第4章測距NEW

1、第四章第四章第四章第四章 距離測量距離測量4.14.1鋼尺量距鋼尺量距4.24.2視距測量視距測量4.34.3光電測距光電測距4.44.4全站儀全站儀第一節(jié)第一節(jié) 卷尺丈量卷尺丈量一、所用主要工具一、所用主要工具 ：鋼尺、皮尺：鋼尺、皮尺 皮尺皮尺鋼尺鋼尺端點尺刻線尺34567891009cm34567890129cm 花桿花桿測釬測釬垂球垂球溫度計溫度計彈簧秤彈簧秤第一節(jié) 卷尺丈量二、直線定線二、直線定線：在地面上標(biāo)定出位在地面上標(biāo)定出位于同一直線上的若干點，以便分段于同一直線上的若干點，以便分段丈量。丈量。 分為分為目視定線目視定線和和經(jīng)緯儀定線經(jīng)緯儀定線兩種兩種。1 1、目視定線、目視定

2、線AB1232 2、經(jīng)緯儀定線、經(jīng)緯儀定線AB12三、鋼尺量距的一般方法三、鋼尺量距的一般方法 1 1、平地量距、平地量距 2 2、斜坡量距、斜坡量距第一節(jié) 卷尺丈量 1 1、平地量距、平地量距AB123 LLLqDAB=nL+q2 2、斜坡量距、斜坡量距L1L2L3DAB=LiDAB=L cosL四、鋼尺量距的記錄方法與精度四、鋼尺量距的記錄方法與精度測線測線整尺段數(shù)整尺段數(shù)零尺段零尺段 總長度總長度平均長度平均長度 精度精度AB往往65036.537 336.53765036.428 336.428336.482相對誤差相對誤差 K=(D往往D返返)D平平=1M13087K限限=1 300

3、0 或或 1 1000返返精密量距精密量距：一般指量距精度要求高于：一般指量距精度要求高于13000的量距。的量距。1、量距步驟、量距步驟 （1）定線）定線: 經(jīng)緯儀定線，鋼尺概量一整尺（約經(jīng)緯儀定線，鋼尺概量一整尺（約小小5cm）打下木樁，樁頂標(biāo)點定直線）打下木樁，樁頂標(biāo)點定直線。（2）測定樁頂間高差）測定樁頂間高差（3）量距）量距：精確到：精確到0.1毫米，測得斜距。毫米，測得斜距。（4）成果整理：）成果整理：進(jìn)行尺長、溫度、傾斜改正，進(jìn)行尺長、溫度、傾斜改正，必要時進(jìn)行距離改化。必要時進(jìn)行距離改化。五、鋼尺量距的精密方法五、鋼尺量距的精密方法 精密鋼尺出廠時在尺子上都注明精密鋼尺出廠時在

4、尺子上都注明溫度、拉力、尺長，并附有，并附有尺長方程式尺長方程式。 實際的實際的尺長方程式尺長方程式為：為：)(000ttllllt其中：其中： 名義長度；名義長度； 溫度溫度t時的實際長度；時的實際長度； 尺長改正數(shù)；尺長改正數(shù)； 檢定時的溫度；檢定時的溫度； 測量時的實時溫度；測量時的實時溫度； 鋼尺的膨脹系數(shù)，一般為（鋼尺的膨脹系數(shù)，一般為（1.161.25）10-5。tl0ll t0t2、 鋼尺的檢定鋼尺的檢定三項改正數(shù)三項改正數(shù) 1）尺長改正）尺長改正 2）溫度改正）溫度改正 3）傾斜改正）傾斜改正最終距離最終距離 D= D0+ Dl + Dt + Dh六、量距的誤差分析六、量距的誤

5、差分析定線誤差定線誤差A(yù)B傾斜誤差傾斜誤差 溫度誤差溫度誤差 尺長誤差尺長誤差拉力誤差拉力誤差 觀測誤差觀測誤差第四章第四章 距離測量距離測量4.14.1卷尺丈量卷尺丈量4.24.2視距測量視距測量4.34.3光電測距光電測距4.44.4全站儀全站儀視 距 測 量一、視距測量一、視距測量 使用帶有使用帶有視距絲視距絲的儀器間接地同時測定的儀器間接地同時測定地面上兩點間的地面上兩點間的距離距離和和高差高差。所用儀器是。所用儀器是經(jīng)緯儀（有時可用（有時可用水準(zhǔn)儀）和）和水準(zhǔn)尺。經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀視距絲視距絲上絲上絲下絲下絲尺間隔尺間隔二二 視距測量的原理和公式視距測量的原理和公式1、視準(zhǔn)

