第五章距離測量

1、第五章距離測量 第五章距離測量 測量地面兩點之間的水平距離水平距離。 鋼尺量距 普通視距 光電測距 第五章距離測量 垂球垂球 鋼尺鋼尺端點尺和刻線尺端點尺和刻線尺 鋼尺鋼尺 測測釬 標桿標桿 彈簧秤彈簧秤 第五章距離測量 二、二、 鋼尺量距的一般方法鋼尺量距的一般方法 1、直線定線 標定各尺段端點在同一直線上的工作稱為直線定線直線定線。 第五章距離測量 2、平坦地面的量距 A、B兩點間的水平距離為： qnlD 式中：n 尺段數(shù)； l 鋼尺的尺長； q 不足一整尺的余長。 第五章距離測量 為了校核、提高精度，還要進行返測，用往、 返測長度之差 與全長平均數(shù) 之比，并化成 分子為1的分數(shù)來衡量距離

2、丈量的精度。這個比 值稱為相對誤差K： D 平均 D 返往 平均 DD D K 1 平坦地區(qū)鋼尺量距相對誤差不應(yīng)大于1/3000 第五章距離測量 3、傾斜地面丈量 在困難地區(qū)鋼尺量距相對誤差不應(yīng)大于1/1000 當?shù)孛嫫露容^大，不可能將整根鋼尺拉平 丈量時，則可將直線分成若干小段進行丈量。 每段的長度視坡度大小、量距的方便而定。 第五章距離測量 三、鋼尺量距精密方法（1/10000） 1、經(jīng)緯儀定線 將經(jīng)緯儀安置于A點，瞄準B點，然后在AB的視 線上用鋼尺量距，依次定出比鋼尺一整尺略短的尺 段端點1，2，。在各尺段端點打入木樁，樁頂高 出地面5cm10cm，在每個樁頂刻劃十字線，其中 一條在A

3、B方向上，另一條垂直AB方向，以其交點作 為鋼尺讀數(shù)的依據(jù)。 A1325B4 第五章距離測量 2、量距 量距是用經(jīng)過檢定的鋼尺，兩人拉尺，兩人讀 數(shù)，一人記錄及觀測溫度。 量距時由后尺手用彈簧秤控制施加于鋼尺的拉 力(30 m鋼尺，標準拉力為100 N)。前、后讀數(shù)員 應(yīng)同時在鋼尺上讀數(shù)，估讀到0.5mm。每尺段要移 動鋼尺三次不同位置，三次丈量結(jié)果的互差不應(yīng)超 過3mm，取三段丈量結(jié)果的平均值作為尺段的最后 結(jié)果。 隨之進行返測，如要進行溫度和傾斜改正，還要 觀測現(xiàn)場溫度和各樁頂高差。 第五章距離測量 經(jīng)過檢定的鋼尺長度可用尺長方程表示： 000 )(lttlllt 溫度為t時的鋼尺實際長度

4、； 鋼尺的名義長度； 尺長改正值，即溫度在 時鋼尺全長改正 數(shù)； 鋼尺膨脹系數(shù)，一般取=1.25 鋼尺檢定時的溫度； 量距時的溫度。 t l 0 l l 0 t t 105 )(10 C 0 t 四、 尺長方程 第五章距離測量 五、鋼尺量距成果整理 精密量距結(jié)果應(yīng)進行以下三項改正 1、尺長改正 2、溫度改正 l l l l d 0 lttlt)( 0 l 全長改正數(shù) 0 l 名義長度 0 l 任一尺段 鋼尺膨脹系數(shù) t 丈量時溫度 t0 標準溫度 第五章距離測量 當為斜距時應(yīng)換算成平距d，則傾斜改正值為： l l h llhlldlh 2 1 2 2 2 1 22 )1 ()( 將上式 項展開

5、成級數(shù)： 2 1 2 2 )1 ( l h 3 42 4 4 2 2 82 1) 82 1 ( l h l h l h l h llh 取第一項 l h l h 2 2 3.傾斜改正 每一尺段改正后的水平距離為： htd lllld 第五章距離測量 例題：用尺長方程為例題：用尺長方程為 的鋼尺實測的鋼尺實測A AB B尺段（如圖），長度尺段（如圖），長度 l l=29.896m,A=29.896m,A、B B兩點間高差兩點間高差h=0.272m,h=0.272m,測量時測量時 的溫度的溫度t=25.8t=25.8C,C,試求試求A AB B尺段的水平距離。尺段的水平距離。 mCtCmmlt30

