長安大學(xué)數(shù)字測圖第5章 (距離測量)

1、5.6 距離測量距離測量一、距離測量概述一、距離測量概述1、距離的概念、距離的概念 測量地面兩點(diǎn)間的水平距離是確定地面點(diǎn)位的基本測量工作測量地面兩點(diǎn)間的水平距離是確定地面點(diǎn)位的基本測量工作之一。之一。地面上兩點(diǎn)間的距離地面上兩點(diǎn)間的距離 這兩點(diǎn)沿鉛垂線方向在大地水準(zhǔn)面上投影點(diǎn)間的弧長。在這兩點(diǎn)沿鉛垂線方向在大地水準(zhǔn)面上投影點(diǎn)間的弧長。在測區(qū)面積不大的情況下，可用水平面代替水準(zhǔn)面。測區(qū)面積不大的情況下，可用水平面代替水準(zhǔn)面。水平距離水平距離 兩點(diǎn)間連線投影在水平面上的長度。兩點(diǎn)間連線投影在水平面上的長度。主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院傾斜距離傾斜距離不在同

2、一水平面上的兩點(diǎn)間連線的長度。不在同一水平面上的兩點(diǎn)間連線的長度。2、距離測量的方法、距離測量的方法l 鋼尺量距鋼尺量距l(xiāng) 視距測量視距測量l 光電測距光電測距l(xiāng) GPS測距測距 可根據(jù)不同的測距精度要求和作業(yè)條件（儀器、地形）可根據(jù)不同的測距精度要求和作業(yè)條件（儀器、地形）選用測距方法。選用測距方法。主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院二、鋼尺量距二、鋼尺量距1、鋼尺量距、鋼尺量距定線定線（經(jīng)緯儀定線）（經(jīng)緯儀定線）量距量距（拉尺、讀數(shù)、記錄）（拉尺、讀數(shù)、記錄）測定高差測定高差（用于改平）（用于改平）成果整理成果整理 （尺長改正、溫度改正、傾斜改正尺長改正

3、、溫度改正、傾斜改正）2、尺長方程式與鋼尺檢定、尺長方程式與鋼尺檢定在一定的拉力下，鋼尺長度與溫度的函數(shù)關(guān)系，其形式為：在一定的拉力下，鋼尺長度與溫度的函數(shù)關(guān)系，其形式為：主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院000)(LttLLL實(shí)際長度名義長度尺長改正數(shù) 膨脹系數(shù)測距時(shí)溫度檢定時(shí)的溫度AB123檢定方法：已知長度檢定方法：已知長度L0，實(shí)測結(jié)果，實(shí)測結(jié)果L測測，同時(shí)記錄溫度同時(shí)記錄溫度t0，尺長改正數(shù)為尺長改正數(shù)為 測LL0L舉例舉例鋼尺長鋼尺長 30米米基線長基線長 29.9854米米實(shí)測實(shí)測 29.9874 米米溫度溫度 28C尺長方程式為尺長方程式為

4、l =30 + (-0.0020 ) + 301.25 10-5 ( t 28 )三、視距測量三、視距測量1.概述概述視距測量是一種根據(jù)幾何光學(xué)原理，用簡便的操作方法即能視距測量是一種根據(jù)幾何光學(xué)原理，用簡便的操作方法即能迅速測出兩點(diǎn)間距離的方法。迅速測出兩點(diǎn)間距離的方法。視線水平時(shí)，視距測量測得的是視線水平時(shí)，視距測量測得的是水平距離水平距離。如果視線是傾斜。如果視線是傾斜的，為求得水平距離，還應(yīng)測出的，為求得水平距離，還應(yīng)測出豎角豎角。有了豎角，也可以求。有了豎角，也可以求得測站至目標(biāo)的得測站至目標(biāo)的高差高差。所以說視距測量也是一種能同時(shí)測得。所以說視距測量也是一種能同時(shí)測得兩點(diǎn)之間的距離

5、和高差的測量方法。兩點(diǎn)之間的距離和高差的測量方法。 普通視距測量普通視距測量測距簡單，作業(yè)方便，觀測速度快，一般測距簡單，作業(yè)方便，觀測速度快，一般不受地形條件的限制。但測程較短，測距精度較低。目前，不受地形條件的限制。但測程較短，測距精度較低。目前，僅用于水準(zhǔn)測量中的僅用于水準(zhǔn)測量中的視線長度測量視線長度測量和和常規(guī)測圖中距離的測量常規(guī)測圖中距離的測量。主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院klClpfD plfCD 34 3822ptgflfp Ap十字絲面十字絲面儀器中心儀器中心DBNMC2. 普通視距測量的原理普通視距測量的原理（1）視線水平時(shí)的視距公式