6、軸水平時、視準(zhǔn)軸水平時ABmMgGfdpD hniD = kn h = ilFl二、視距測量的原理和公式二、視距測量的原理和公式2、視準(zhǔn)軸傾斜時、視準(zhǔn)軸傾斜時ABDhMNMND = kncos2h = Dtan+ i lSCilD tan三、視距測量方法三、視距測量方法（1）將經(jīng)緯儀安置在測站）將經(jīng)緯儀安置在測站A，進(jìn)行對中和整平。，進(jìn)行對中和整平。（2）量取儀器高）量取儀器高i（3）將視距尺立于欲測的）將視距尺立于欲測的B點上，分別讀出上、下點上，分別讀出上、下視距絲和中絲讀數(shù)視距絲和中絲讀數(shù)l，將下絲讀數(shù)減上絲讀數(shù)得視，將下絲讀數(shù)減上絲讀數(shù)得視距間距距間距n。（4）在中絲不變的情況下讀取豎

7、直度盤讀數(shù)，并將）在中絲不變的情況下讀取豎直度盤讀數(shù)，并將豎盤讀數(shù)換算為豎直角豎盤讀數(shù)換算為豎直角。（5）根據(jù)測得的）根據(jù)測得的n、i和和l計算水平距離計算水平距離D和高差和高差h，再根據(jù)測站的高程計算出測點的高程。，再根據(jù)測站的高程計算出測點的高程。視視 距距 測測 量量 記記 錄錄 表表測區(qū)測區(qū) 觀測者觀測者 記錄者記錄者年月日年月日 天天 氣氣 測站名稱測站名稱 測站高程測站高程儀器高儀器高 乘常數(shù)乘常數(shù) 加常數(shù)加常數(shù) 指標(biāo)差指標(biāo)差x=四、視距測量誤差主要來源四、視距測量誤差主要來源1. 視距讀數(shù)誤差視距讀數(shù)誤差2. 豎直角測量誤差豎直角測量誤差3. 標(biāo)尺傾斜誤差標(biāo)尺傾斜誤差4. 大氣垂

8、直折光的影響大氣垂直折光的影響第四章第四章 距離測量距離測量4.14.1卷尺丈量卷尺丈量4.24.2視距測量視距測量4.34.3光電測距光電測距4.44.4全站儀全站儀一、一、測距儀分類按載波：按載波： 光波光波 - - 激光測距儀、紅外光測距儀激光測距儀、紅外光測距儀 微波微波 - - 微波測距儀微波測距儀按測程：按測程： 遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程 幾十公里幾十公里 中程中程 數(shù)公里至十余公里數(shù)公里至十余公里 短程短程 - 3 km 3 km以下以下按測定傳播時間方式：按測定傳播時間方式： 脈沖式脈沖式 - 直接測定直接測定 相位式相位式 - 間接測定間接測定 隨著隨著GPSGPS技術(shù)的迅速發(fā)展，作技術(shù)的迅

9、速發(fā)展，作為長距離測量的微波測距儀和激光為長距離測量的微波測距儀和激光測距儀正逐步退出歷史舞臺。特別測距儀正逐步退出歷史舞臺。特別是微波測距儀，目前市場上已不多是微波測距儀，目前市場上已不多見。而以激光和紅外光作光源的全見。而以激光和紅外光作光源的全站儀幾乎全部為中、短程測距儀。站儀幾乎全部為中、短程測距儀。一、一、測距儀分類按精度指標(biāo)：按精度指標(biāo)：a - a - 固定誤差固定誤差 b - b - 比例誤差比例誤差Dmab D 城市測量規(guī)范城市測量規(guī)范 二、光電測距儀的基本原理二、光電測距儀的基本原理脈沖式測距儀脈沖式測距儀： 直接測定電磁波脈沖信號的往返傳播時間，其時間測直接測定電磁波脈沖信

10、號的往返傳播時間，其時間測定精度只有定精度只有10-8s，測距精度受到限制。，測距精度受到限制。12Dc t相位式測距儀相位式測距儀： 測定測距儀所發(fā)出的一種連續(xù)調(diào)制光波往返傳播所產(chǎn)測定測距儀所發(fā)出的一種連續(xù)調(diào)制光波往返傳播所產(chǎn)生的相位移，間接測定傳播時間。生的相位移，間接測定傳播時間。()()2DNNu NN N值解算的一般原理值解算的一般原理多級固定頻率多級固定頻率測尺頻率測尺頻率15MHz15MHz1.5MHz1.5MHz150kHz150kHz15kHz15kHz1.5kHz1.5kHz測尺長度測尺長度 精精 度度10m10m1cm1cm100m100m10cm10cm1km1km1m

11、1m10km10km10m10m100km100km100m100m各型號的大致相同。各型號的大致相同。主要由：主要由：v照準(zhǔn)頭照準(zhǔn)頭v控制器控制器v反光鏡反光鏡等組成。等組成。三、測距儀的構(gòu)造三、測距儀的構(gòu)造ND3000/2000紅外測距儀紅外測距儀經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀+光電測距儀光電測距儀電電子子經(jīng)經(jīng)緯緯儀儀+ +光光電電測測距距儀儀三、測量距離的步驟三、測量距離的步驟 將測距儀和反射鏡分別安置在測段兩點上；將測距儀和反射鏡分別安置在測段兩點上； 望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)反光鏡相應(yīng)位置，反射鏡面與入射光望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)反光鏡相應(yīng)位置，反射鏡面與入射光線垂直；線垂直； 打開開關(guān)，檢查光電信號的強(qiáng)弱，合乎要求后開打開開關(guān)

