往返传播垦的时引间未t缓彻内，设其相位垫变化棉了后N锣其个整周哄（庙NT棒江）乘订及不足一整周况的尾楼数衰△踢T汤凯，则传播时厚间榆t浑蹲可以表示为：赖光佳速盯C阻载可以表示为：期将以上两式代洒入式饶（牌浅13-4-跌4职猪）耗两，得到两点间葱用相位式测距东的计算斜距的谋公式：乱测距仪所设计降的红外光调制恰频率决定光尺飞的长度。朝仪器在使用过耀程中，由于元方件老化等原因驻，可能使调制里频率有微小的缸变化，改变光违尺的长度，迎其对测距的影府响与距离的长假度成正比，需信要通过仪器的真检定，确定其腹改正的比例系堤数，对所测距混离进行改正，酿称为光电测距枪的牧“蕉乘常数改率正关”若。配另外，测距时怕的发射和反射茄光需要通过仪谢器内部及反射竟棱镜等器件，阳也需要一定的州时间。虽然在瞧仪器的设计中扛有一定的补偿荣措施，但也会福在使用过程中漆发生变化。也倦需要通过仪器幼的检定，对所鱼测距离进行改恨正。由于这项横改正与所测距窑离的长短无关术，因此称为光名电测距的加常伟数改敲正雅”笼。捉（二）红外测榜距仪及其使用葱1虹甲．测距仪部件跟短程红外光电晌测距仪的体型炸较小，可安装鸡于经纬仪的支雾架上或望远镜白上，可以同时签测定角度与距勤离。援从光电测距本情身来讲，也需狡要利用经纬仪第的高倍望远镜积来寻找和瞄准筒远处目标，并芝根据经纬仪的躬竖盘读数计算奶垂直角，以便阀将倾斜距离化如为水平距离，行或进行三角高眉程测量。翼各种型号的测哭距仪由于结构步不同，其操作雨方法也有差异迫。以下介斧绍怖REDm萝ini枣湿型的红外测距暑仪操作方法。茎图蛋滩13-4蛾-3险近为公REDmi修ni炸胃测距仪在经纬可仪支架上的安赢置情况。测距控仪本身也有支临架，上有垂直侄制动和微动螺忍旋，可以使测拦距仪在竖直面冶内俯仰转动，猾用以瞄准测距外目酸标块赢―肌饭反光棱镜。显图亲边13-4使-4是惯为坚REDm雪ini渣墓的反光棱镜。旨2宾雹．测距仪和棱晃镜安置抱在地面点上安雷置经纬仪，其铁高度应比用于尝单纯测角时略弯低后味20cm亏游，进行对中、逝整平。从仪器仆箱中取出测距扫仪主机，将支返架上的插孔对办准经纬仪支架腹上的插栓，用杠制紧螺丝固紧邻。接好测距仪废电源。按一封下枪“讽POWER强缎”障键（开，再按枣一下为关），常仪器进行自检浪。在所测距离岭的另一端点安建置反光棱镜，起进行对中和整饭平，并使觇牌足面和棱镜对准咳测距所在点的揪方向。坛3匆燕．距离测量用迈经纬仪目镜中挎的十字丝中心由瞄准目标点上耻的规牌中心，禽读竖盘读数，戒计算垂直屑角啄a越夺。鹊上、下转动测裳距仪，使其目意镜中的十字丝漂中心对准棱镜喇中。有测距仪瞄准棱架镜后，发射的榴红外光经棱镜亲反射回来，若燃仪器接收到足君够的回光量，睛则显示窗中显汤示看“川*诞”鹿。若不显示或辆显示暗淡，则纪表示未收到回忠光，或回光量很不足，应重新召仔细瞄准。显煮示回光信号后病，按测距仪苗上轧“田MEA葛S次”爱键，进行测距誉，显示窗显示枝所测得斜距（典因为测距仪和臣棱镜一般不处欢于同一高度）燕。这样的距离松测量一般至少范进哭行妖2~3植亩次。皂当测距精度要讨求较高时（例蝇如相对精度见为钥1:1凳0000甜箭以上），则在酷测距同时应测紧定大气的气温滨和气压，进行包气象改正届。搅享4应槽．光电测距的抖成果整理馆光电测距的野情外观测沾值组S监迷还需要经过友仪器常数改正侮、气象改正和烈倾斜改正或高乖差改正，才能秃得到正确的水魂平距离渠。尘（驳1愁）仪器常数改择正影测距仪经过在吨标准长度上的花检定，得到乘液常件数百R昌垒和加常兰数悼C剥库。访R早稻的单位膨取丧mm/k粮m切，乘常数改正有值：睬（蚊2道沫）气象改正尽（努3洁拖）倾斜改正或可高差改正际光电测距时，望已用经纬仪测味定垂直疾角立a瞧速，则可按条（灭升13-4-弦2这普）式进行倾斜环改正，将斜距争化为平距。如辽果已知两端点触间的高差，则越量取仪器高与忆棱镜高后，可肤按遭（付托13-4遇-1气累）式进行高差随改正。烫5妥无．光电测距的驶精度铁光电测距中有瓦一部分误差（标例如测定相位辛差的误差等）烘对测距的影响原与距离的长短搂无关，称为常哀误差或固定误劳差心另一部分谣误差（例如气果象参数测定误咸差等）对测距萝的影响与距欺离赤D希珍成正比，称为努比例误差，其崭比例系数篇为闻b魔愉。因此，光电驾测距的误差：永普通光电测距硬仪的这两项误帖差为贴：厨a=念5mm赴,b=郑钻5mm援/km卵三、电子全站厚仪赶电子全站仪是解主要由电子经齿纬仪和光电测誉距仪组合而成性的测量仪器，凑用它可以同时骂进行角度测量凤和距离测量，碍并能完成多种纲测量计算。味由于只要一次惨安置该仪器，狐便可以完成该销测站上所有的蹄测量工作，故佩称倍为驶“害全站厦仪胖”狠间（站Tota初-stati筑on认短）。啊图母起13-4-5碌敞为两种型号的冰电子全站仪。哈电子全站仪各殿部分的作用框骂图如壮图熄农13-4-周6饭致所示。电源部羡分供给其他各招部分电源，包票括望远镜十字代丝的照明；测泥角部分相当于谎经纬仪，可以书测定水平角、枯垂直角和设置熊方位角；测距狗部分