6、）視線水平時(shí)的視距公式令令 ，則有：，則有： 式中，式中，K為視距乘常數(shù)，為視距乘常數(shù)，C為視距加常數(shù)。設(shè)計(jì)制造儀器時(shí)，為視距加常數(shù)。設(shè)計(jì)制造儀器時(shí)，通常使通常使K = 100，C接近于零。由此，視線水平時(shí)的視距計(jì)算公接近于零。由此，視線水平時(shí)的視距計(jì)算公式為式為flpfDfCpfK，CKlDlD100主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院（2）視線傾斜時(shí)的視距公式）視線傾斜時(shí)的視距公式當(dāng)視線傾斜時(shí)，由于視線不垂直于視距尺，所以不能用前式當(dāng)視線傾斜時(shí)，由于視線不垂直于視距尺，所以不能用前式計(jì)算視距。計(jì)算視距。cosKllKL主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：

7、長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院viKlh2sin212cosKlD 2coscosKlLDihvh2sin21sinKlDh主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院經(jīng)緯儀地形測圖常用計(jì)算公式四、光電測距四、光電測距1. 電磁波測距概述電磁波測距概述l 電磁波測距基本原理電磁波測距基本原理 電磁波測距的基本原理是通過測定電磁波在待測距離兩端點(diǎn)電磁波測距的基本原理是通過測定電磁波在待測距離兩端點(diǎn)間往返一次的傳播時(shí)間間往返一次的傳播時(shí)間t，利用電磁波在大氣中的傳播速度，利用電磁波在大氣中的傳播速度c，來計(jì)算兩點(diǎn)間的距離。來計(jì)算兩點(diǎn)間的距離。ctD21主講：王騰軍主講：

8、王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院l 電磁波測距的優(yōu)點(diǎn)電磁波測距的優(yōu)點(diǎn) 與傳統(tǒng)量距方法比較，電磁波測距具有與傳統(tǒng)量距方法比較，電磁波測距具有測程遠(yuǎn)、精度高、測程遠(yuǎn)、精度高、操作簡便、作業(yè)速度快和勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)操作簡便、作業(yè)速度快和勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。l 電磁波測距儀的分類電磁波測距儀的分類（1）按載波分類：微波測距儀、光電測距儀）按載波分類：微波測距儀、光電測距儀（2）按測程分類：遠(yuǎn)程、中程和短程測距儀）按測程分類：遠(yuǎn)程、中程和短程測距儀（3）按載波數(shù)分類：單波、雙波和三波測距儀）按載波數(shù)分類：單波、雙波和三波測距儀（4）按發(fā)射目標(biāo)分類：無合作目標(biāo)、合作目標(biāo)和有源反射器）按發(fā)

9、射目標(biāo)分類：無合作目標(biāo)、合作目標(biāo)和有源反射器 主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院（5）按精度分類：）按精度分類：電磁波測距儀的精度公式電磁波測距儀的精度公式DbamD主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院a為儀器標(biāo)稱精度的固定誤差，以為儀器標(biāo)稱精度的固定誤差，以mm為單位；為單位；b為儀器標(biāo)稱精度的比例誤為儀器標(biāo)稱精度的比例誤差，以差，以mm/Km為單位；為單位；D為測距邊長度，以為測距邊長度，以Km為單位。為單位。當(dāng)當(dāng)D為為km時(shí)，時(shí)，mD為為1km的測距中誤差按此指標(biāo)，我國現(xiàn)行城市測量規(guī)的測距中誤差按此指標(biāo)，我國現(xiàn)行城市測