12、，檢查光電信號的強(qiáng)弱，合乎要求后開始測距；始測距； 記錄若干次讀數(shù)，為一測回，并記錄大氣溫度和記錄若干次讀數(shù)，為一測回，并記錄大氣溫度和氣壓。氣壓。四、光電測距成果整理四、光電測距成果整理1 儀器常數(shù)改正 加常數(shù)改正加常數(shù)改正 SC = C 乘常數(shù)改正乘常數(shù)改正 SK = KS2 氣象改正 SA = AS3傾斜改正 S= S (COS-1)最終平距最終平距 D = S + SK + SC + SA + S 氣象改正氣象改正 因為電磁波在大氣中傳輸時受氣象條件的影響很大。此項因為電磁波在大氣中傳輸時受氣象條件的影響很大。此項改正的實質(zhì)是改正的實質(zhì)是大氣折射率大氣折射率對距離的改正。因折射率與對距

13、離的改正。因折射率與氣壓氣壓、氣氣溫溫、濕度濕度有關(guān)，因此習(xí)慣上我們稱為有關(guān)，因此習(xí)慣上我們稱為氣象改正。 測距儀的調(diào)制頻率是根據(jù)測距儀選定的參考大氣條件設(shè)計測距儀的調(diào)制頻率是根據(jù)測距儀選定的參考大氣條件設(shè)計的，設(shè)與參考大氣條件相應(yīng)的折射率為的，設(shè)與參考大氣條件相應(yīng)的折射率為n n0 0，故儀器測算出來的，故儀器測算出來的距離為：距離為： 實際距離為：實際距離為：0002tScn0002nntSSnc 如：如： DI20 測距儀的紅外波長測距儀的紅外波長= 0.835m，參考大，參考大氣條件氣條件15oC、760mmHg: 60105.9115.02(282.2) 10273.16nPeSSt

14、氣象改正公式氣象改正公式 儀器儀器加常數(shù)加常數(shù)改正和改正和乘常數(shù)乘常數(shù)改正改正 儀器儀器加常數(shù)加常數(shù)改正改正 因測距儀、反光鏡的因測距儀、反光鏡的安置中心安置中心與與測距中心測距中心不一致而產(chǎn)生不一致而產(chǎn)生的距離改正，稱儀器加常數(shù)改正。包括的距離改正，稱儀器加常數(shù)改正。包括測距儀加常數(shù)測距儀加常數(shù)和和反光鏡反光鏡加常數(shù)加常數(shù)。 當(dāng)多次或用多種方法測定并確認(rèn)儀器存在明顯的加常數(shù)時，當(dāng)多次或用多種方法測定并確認(rèn)儀器存在明顯的加常數(shù)時，應(yīng)在測距成果中加入儀器加常數(shù)改正：應(yīng)在測距成果中加入儀器加常數(shù)改正：12CCSC 儀器儀器加常數(shù)加常數(shù)改正和改正和乘常數(shù)乘常數(shù)改正改正（續(xù)）（續(xù)） 乘常數(shù)乘常數(shù)改正改

15、正 當(dāng)測距儀的實際頻率偏離其標(biāo)準(zhǔn)值時而引起一個計算改當(dāng)測距儀的實際頻率偏離其標(biāo)準(zhǔn)值時而引起一個計算改正數(shù)的乘系數(shù)，也稱為比例因子。正數(shù)的乘系數(shù)，也稱為比例因子。122cuf2cuf標(biāo)標(biāo)2cuf實實1(1)(12()22ccfcfuffffff 實標(biāo)標(biāo)標(biāo)標(biāo)標(biāo)）)1 (Ruu標(biāo)實(1)SRS標(biāo)實 五、光電測距的誤差來源五、光電測距的誤差來源儀器誤差儀器誤差觀測誤差觀測誤差環(huán)境誤差環(huán)境誤差調(diào)制頻率誤差調(diào)制頻率誤差氣象參數(shù)誤差氣象參數(shù)誤差儀器加常數(shù)測定誤差儀器加常數(shù)測定誤差測相、振幅、周期誤差測相、振幅、周期誤差對中、整平、照準(zhǔn)誤差對中、整平、照準(zhǔn)誤差大氣折光誤差大氣折光誤差三種測距方法的比較三種測距方法的比較卷尺丈量卷尺丈量勞動強(qiáng)度大，工作效率低，受地形影勞動強(qiáng)度大，工作效率低，受地形影響大，精度為響大，精度為1/10001/4000視距測量視距測量觀測速度快，操作方便，不受地形限觀測速度快，操作方便，不受地形限制，精度為制，精度為1/2001/300，測程小。測程小。廣廣泛應(yīng)用在地形測量中。泛應(yīng)用在地形測量中。光電測距光電測距觀測速度快，測程大，不受地形影響，觀測速度快，測程大，不受地形影響，精度極高精度