C4 距離測量課件

1、 4 距離測量距離測量：是確定地面點位時的基本測量工作之一。方法：有鋼尺量距、視距測量和電磁波測距。鋼尺量距：是用鋼卷尺沿地面直接丈量距離，屬直接量距；視距測量：是利用經(jīng)緯儀或水準儀望遠鏡的視距絲裝置及視距標尺，按幾何光學(xué)原理進行測距；電磁波測距：是利用儀器發(fā)射及接受光波(紅外光、激光)或微波，通過測定電磁波在測線上往返傳播的時間間隔，依據(jù)傳播速度及時間確定距離，屬于電子物理測距。后兩者都屬于間接測距。特點：鋼尺量距所使用的工具簡單，但外業(yè)工作繁重，且易受地形限制，適用于平坦地區(qū)的測距。視距測量充分利用了望遠鏡的附屬功能，能克服地形障礙，操作簡便，但測距精度較低，適合于低精度的近距離測量(20

2、0m以內(nèi))。電磁波測距儀器先進，操作簡便，測距精度高，測程遠，但儀器較昂貴，一般適用于高精度遠距離測量，但目前正向近距離細部測量(如地形碎部測量)普及。 4.1 鋼尺量距量距工具：有鋼尺、標桿、測釬、垂球等。鋼尺：是鋼制的帶尺，常用鋼尺寬度約1015mm，厚度約0.4mm，長度有20m、30m、50m幾種，卷放在圓形盒內(nèi)或金屬架上。鋼尺的基本分劃為厘米，在每米及分米處有數(shù)字注記。一般鋼尺在起點處一分米內(nèi)有毫米分劃；有的鋼尺，整個尺長內(nèi)都有毫米分劃。端點尺：是以尺的最外端作為尺的零點，當(dāng)從建筑物墻邊開始丈量時使用方便。刻線尺：是以尺前端的一刻劃線作為尺的零點一、鋼尺量距的一般方法1、直線定線1）

3、、概念當(dāng)兩個地面點間的距離較長或地形起伏較大時，為量距方便起見，可分成幾段進行丈量。這種把多根標桿標定在已知直線上的工作稱為直線定線。2）、方法-目測法：二點法、趨近法、傳遞法。2、量距1）、平坦地區(qū)的距離丈量 方法：整尺法計算公式：式中： 尺段數(shù)；一鋼尺長度；不足一整尺的余長。相對誤差：要求：在平坦地區(qū)，鋼尺量距的相對誤差一般不應(yīng)大于；在量距困難地區(qū)，其相對誤差也不應(yīng)大于。當(dāng)量距相對誤差不超出上述規(guī)定時，取往、返測距離平均值作為成果。2）、傾斜地區(qū)的距離丈量（1）平量法-慎用沿傾斜地面丈量距離，當(dāng)?shù)匦纹鸱淮髸r，可將鋼尺拉平丈量。如圖4-7a，丈量由向進行，甲立于點，指揮乙將尺拉在方向上。甲

4、將尺的零點對準點，乙將尺子抬高，目估使尺子水平，然后用垂球尖將尺子末端投于地面，再插以測釬。若地面傾斜較大，尺子抬平困難，可將一尺段分成幾段來平量，（2）斜量法-推薦使用如傾斜地面的坡度均勻，可以沿傾斜坡面丈量的斜距，測出地面傾斜角，然后計算的水平距離。 二、精密量距方法精密量距精度在之間。精密量距前,應(yīng)利用經(jīng)緯儀定線。用檢定過的鋼尺丈量相鄰兩木樁間的距離。1、直線定線.經(jīng)緯儀法：-精密定線方法，有縱絲法和分中法。2、量距過程：限差：每尺段要移動鋼尺位置丈量三次,三次測得的結(jié)果的較差視不同要求而定,一般不得超過23mm,3、測量樁頂高程限差：相鄰兩樁頂往、返所測高差之差，一般不得超過±

5、;10mm；4、尺段長度的計算-成果整理1）、三項改正-尺長改正、溫度改正及傾斜改正（1）尺長改正任一尺段的尺長改正數(shù)為：表4-1中，=30.0025m，=30m，故m尺段的尺長改正為m。表4-1精密量距記錄計算表鋼尺號碼：11鋼尺膨脹系數(shù)：鋼尺檢定時溫度：20計算者：鋼尺名義長度：30m鋼尺檢定長度：30.0025鋼尺檢定時拉力：100N日期：尺段編號實測次數(shù)前尺讀數(shù)(m)后尺讀數(shù)(m)尺段長度(m)溫度()高差(m)溫度改正(mm)尺長改正(mm)傾斜改正(mm)改正后尺段長(m)129.93600.070029.866025.8(-)0.152+2.1+2.5-0.429.8694240