10、量規(guī)范將測距儀分為兩級，即范將測距儀分為兩級，即 級：級： mD5mm 級：級： 5mmmD10mm 2. 脈沖式光電測距儀脈沖式光電測距儀 脈沖式光電測距是通過直接測定光脈沖在測線上往返傳播脈沖式光電測距是通過直接測定光脈沖在測線上往返傳播的時(shí)間的時(shí)間t，并求得所測距離。，并求得所測距離。光脈沖發(fā)射器光脈沖接收器電子門時(shí)標(biāo)振蕩器計(jì)數(shù)及顯示部分主波脈沖回波脈沖取樣棱鏡TntD2n脈沖個(gè)數(shù)；T時(shí)標(biāo)振蕩周期主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院l l表示在時(shí)間間隔表示在時(shí)間間隔T T內(nèi)光脈沖往返所走的一個(gè)單位距離由此，內(nèi)光脈沖往返所走的一個(gè)單位距離由此，計(jì)數(shù)系統(tǒng)每記

11、錄一個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖，就等于記錄一個(gè)單位距離計(jì)數(shù)系統(tǒng)每記錄一個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖，就等于記錄一個(gè)單位距離l，由于測距儀中由于測距儀中l(wèi)值是預(yù)先設(shè)定的（如：值是預(yù)先設(shè)定的（如：0.1m0.1m）。因此計(jì)數(shù)系統(tǒng)）。因此計(jì)數(shù)系統(tǒng)就可直接將待測距離用數(shù)碼管顯示出來。就可直接將待測距離用數(shù)碼管顯示出來。目前脈沖式測距儀，一般用固體激光器發(fā)射出高頻率的光脈目前脈沖式測距儀，一般用固體激光器發(fā)射出高頻率的光脈沖，因而這類儀器可以不用沖，因而這類儀器可以不用合作目標(biāo)合作目標(biāo)（如反射器），直接用（如反射器），直接用被測目標(biāo)對光脈沖產(chǎn)生的漫反射進(jìn)行測距，在地形測量中可被測目標(biāo)對光脈沖產(chǎn)生的漫反射進(jìn)行測距，在地形測量中可實(shí)現(xiàn)無人跑

12、尺，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，特別是實(shí)現(xiàn)無人跑尺，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，特別是在懸崖陡壁的地方進(jìn)行地形測量，此種儀器更具有實(shí)用意義。在懸崖陡壁的地方進(jìn)行地形測量，此種儀器更具有實(shí)用意義。lnnTcD21主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院 3. 相位式光電測距儀相位式光電測距儀（1）相位法測距的基本原理）相位法測距的基本原理相位式光電測距是通過測量調(diào)制光在測線上往返傳播所產(chǎn)生相位式光電測距是通過測量調(diào)制光在測線上往返傳播所產(chǎn)生的相位移來求出距離的相位移來求出距離D。 光 源調(diào)制器 接收器 相位計(jì) 顯示器主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安

13、大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院2N2ABA)2(22NN)2(122NfftD)(2)2(2NNNfcD主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院 由于測距儀中的相位計(jì)只能由于測距儀中的相位計(jì)只能測定不足一個(gè)整周期的相位移尾測定不足一個(gè)整周期的相位移尾數(shù)，而無法測定整周期數(shù)數(shù)，而無法測定整周期數(shù)，因此使上式產(chǎn)生多值解，距離，因此使上式產(chǎn)生多值解，距離D無無法確定。法確定。（2）N值的確定值的確定l N 0，被測距離小于半波長即可求出唯一確定的距離，被測距離小于半波長即可求出唯一確定的距離D。但，由于測相精度是一定的，這樣將導(dǎo)致測距精度的降低。但，由于測相精度是一定的，

14、這樣將導(dǎo)致測距精度的降低。l 采用采用一組頻率配合測距，即采用高頻率保證測距精度，采一組頻率配合測距，即采用高頻率保證測距精度，采用低頻率保證測程。用低頻率保證測程。但這將使電路中的放大器的增益和相對但這將使電路中的放大器的增益和相對穩(wěn)定性難以一致。穩(wěn)定性難以一致。頻率/MHz151.50.150.0150.0015距 離/m10100100010000100000精 度/m0.010.1110100主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院設(shè)用二個(gè)頻率設(shè)用二個(gè)頻率f1和和f2分別測量同一距離分別測量同一距離D，則由相位測距距離，則由相位測距距離計(jì)算公式得：計(jì)算公式