6、)20(1025.10025.030 015 解解：1 1）尺長改正）尺長改正 mml l l l d 0025.0)896.29 30 0025.0 ( 0 第五章距離測量 3 3）傾斜改正）傾斜改正 4 4）A-BA-B尺段水平距離尺段水平距離 m m m l h l h 0012.0 896.292 )272.0( 2 22 mlllld htd 900.29 2 2）溫度改正）溫度改正 m mCCC lttlt 0022.0 896.29)208.25(1025.1 )( 00105 0 第五章距離測量 六、鋼尺量距誤差及注意事項六、鋼尺量距誤差及注意事項 1、尺長誤差 2、溫度誤差

7、3、拉力誤差 4、鋼尺傾斜誤差 5、定線誤差 6、丈量誤差 返回 第五章距離測量 普通視距測量的精 度一般為1/2001/300， 但由于操作簡便，不受 地形起伏限制，可同時 測定距離和高差，被廣 泛用于測距精度要求不 高的地形測量中。 第五章距離測量 一、普通視距測量原理 視距測量是視距測量是 利用利用視距絲視距絲配配 合合標尺標尺讀數(shù)來讀數(shù)來 完成的。完成的。 望遠鏡十字絲環(huán)望遠鏡十字絲環(huán) 視距絲視距絲 第五章距離測量 對于倒像望遠鏡：下絲在標尺上的讀數(shù)為a， 上絲在標尺上的讀數(shù)為b， 視距間隔 l（l=a-b）， 則水平距離D有： K l D l D 2 2 1 1 h2 固定值固定值

8、（約（約34342323） 1 a 2 a 1 b 2 b 1 v 2 v l2 l1 1 2 A D1 D2 i h2 、視距測量原理 通常情況下k=100 lKlD100 第五章距離測量 視準軸水平時的視準軸水平時的視距視距公式為：公式為： lKlD100 測站點到立尺點的測站點到立尺點的高差高差為：為： vih i 儀器高，是樁頂?shù)絻x器水儀器高，是樁頂?shù)絻x器水 平軸的高度；平軸的高度； v 中絲在標尺上的讀數(shù)。中絲在標尺上的讀數(shù)。 l1 2 a 2 b 2 v l2 2 h2 1 1 a 1 b 1 v D1 D2 A i h2 第五章距離測量 圖中圖中 bboaao 90obboaa

9、設(shè)設(shè)ablbal,則則 cos coscos l obaobooal o A i D a a b B v b L h 原理： 第五章距離測量 傾斜距離傾斜距離L為：為： cosKllKL 2 coscosKlLD viKlh viDh 2sin 2 1 tan 或或 o A i D a a b B v b L h 計算： 水平距離水平距離D為：為： 高差高差h為：為： 第五章距離測量 例題：例題：如上圖，在如上圖，在A點量取經(jīng)緯儀高度點量取經(jīng)緯儀高度i=1.400m，望遠，望遠 鏡照準鏡照準B點標尺，中絲、上絲、下絲讀數(shù)分別為點標尺，中絲、上絲、下絲讀數(shù)分別為v=1.400m， b=1.242

10、m，a=1.558m，=3=32727 ,試求試求A、B兩點間的水兩點間的水 平距離和高差。平距離和高差。 解：解：1）尺間距）尺間距 2）水平距離）水平距離 3）高差）高差 mmbal316.0)242.1558.1( mmKlD49.31723cos316. 0100cos 22 m mmm viDh 90.1 40.140.1723tan49.31 tan 第五章距離測量 4、 視距測量誤差及注意事項 此外還有：標尺分劃誤差、豎直角觀測誤差、此外還有：標尺分劃誤差、豎直角觀測誤差、 視距常數(shù)誤差等。視距常數(shù)誤差等。 視距測量差視距測量差 返回 第五章距離測量 電磁波測距儀是用電磁波（光波

11、或微波）作為 載波傳輸測距信號以測量兩點間距離的一種方法。 電磁波測距儀的分類： 1、光電測距儀 （可見光、紅外光、激光） 2、微波測距儀 （無線電波、微波） 紅外測距儀紅外測距儀 第五章距離測量 電磁波測距儀的優(yōu)點： 1、測程遠、精度高。 2、受地形限制少等優(yōu)點。 3、作業(yè)快、工作強度低。 第五章距離測量 光電測距儀是通過測量光波在待測距離D上 往、返傳播的時間t2D，計算待測距離D： 式中：式中：c 光波在空氣中的傳播速度光波在空氣中的傳播速度D2 2 1 ctD 一、測距原理 第五章距離測量 二、測距方法 光電測距儀按照t2D的不同測量方式， 可分為： 脈沖式（直接測定時間） 相位式（間