6、07556453500850650平均29.8652129.92300.017529.905527.6(-)0.174+2.7+2.5-0.529.910423002500503380315065平均29.9057118.97500.075018.900027.5(-)0.065+1.7+1.6-0.118.90272540545899538008108990平均18.8995總和198.2838（2）溫度改正溫度改正數(shù)為： 表4-1中，11鋼尺的膨脹系數(shù)為1.2×10-5/1，檢定時溫度為20，尺段的丈量長度為29.8652m，丈量時溫度為25.8，得：m（3）傾斜改正傾斜改正數(shù)：

7、(4-5)表4-1中m，m，代入式(4-5)得m每一尺段改正后的水平距離為(4-6)表4-1中尺段實測距離為29.8652m，m，m，m，故尺段的水平距離為m2）、計算全長將改正后的各尺段長和余長加起來，便得到距離的全長。表4-1中為往測結(jié)果，其值為198.2838m。同樣算出返測全長，設(shè)為198.2896m，平均值為198.2867m。其相對誤差為：說明：鋼尺檢定實際長度：鋼尺兩端刻劃線間的標準長度稱為鋼尺的實際長度；名義長度：尺面刻注的長度稱為名義長度；實際長度往往不等于名義長度。1、尺長方程式鋼尺在不同拉力作用下，其長度會有微小變化，故在檢定鋼尺長度或精密量距時，引伸尺子要用一定拉力。另

8、外，在不同溫度下，尺子因伸縮不同，其長度也會有相應(yīng)變化。因此，在一定拉力下，鋼尺的實際長度可以表示成溫度的函數(shù)，即尺長方程式式中 鋼尺在溫度時的實際長度； 鋼尺名義長度；尺長改正數(shù)； 鋼尺的線膨脹系數(shù)；鋼尺檢定時溫度，一般取20；鋼尺量距時溫度。2、尺長檢定的方法-比長臺、標準尺檢定三、鋼尺量距的誤差分析及注意事項1、鋼尺量距的誤差分析1）、定線誤差量距誤差為當(dāng)為30m時，若要求mm，則定線誤差應(yīng)小于0.21m，此時采用目估法容易達到。精密量距時用經(jīng)緯儀定線，可使及更小，如，僅為0.03mm。結(jié)論：一般方法可用目估法、精密方法用經(jīng)緯儀法2）、尺長誤差鋼尺必須經(jīng)過檢定以求得尺長改正數(shù)。尺長誤差具

9、有系統(tǒng)性，其引起的量距誤差與距離長度成正比。精密量距時，雖對丈量結(jié)果進行了尺長改正，但其成果中仍存在尺長誤差，因為一般尺長檢定方法的精度只能達到±0.5mm。結(jié)論：一般量距時不作尺長改正；但當(dāng)尺長改正數(shù)大于尺長時，應(yīng)作改正。3）、溫度誤差溫度改正公式，對于30m的鋼尺，溫度變化8，尺長變化為尺長的。由于用溫度計所測溫度常常是氣溫，而不是尺子本身的溫度，在夏季陽光曝曬下，兩者溫度之差可大于5。結(jié)論：量距宜在陰天進行，并應(yīng)設(shè)法測得鋼尺本身的溫度。4）、拉力誤差拉力變化所引起的尺長變化為：(4-9)式中為尺長，設(shè)為30m；為拉力誤差；為鋼的彈性模量，通常取kg/cm2；為截面積，設(shè)為0.0

10、4cm2，則。拉力變化70N，尺長將改變，結(jié)論：在一般量距中，只要保持拉力均勻即可。而對精密量距，則需使用彈簧秤控制拉力。5）、尺子不水平的誤差一般量距時，如果鋼尺不水平，總是使所量距離偏大。設(shè)尺長30m，目估尺子水平誤差約為0.44m（傾角50），由此引起的量距誤差為mm。精密量距時，測出尺段兩端高差，進行傾斜改正。設(shè)高差的測定誤差為，則由此引起的距離誤差為。欲使小于1mm，設(shè)mm，則為30mm，這樣的高差精度用水準測量是容易達到的。6）、尺子垂曲及反曲誤差鋼尺懸空丈量時，中間下垂，稱為垂曲。在凹凸不平的地面量距時，凸起的地面使鋼尺上凸，稱為反曲。為避免垂曲影響，鋼尺檢定時，應(yīng)按懸空與水平兩