15、得：將上列二式聯(lián)立得：將上列二式聯(lián)立得：1112NNDcf2222NNDcf)(2121212NNfcD2112fff2112NNN2112NNN主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院頻率MHz差頻頻率MHz測程m舉 例相應(yīng)距離m1056785.6780.9f11.51001111456745.670.99f10.15100022223456345.60.999f10.015100003333234523450.9999f10.00151000004444123412340iNiN1151f4 全反射棱鏡全反射棱鏡 激光測距儀、紅外測距儀在距離測量時(shí)的反射器，有

16、光激光測距儀、紅外測距儀在距離測量時(shí)的反射器，有光學(xué)玻璃精心磨制成的四面體。學(xué)玻璃精心磨制成的四面體。主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院5 紅外測距儀及其使用紅外測距儀及其使用 紅外測距儀紅外測距儀按其照準(zhǔn)目標(biāo)的方式可以分成帶望遠(yuǎn)鏡和不按其照準(zhǔn)目標(biāo)的方式可以分成帶望遠(yuǎn)鏡和不帶望遠(yuǎn)鏡的兩種。帶望遠(yuǎn)鏡的兩種。 下圖是南方測繪公司生產(chǎn)的下圖是南方測繪公司生產(chǎn)的ND3000紅外相位式測距儀。紅外相位式測距儀。主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院6 距離測量距離測量 將測距儀和反射鏡分別安置在測線兩端，仔細(xì)地對中。將測距儀和反射鏡分別

17、安置在測線兩端，仔細(xì)地對中。接通測距儀電源，然后照準(zhǔn)反射鏡，開始測距。接通測距儀電源，然后照準(zhǔn)反射鏡，開始測距。 為防止出現(xiàn)粗差和減少照準(zhǔn)誤差的影響，可進(jìn)行若干個(gè)為防止出現(xiàn)粗差和減少照準(zhǔn)誤差的影響，可進(jìn)行若干個(gè)測回的觀測。這里一測回的含義是指照準(zhǔn)目標(biāo)一次，讀數(shù)測回的觀測。這里一測回的含義是指照準(zhǔn)目標(biāo)一次，讀數(shù)24次。一測回內(nèi)讀數(shù)次數(shù)可根據(jù)儀器讀數(shù)出現(xiàn)的離散程次。一測回內(nèi)讀數(shù)次數(shù)可根據(jù)儀器讀數(shù)出現(xiàn)的離散程度和大氣透明度作適當(dāng)增減。根據(jù)不同精度要求和測量規(guī)度和大氣透明度作適當(dāng)增減。根據(jù)不同精度要求和測量規(guī)范的規(guī)定確定測回?cái)?shù)。往、返測回?cái)?shù)各占總測回?cái)?shù)的一半，范的規(guī)定確定測回?cái)?shù)。往、返測回?cái)?shù)各占總測回

18、數(shù)的一半，精度要求不高時(shí)，只作單向觀測。精度要求不高時(shí)，只作單向觀測。 主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院 測距讀數(shù)值記入手簿中，接著讀取豎盤讀數(shù)，記入手簿的測距讀數(shù)值記入手簿中，接著讀取豎盤讀數(shù)，記入手簿的相應(yīng)欄內(nèi)。測距時(shí)尚應(yīng)由溫度計(jì)讀取大氣溫度值，由氣壓相應(yīng)欄內(nèi)。測距時(shí)尚應(yīng)由溫度計(jì)讀取大氣溫度值，由氣壓計(jì)讀取氣壓值（計(jì)讀取氣壓值（若計(jì)算兩點(diǎn)間高差，還必須量取儀器高和若計(jì)算兩點(diǎn)間高差，還必須量取儀器高和鏡高鏡高）。觀測完畢可按氣溫和氣壓進(jìn)行氣象改正，按測線）。觀測完畢可按氣溫和氣壓進(jìn)行氣象改正，按測線的豎角值進(jìn)行傾斜校正，最后求得測線的水平距離。的豎角值進(jìn)

19、行傾斜校正，最后求得測線的水平距離。 測距時(shí)應(yīng)避免各種不利因素影響測距精度，如避開發(fā)熱物體測距時(shí)應(yīng)避免各種不利因素影響測距精度，如避開發(fā)熱物體（散熱塔、煙囪等）的上空及附近，安置測距儀的測站應(yīng)（散熱塔、煙囪等）的上空及附近，安置測距儀的測站應(yīng)避開受電磁場干擾，距高壓線應(yīng)大于避開受電磁場干擾，距高壓線應(yīng)大于5m，測距時(shí)的視線背，測距時(shí)的視線背景部分不應(yīng)有反光物體等。要嚴(yán)格防止陽光直射測距儀的景部分不應(yīng)有反光物體等。要嚴(yán)格防止陽光直射測距儀的照準(zhǔn)頭，以免損壞儀器。照準(zhǔn)頭，以免損壞儀器。 主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院7 測距成果整理測距成果整理 電磁波測距是