12、接測定時間） 第五章距離測量 1、脈沖式 脈沖式光電測距儀是將發(fā)射光波的光強調(diào)制成 一定頻率的尖脈沖，通過測量發(fā)射的尖脈沖在待測 距離上往返傳播的時間來計算距離。 脈沖測距原理圖 0 02 f q qTt D ：脈沖的振蕩頻率 0 f q：計數(shù)器計得的時鐘 脈沖個數(shù) 計數(shù)器只能記憶整數(shù)個時鐘脈沖，不 足一周期的時間被丟掉了。測距精度較 低，一般在“米”級，最好的達“分米” 級。 第五章距離測量 2、相位式 相位式光電測距儀是將發(fā)射光強調(diào)制成 正弦波的形式，通過測量正弦光波在待測距 離上往、返傳播的相位移來解算時間。 將返程的正弦波以棱鏡站為中心對稱 展開后的圖形： N2 第五章距離測量 由于

13、D2 2 tft，所以 f N t 2 2 ）（NN 2 ) 2 ( 2 N f c D 則： 式中 ， 2 N 10 N m103C 8 取，則不同的調(diào)制頻率對應(yīng)的 測尺長見下表： 調(diào)制頻率 測尺長 2 Z MH15 Z MH5 . 7 Z MH5 . 1 Z KH150 Z KH75 10m20m100m1km 2km 調(diào)制頻率越大，測尺長度越短。 第五章距離測量 相位式測距儀的基本工作原理圖： 1、由發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射一個調(diào)制光波，同時至檢相器； 2、調(diào)制光波在待測距離上傳播，反射鏡反射后，經(jīng)接 收系統(tǒng)進入檢相器； 3、檢相器將發(fā)射信號與接收信號進行相位比較，測出 相位差 ； 4、每改變頻率f

14、 后的調(diào)制光波，測出一個 ，組合后經(jīng) 微處理器計算顯示結(jié)果。 第五章距離測量 三、測程及測距儀的精度： 1、測程：測距儀一次所能測的最遠距離。 短程測距儀 測程小于5km； 中程測距儀 測程在5km-30km； 遠程測距儀 測程在30km以上。 第五章距離測量 2、測距儀的精度：、測距儀的精度： )10( 6 bDamD 式中：式中：mD 測距中誤差，單位為測距中誤差，單位為mm； a 固定誤差，單位為固定誤差，單位為mm； b 比例誤差；比例誤差； D 以以km為單位的距離。為單位的距離。 RED mini短程紅外測距儀的精度為短程紅外測距儀的精度為 當距離D為0.6km時，測距精度是測距精

15、度是mD=5.3mm。 ( 通常寫作通常寫作ppm) )1055( 6 Dmmm D 6 10 第五章距離測量 四、RED mini紅外測距儀 各種反射棱鏡各種反射棱鏡 經(jīng)緯儀與測距儀配接經(jīng)緯儀與測距儀配接 測距儀功能鍵盤測距儀功能鍵盤 1、儀器簡介： 第五章距離測量 經(jīng)緯儀瞄準覘牌中心的視線與測距儀瞄 準反射棱鏡中心的視線保持平行。 調(diào)整經(jīng)緯儀望遠鏡，使十字 絲對 準反射棱鏡的覘牌中心 調(diào)整測距儀望遠鏡，使十字絲對準反射棱鏡中心 第五章距離測量 2、距離計算：、距離計算： 1 1）儀器常數(shù)改正）儀器常數(shù)改正（測距儀的乘常數(shù)測距儀的乘常數(shù)R和加常數(shù)和加常數(shù)K） 加常數(shù)加常數(shù)K=L L （mm）

16、 乘常數(shù)乘常數(shù)R的單位是的單位是mm/km 對于觀測值為對于觀測值為L 的距離，其常數(shù)改正值為：的距離，其常數(shù)改正值為： LRKL k 第五章距離測量 2 2）氣象改）氣象改 正正 RED mini測距儀的氣象改正公式為：測距儀的氣象改正公式為： L t P L t 003661.01 3872.0 96.278 式中：式中：L Lt t氣象改正值，單位為氣象改正值，單位為mm； P測站氣壓，單位為測站氣壓，單位為mmHg， 1 mmHg=133.322Pa； t測站溫度，單位為測站溫度，單位為C C； L L距離，單位為距離，單位為km km 。 第五章距離測量 3 3） 傾斜改正傾斜改正