11、種情況分別檢定，得出相應(yīng)的誤差方程式，量距時按實際依據(jù)相應(yīng)誤差方程式進行改正。而對于反曲誤差，設(shè)尺段中部隆起0.5m，由此引起的距離誤差達17mm，這是不能允許的。應(yīng)將尺子拉平丈量。7）、丈量誤差它包括鋼尺刻劃對點誤差、插測釬誤差及鋼尺讀數(shù)誤差等。這些誤差是因人的感官能力局限所致，具有隨機性，盡管在丈量結(jié)果中可以抵消一部分，但它們依然是鋼尺量距誤差的一項主要來源。故在量距時應(yīng)對點準確、協(xié)調(diào)配合。2、注意事項1）、鋼尺易生銹，工作結(jié)束后，應(yīng)用軟布擦去尺上的泥和水，涂上機油防銹；2）、鋼尺易折斷，如鋼尺出現(xiàn)卷曲，不可用力硬拉；3）、在人車較多地區(qū)量距時，應(yīng)有專人看護，以防尺子碾壓而折斷；4）、不得

12、將尺子沿地面拖拉，以免磨損尺面刻劃；5）、收卷鋼尺時，應(yīng)按順時針方向轉(zhuǎn)動鋼尺搖柄，切不可逆轉(zhuǎn)，以免折斷鋼尺。 4.2視距測量視距測量：是一種光學(xué)間接測距方法。它利用望遠鏡內(nèi)的視距絲裝置配合視距尺，根據(jù)幾何光學(xué)原理，同時測定兩點間的水平距離和高差的方法。特點：測定距離的相對精度為，低于直接量距；測定高差的精度低于水準測量。一、視距測量的原理1、原理2、視線水平時的視距公式式中：視距乘常數(shù)，一般為100；視距加常數(shù)，其值很小，可以忽略不計。故視線水平時高差：式中：儀器高，即儀器橫軸至測站距離；目標高，即十字絲中絲讀數(shù)。3、視線傾斜時的視距公式水平距離為：初算高差為：間的高差為：高差也可按下式計算：

13、在實際工作中，應(yīng)盡可能使目標高等于儀器高，以簡化高差的計算。二、視距測量的觀測與計算視距測量主要用于地形測量、測定測站點至地形點的水平距離及高差。其觀測步驟如下：1、在測站上安置經(jīng)緯儀，量取儀器高，精確到cm；2、用上、下視距絲在標尺上讀數(shù)，將兩數(shù)相減得視距間隔；并讀取中絲讀數(shù)值；3、使豎盤水準管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，求出豎直角。視距測量的計算可直接按式、計算平距和高差。三、視距測量誤差分析及注意事項1、視距測量的誤差分析1）、視距尺分劃誤差將產(chǎn)生系統(tǒng)性誤差。視距尺分劃誤差一般為±0.5mm，引起距離誤差為：m2）、乘常數(shù)值的誤差一般視距乘常數(shù)，但由于視距絲間距誤差、視距尺的系統(tǒng)性

14、誤差、以及儀器檢定誤差的影響，都會使值不等于100。值應(yīng)在100±0.1之內(nèi)，否則應(yīng)該改正。3）、豎直角測量誤差豎直角觀測誤差對視距測量有影響如下4）、視距絲讀數(shù)誤差視距絲讀數(shù)誤差是影響視距測量精度的重要因素。它與視距遠近及望遠鏡放大倍率有關(guān)，誤差大小視具體作業(yè)條件而定，距離越遠誤差越大，所以視距測量中要根據(jù)測圖對測量精度的要求限制最大視距。5）、視距尺傾斜所引起的誤差引起的距離相對誤差為：結(jié)論：視距尺傾斜時，對視距測量的影響不可忽視，特別在山區(qū)，地形起伏較大時，更要注意。必要時可在視距尺上附加圓水準器。6）、大氣垂直折光的影響視距尺不同部分的光線是通過不同部分的空氣層到達望遠鏡的，越接近地面的光線受折光影響越顯著。經(jīng)驗表明，