20、在地球自然表面上進(jìn)行的，所得長度是含有誤電磁波測距是在地球自然表面上進(jìn)行的，所得長度是含有誤差的傾斜距離，必須將此距離化算為標(biāo)石間的水平距離。因差的傾斜距離，必須將此距離化算為標(biāo)石間的水平距離。因而要進(jìn)行一系列改正計(jì)算。這些改正計(jì)算大致可分為三類：而要進(jìn)行一系列改正計(jì)算。這些改正計(jì)算大致可分為三類：l 儀器系統(tǒng)誤差改正，包括加儀器系統(tǒng)誤差改正，包括加常數(shù)改正常數(shù)改正、乘常數(shù)改正乘常數(shù)改正和和周期周期誤差改正誤差改正。l 大氣折射率變化所引起的誤差改正。大氣折射率變化所引起的誤差改正。l 歸算改正，包括歸算改正，包括傾斜改正傾斜改正、歸算到參考橢球面上的改正歸算到參考橢球面上的改正（簡稱歸算改正

21、）、（簡稱歸算改正）、投影到高斯平面上的改正投影到高斯平面上的改正（簡稱為投影（簡稱為投影改正），如果有偏心觀測的成果，還要進(jìn)行改正），如果有偏心觀測的成果，還要進(jìn)行歸心改正歸心改正。對于。對于較長距離（例如較長距離（例如10km以上），有時(shí)還要加入以上），有時(shí)還要加入波道彎曲改正波道彎曲改正。 主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院 某些類型的測距儀，通過設(shè)置比例因子，在一定范圍內(nèi)可某些類型的測距儀，通過設(shè)置比例因子，在一定范圍內(nèi)可自動(dòng)進(jìn)行一些改正及計(jì)算。例如自動(dòng)進(jìn)行一些改正及計(jì)算。例如Wild廠生產(chǎn)的廠生產(chǎn)的DJ20等紅外等紅外測距儀。測距儀。 下面討論對短

22、程光電測距儀測定的距離進(jìn)行改正計(jì)算。下面討論對短程光電測距儀測定的距離進(jìn)行改正計(jì)算。（1）加常數(shù)改正）加常數(shù)改正 DDKiKv主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院 由于測距儀的距離起算中心與儀器的安置中心不一致，以及反射由于測距儀的距離起算中心與儀器的安置中心不一致，以及反射鏡等效反射面與反射鏡安置中心不一致，使儀器測得距離與所要測鏡等效反射面與反射鏡安置中心不一致，使儀器測得距離與所要測定的實(shí)際距離不相等，其差數(shù)與所測距離長短無關(guān)，稱為測距儀的定的實(shí)際距離不相等，其差數(shù)與所測距離長短無關(guān)，稱為測距儀的加常數(shù)。加常數(shù)。 當(dāng)測距儀和反射鏡構(gòu)成固定的一套設(shè)備后，其

23、加常數(shù)可測出。由當(dāng)測距儀和反射鏡構(gòu)成固定的一套設(shè)備后，其加常數(shù)可測出。由于加常數(shù)為一固定值，可預(yù)置在儀器中，使之測距時(shí)自動(dòng)加以改正。于加常數(shù)為一固定值，可預(yù)置在儀器中，使之測距時(shí)自動(dòng)加以改正。但是儀器在使用一段時(shí)間以后，此加常數(shù)可能會有變化，應(yīng)進(jìn)行檢但是儀器在使用一段時(shí)間以后，此加常數(shù)可能會有變化，應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，測出加常數(shù)的變化值（稱為剩余加常數(shù)），必要時(shí)可對觀測成驗(yàn)，測出加常數(shù)的變化值（稱為剩余加常數(shù)），必要時(shí)可對觀測成果加以改正。果加以改正。 DDKKKvi主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院（2）乘常數(shù)改正）乘常數(shù)改正 測距儀在使用過程中，實(shí)際的調(diào)制光頻率