17、cosLD L L經(jīng)過常數(shù)改正和氣象改正后的斜距；經(jīng)過常數(shù)改正和氣象改正后的斜距； 經(jīng)緯儀測定的測線豎直角。經(jīng)緯儀測定的測線豎直角。 第五章距離測量 五、光電測距的注意事項 (1)(1) 防止日曬雨淋，在儀器使用和運輸中應(yīng)注意防震。防止日曬雨淋，在儀器使用和運輸中應(yīng)注意防震。 (2)(2) 嚴防陽光及強光直射物鏡，以免損壞光電器件。嚴防陽光及強光直射物鏡，以免損壞光電器件。 (3)(3) 儀器長期不用時，應(yīng)將電池取出。儀器長期不用時，應(yīng)將電池取出。 (4)(4) 測線應(yīng)離開地面障礙物一定高度，避免通過發(fā)熱體測線應(yīng)離開地面障礙物一定高度，避免通過發(fā)熱體 和較寬水面上空，避開強電磁場干擾的地方。和

18、較寬水面上空，避開強電磁場干擾的地方。 (5)(5) 鏡站的后面不應(yīng)有反光鏡和強光源等背景干擾。鏡站的后面不應(yīng)有反光鏡和強光源等背景干擾。 (6)(6) 應(yīng)在大氣條件比較穩(wěn)定和通視良好的條件下觀測。應(yīng)在大氣條件比較穩(wěn)定和通視良好的條件下觀測。 返回 第五章距離測量 確定直線與確定直線與標準方向標準方向之間的水平角度稱為之間的水平角度稱為 直線定向。直線定向。 標標 準準 方方 向向 真子午線方向真子午線方向 磁子午線方向磁子午線方向 坐標縱軸方向坐標縱軸方向 第五章距離測量 1、真子午線方向 通過地球表面某通過地球表面某 點的點的真子午線的切線真子午線的切線 方向方向，稱為該點的真，稱為該點的

19、真 子午線方向。子午線方向。 真子午線的切線方向真子午線的切線方向 P1 P2 第五章距離測量 真子午線方向 是用天文測量方 法或用陀螺經(jīng)緯 儀測定的。 陀螺儀陀螺儀GP1-2AGP1-2A 第五章距離測量 2磁子午線方向 磁子午線方向是磁 針在地球磁場的作用 下，磁針自由靜止時 其軸線所指的方向。 A P P P P北極北極 P P 磁北極磁北極 第五章距離測量 磁子午線方向可用羅盤儀測定。磁子午線方向可用羅盤儀測定。 DQL-1DQL-1型森林羅盤儀型森林羅盤儀 DQL-1BDQL-1B型森林羅盤儀型森林羅盤儀 第五章距離測量 3坐標縱軸方向 我國采用高斯平面直 角坐標系，6帶或3帶 都以

20、該帶的中央子午線為 坐標縱軸，因此取坐標縱 軸方向作為標準方向。 x y o P1 P2 高斯平面直角坐標系高斯平面直角坐標系 第五章距離測量 1、方位角 1）方位角的定義 從直線起點的標準方向 北端起，順時針方向量至直 線的水平夾角，稱為該直線 的方位角；其角值范圍為 0 360。 1 2 標準方向北端標準方向北端 方位角方位角 2 2 2 2 2 第五章距離測量 標標 準準 方方 向向 真子午線方向真子午線方向 磁子午線方向磁子午線方向 坐標縱軸方向坐標縱軸方向 真方位角（真方位角（A） 磁方位角（磁方位角（Am） 坐標方位角（坐標方位角（ ） 2 磁北磁北 真北真北 坐標北坐標北 Am

21、A 1 第五章距離測量 由于地面各點的真北由于地面各點的真北 （或磁北）方向互不平（或磁北）方向互不平 行，用真（磁）方位角行，用真（磁）方位角 表示直線方向會給方位表示直線方向會給方位 角的推算帶來不便，所角的推算帶來不便，所 以以在一般測量工作中，在一般測量工作中， 常采用坐標方位角來表常采用坐標方位角來表 示直線方向示直線方向。 x y o P1 P2 坐標北與真北的關(guān)系坐標北與真北的關(guān)系 第五章距離測量 2）幾種方位角之間的關(guān)系 m AA A m A 2 磁北磁北 真北真北 坐標北坐標北 Am A 1 磁偏角真北方向與磁北方向之間的夾角； 子午線收斂角真北方向與坐標北方向之間的夾角。 當磁北方向或坐標北方向偏于真北方向東側(cè)時， 和為正；偏于西側(cè)時， 和為負。 第五章距離測量 3 3）正、反坐標方位角）正、反坐標方位角 直線直線1-2 1-2 ：點：點1 1是起點，點是起點，點2 2是終點