24、與設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)測距儀在使用過程中，實(shí)際的調(diào)制光頻率與設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)頻率之間有偏差時(shí)，將會影響測距成果的精度，其影響頻率之間有偏差時(shí)，將會影響測距成果的精度，其影響與距離的長度成正比。與距離的長度成正比。 實(shí)測距離以實(shí)測距離以km為單位；為單位；R單位為單位為mm/km。 乘常數(shù)可通過一定的檢測方法求得，必要時(shí)可對觀測成乘常數(shù)可通過一定的檢測方法求得，必要時(shí)可對觀測成果進(jìn)行改正。如果有小型頻率計(jì)，直接測定實(shí)際工作頻果進(jìn)行改正。如果有小型頻率計(jì)，直接測定實(shí)際工作頻率，就可方便地求得乘常數(shù)改正值。率，就可方便地求得乘常數(shù)改正值。 標(biāo)實(shí)fff實(shí)ffR實(shí)DRD主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安

25、大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院（3）氣象改正）氣象改正光的傳播速度受大氣狀態(tài)（溫度、氣壓、濕度）的影響。儀光的傳播速度受大氣狀態(tài)（溫度、氣壓、濕度）的影響。儀器制造時(shí)只能選取某個(gè)大氣狀態(tài)（假定大氣狀態(tài)，設(shè)其折射器制造時(shí)只能選取某個(gè)大氣狀態(tài)（假定大氣狀態(tài)，設(shè)其折射率為率為nr ）來定出調(diào)制光的波長，而實(shí)際測距時(shí)的大氣狀態(tài)）來定出調(diào)制光的波長，而實(shí)際測距時(shí)的大氣狀態(tài)（設(shè)其折射率為（設(shè)其折射率為n）一般不會與假定狀態(tài)相同，因而使測尺）一般不會與假定狀態(tài)相同，因而使測尺長度發(fā)生變化，使得測距成果中含有系統(tǒng)誤差，所以必須加長度發(fā)生變化，使得測距成果中含有系統(tǒng)誤差，所以必須加氣象改正。氣象改正。tnCD21nnDn

26、nntCnntCD21212主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院對對n微分微分設(shè)斜距為設(shè)斜距為D，大氣改正后的斜距為，大氣改正后的斜距為D，大氣改正數(shù)為，大氣改正數(shù)為Dtp調(diào)制波在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)（調(diào)制波在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)（溫度：溫度：0，氣壓：，氣壓：1013hPa，濕度：，濕度：0%，二氧化碳含量：，二氧化碳含量：0.03%）下的大氣折射率）下的大氣折射率ng可用下式計(jì)可用下式計(jì)算算,式中，式中，為調(diào)制波的波長。為調(diào)制波的波長。DnnnnnDDrrrtp)(74210)680. 0864.4804.2876(1gn主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安

27、大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院在一般大氣條件下，大氣折射率可按下式計(jì)算在一般大氣條件下，大氣折射率可按下式計(jì)算式中，式中，為空氣膨脹系數(shù)，其值為為空氣膨脹系數(shù)，其值為1/273.16。在短程紅外測距儀中，由于上式第三項(xiàng)（濕度）的影響在短程紅外測距儀中，由于上式第三項(xiàng)（濕度）的影響很小，可忽略不計(jì)，故上式簡化為：很小，可忽略不計(jì)，故上式簡化為：etPtnng1105 . 5101311181013111Ptnng主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院則大氣改正數(shù)計(jì)算公式則大氣改正數(shù)計(jì)算公式式中，溫度式中，溫度t以以為單位；氣壓為單位；氣壓P以以hPa為單位；觀測距離為單位；

28、觀測距離D以以Km為單位；改正數(shù)為單位；改正數(shù)DtP以以mm為單位。為單位。不同型號的測距儀，氣象改正公式的系數(shù)也不同，其他儀不同型號的測距儀，氣象改正公式的系數(shù)也不同，其他儀器的計(jì)算公式可按上述方法推求。在儀器使用說明書內(nèi)給器的計(jì)算公式可按上述方法推求。在儀器使用說明書內(nèi)給出了氣象改正的計(jì)算公式。出了氣象改正的計(jì)算公式。氣象改正也可用附加在儀器使用說明書內(nèi)的氣象改正表，氣象改正也可用附加在儀器使用說明書內(nèi)的氣象改正表，以測距時(shí)測定的氣溫和氣壓為引數(shù)直接查取氣象改正值。以測距時(shí)測定的氣溫和氣壓為引數(shù)直接查取氣象改正值。DtPDtp)0037. 0129. 0279(主講：王騰軍主講：王騰軍E-

29、mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院（4）傾斜改正）傾斜改正 由測距儀測得的距離觀測值經(jīng)加常數(shù)、乘常數(shù)和氣象改由測距儀測得的距離觀測值經(jīng)加常數(shù)、乘常數(shù)和氣象改正后，得到改正后的傾斜距離：必須加傾斜改正后才能得到正后，得到改正后的傾斜距離：必須加傾斜改正后才能得到水平距離。水平距離。l當(dāng)已知測線兩端之間的高差時(shí)，可按下式計(jì)算改正數(shù)。當(dāng)已知測線兩端之間的高差時(shí)，可按下式計(jì)算改正數(shù)。式中，式中，h為測距儀與反射棱鏡中心之間的高差為測距儀與反射棱鏡中心之間的高差 34282DhDhDh主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院水平距離為：水平距離為： l若測得測線的豎

30、角若測得測線的豎角,可按下式直接計(jì)算水平距離可按下式直接計(jì)算水平距離 （5）歸算至大地水準(zhǔn)面的改正）歸算至大地水準(zhǔn)面的改正將水平距離歸算至大地水準(zhǔn)面的改正為將水平距離歸算至大地水準(zhǔn)面的改正為式中的式中的H，當(dāng)用測距儀測得的距離計(jì)算，當(dāng)用測距儀測得的距離計(jì)算S時(shí)，為反射鏡面的時(shí)，為反射鏡面的高程；當(dāng)用高差計(jì)算高程；當(dāng)用高差計(jì)算S時(shí)，為反射鏡站與測站的平均高程。時(shí)，為反射鏡站與測站的平均高程。hDDScos DSRHSS主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院一、概述一、概述 全站儀全站儀( (total stationtotal station) )是由電子測角、光

31、電測距、微型是由電子測角、光電測距、微型機(jī)及其軟件組合而成的智能型光電測量儀器，其結(jié)構(gòu)如下機(jī)及其軟件組合而成的智能型光電測量儀器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖所示。 5.7 全站儀全站儀主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院測角部分測距部分微處理機(jī)輸入輸出電 源顯示器鍵 盤通迅接口二、全站儀的特點(diǎn)二、全站儀的特點(diǎn)l 三同軸望遠(yuǎn)鏡三同軸望遠(yuǎn)鏡 照準(zhǔn)目標(biāo)的照準(zhǔn)目標(biāo)的視準(zhǔn)軸視準(zhǔn)軸、光電測距的紅外光、光電測距的紅外光發(fā)射光軸發(fā)射光軸和和接收光軸接收光軸優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡的中心，能同時(shí)測定水平角、垂直角和斜照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡的中心，能同時(shí)測定水平角、垂直角和斜距。距。主講：王騰軍

32、主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院l 鍵盤操作鍵盤操作 全站儀測量通過鍵盤輸入指令進(jìn)行操作。全站儀測量通過鍵盤輸入指令進(jìn)行操作。l 數(shù)據(jù)存儲與通訊數(shù)據(jù)存儲與通訊 主流全站儀一般都有可以存儲主流全站儀一般都有可以存儲30003000點(diǎn)以上數(shù)據(jù)的點(diǎn)以上數(shù)據(jù)的內(nèi)存，或存儲卡。內(nèi)存，或存儲卡。 設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的RS-232RS-232通訊接口，通過電纜實(shí)現(xiàn)全站通訊接口，通過電纜實(shí)現(xiàn)全站儀與計(jì)算機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。儀與計(jì)算機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。l 豎軸傾斜傳感器豎軸傾斜傳感器 自動(dòng)測出豎軸傾斜的角度值，并據(jù)此計(jì)算對角度自動(dòng)測出豎軸傾斜的角度值，并據(jù)此計(jì)算對角度值的影響而加以

33、改正。值的影響而加以改正。主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院1234LTLVVLZZLL或VTHZTHZTHHLLLtancottan/L 縱向傾斜分量，T 橫向傾斜分量 三、全站儀的功能三、全站儀的功能l 基本功能基本功能 測角、測距測角、測距l(xiāng) 特殊功能特殊功能自由設(shè)站（后方交會測量）自由設(shè)站（后方交會測量） 放樣測量放樣測量 偏心測量偏心測量主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院測站偏心點(diǎn)目標(biāo)點(diǎn)DT對邊測量對邊測量cos2212221SSSSC主講：王

34、騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院AP1S1CS2P22112AAhhH懸高測量懸高測量主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院)cot(cotsin1212ZZzSh21hhhthth2h1Z1Z2SB四、自動(dòng)全站儀四、自動(dòng)全站儀 自動(dòng)全站儀是一種能自自動(dòng)全站儀是一種能自動(dòng)識辨、照準(zhǔn)和跟蹤目標(biāo)的動(dòng)識辨、照準(zhǔn)和跟蹤目標(biāo)的一種全站儀，又稱為測量機(jī)一種全站儀，又稱為測量機(jī)器人。器人。主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院 自動(dòng)全站儀由伺服馬

35、達(dá)驅(qū)動(dòng)照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)自動(dòng)全站儀由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)和定位，在望遠(yuǎn)鏡中有同軸自動(dòng)識別裝置，能自動(dòng)和定位，在望遠(yuǎn)鏡中有同軸自動(dòng)識別裝置，能自動(dòng)照準(zhǔn)棱鏡進(jìn)行測量。動(dòng)照準(zhǔn)棱鏡進(jìn)行測量?；驹砘驹恚簝x器向目標(biāo)發(fā)射激光束，經(jīng)反射棱鏡返：儀器向目標(biāo)發(fā)射激光束，經(jīng)反射棱鏡返回，并被儀器中的回，并被儀器中的CCDCCD相機(jī)接受，從而計(jì)算出反射相機(jī)接受，從而計(jì)算出反射光點(diǎn)中心位置，得到水平方向和天頂距的改正數(shù)，光點(diǎn)中心位置，得到水平方向和天頂距的改正數(shù)，最后啟動(dòng)馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)全站儀轉(zhuǎn)向棱鏡，自動(dòng)精確照最后啟動(dòng)馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)全站儀轉(zhuǎn)向棱鏡，自動(dòng)精確照準(zhǔn)目標(biāo)。準(zhǔn)目標(biāo)。 為提高觀測速度，望遠(yuǎn)鏡基本照準(zhǔn)棱

36、鏡后，為提高觀測速度，望遠(yuǎn)鏡基本照準(zhǔn)棱鏡后，計(jì)算出相對于精確照準(zhǔn)棱鏡的水平方向和天頂距的計(jì)算出相對于精確照準(zhǔn)棱鏡的水平方向和天頂距的改正數(shù)，進(jìn)行改正后，給出正確讀數(shù)。改正數(shù)，進(jìn)行改正后，給出正確讀數(shù)。主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院5.8 三角高程測量三角高程測量一、三角高程測量的基本原理一、三角高程測量的基本原理iMNvhAB主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院iAINvhABBMSDBviMNhABsin DMNtan SMN二、三角高程測量的計(jì)算公式二、三角高程測量的計(jì)算公式1、顧及地球曲率和大氣折光影響的計(jì)算公式、

37、顧及地球曲率和大氣折光影響的計(jì)算公式RDhf221RDkRDf22222220212)1 (SCRSkfff主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院DABSS0f2vf1hABR大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面HAi210tanffviShABf 兩差改正兩差改正C 球氣差系數(shù)球氣差系數(shù)2sinDCviDhAB200tanSCviShAB主講：王騰軍主講：王騰軍E-mail：長安大學(xué)長安大學(xué)地測學(xué)院地測學(xué)院2 2、橢球面和高斯面上的計(jì)算公式、橢球面和高斯面上的計(jì)算公式l 橢球面上的邊長計(jì)算高差的計(jì)算公式橢球面上的邊長計(jì)算高差的計(jì)算公式l高斯平面上的邊長計(jì)算高差的計(jì)算公式高斯平面上的邊長計(jì)算高差的計(jì)算公式RHSSm10221tan1RHSCviRHShmmAB2221RydSm3、減小兩差影響的措施：、減小兩差影響的措施：l 限制邊長的長度限制邊長的長度代替四等水準(zhǔn)的光電測距三角高程，其邊長不應(yīng)大于代替四等水