第四章-距離測量

講題:距離測量內(nèi)容提要:

第四章：距離測量與直線定向

§4.1鋼尺量距

§4.2視距測量§4.3電磁波測距簡介§4.4三角高程測量

第四章距離測量(distancemeasure)一般在精度上：

電磁波測距EDM(electro-magneticdistancemeasuring)

鋼尺量距(steeltapemeasuring)

視距法測距(stadiameasurement)?！?.1鋼尺量距

(steeltapemeasuring)一、量距工具有：鋼尺(steeltape)、標(biāo)桿(measuringbar)、垂球(plumbbob)、測釬(measuringrod)、溫度計(jì)(thermometer)、彈簧秤(springbalance)。二、鋼尺量距

最基本的要求——平、準(zhǔn)、直。按精度分：一般量距和精密量距（一）一般量距步驟1．定線(linealignment)按精度分：目估法和經(jīng)緯儀法。

目估法定線示意圖目估定線：適用于鋼尺量距的一般方法一般應(yīng)由遠(yuǎn)到近乙所持標(biāo)桿應(yīng)豎直乙應(yīng)持標(biāo)桿站立在直線方向的左側(cè)或右側(cè)。經(jīng)緯儀定線

經(jīng)緯儀定線適用于鋼尺量距的精密方法?？梢杂弥睆礁?xì)的測釬或垂球線代替標(biāo)桿。2、鋼尺量距的一般方法（1)平坦地面的距離丈量

所量直線AB的長度D可按下式計(jì)算

式中D—直線的總長度；l—尺子長度；

n—尺段數(shù)；q—不足一尺段的余數(shù)。為了校核和提高精度，一般需要進(jìn)行往返丈量。相對誤差：通常以分子為1的分?jǐn)?shù)形式表示，設(shè)K為相對誤差，則式中例如：一直線的距離，往測為208.926m，返測為208.842m，往返平均值

D平=208.884m，則相對誤差相對誤差分母越大，它的值越小，量距精度越高。

(2)傾斜地面的距離丈量

1、平量法L=1+2+……+n

2、斜量法（二）精密量距步驟

（*）1、經(jīng)緯儀定線。

在樁頂畫出十字線2、精密丈量。（1）前尺手零端用標(biāo)準(zhǔn)拉力拉緊鋼尺。（2）前讀尺員發(fā)“預(yù)備”，后讀尺員發(fā)“好”；此時(shí)前后尺手同時(shí)讀數(shù)。（3）移動(dòng)后尺整厘米刻劃，按上述方法再測二次，三次較差不超限時(shí)（一般不得超過2~3mm），取平均值作為尺段結(jié)果。每測完一尺段，用溫度計(jì)讀取一次溫度。（4）要進(jìn)行往返測量。

3．測量各樁頂間高差。

4．內(nèi)業(yè)成果整理某鋼尺的尺長方程式：——鋼尺在t溫度時(shí)的實(shí)際長度；——鋼尺的名義長度——鋼尺使用時(shí)的溫度；

——鋼尺檢定時(shí)的溫度

——檢定時(shí)，鋼尺實(shí)際長與名義長之差；——鋼尺的膨脹系數(shù)斜距的各項(xiàng)改正：（1）尺長改正故斜距經(jīng)改正后為：

（2）溫度改正（3）傾斜改正

§4.2視距測量

視距測量是一種間接測距方法；它利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲及刻有厘米分劃的視距標(biāo)尺(地形塔尺或普通水準(zhǔn)尺)，根據(jù)光學(xué)原理可以同時(shí)測定兩點(diǎn)間的水平距離和高差；其中測量距離的相對誤差約為1/300，低于鋼尺量距；測定高差的精度低于水準(zhǔn)測量和三角高程測量；視距測量廣泛用于地形測量的碎部測量中。

一、視準(zhǔn)軸水平時(shí)的視距計(jì)算公式

如圖所示，在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，1、2點(diǎn)豎立視距尺，設(shè)望遠(yuǎn)鏡視線水平，瞄準(zhǔn)1、2點(diǎn)的視距尺，此時(shí)視線與視距尺垂直。l2l1h2h1b2a1a2v1v2D1D2iA21D2D1l1l2kD=klk=100b1二、望遠(yuǎn)鏡視線傾斜時(shí)的視距計(jì)算公式

三、視距測量方法

視距測量的方法和步驟如下。（1）將經(jīng)緯儀安置在測站A（圖4-15），進(jìn)行對中和整平。（2）量取儀器高（量至cm即可）。（3）將視距尺立于欲測的B點(diǎn)上，觀測者轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)視距尺，并使中絲截視距尺上某一整數(shù)S或儀器高，分別讀出上、下視距絲和中絲讀數(shù)，將下絲讀數(shù)減去上絲讀數(shù)得視距間隔。（4）在中絲不變的情況下讀取豎直度盤讀數(shù)（讀數(shù)前必須使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管的氣泡居中），并將豎盤讀數(shù)換算為豎直角α。

（5）根據(jù)測得的α、S和計(jì)算水平距離D和高差，再根據(jù)測站的高程計(jì)算出測點(diǎn)的高程。

測點(diǎn)下絲讀數(shù)上絲讀數(shù)（m）視距間隔(m)中絲讀數(shù)S(m)豎盤讀數(shù)豎直角水平距

離D(m)初算高

差h′(m)

高差(m)測

點(diǎn)高

程H(m)

備注

°′″

°′″12.2370.6631.5741.45874112+21848157.14+6.35+6.3551.72盤左觀測22.4451.5550.8902.00951736-5173688.24-8.18-8.7336.64

視距測量記錄表

測站名稱

A測站高程

45.37儀器高

1.45儀器

DJ6§4.3電磁波測距（EDM）簡介

一、電磁波測距（electro-magneticdistancemeasuring）的基本原理B測距儀(EDMinstrument)反光棱鏡(reflector)單棱鏡、三棱鏡反射器

反射器二、分類1．按測程分短程:測程為3km及3km以內(nèi)

中程:測程為3～15km

遠(yuǎn)程:測程超過15km

2．按傳播時(shí)間t的測定方法分脈沖法測距：由測距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出的光脈沖，經(jīng)被測目標(biāo)反射后，再由測距儀的接收系統(tǒng)接收，根據(jù)發(fā)射和接收光脈沖的時(shí)間差來確定距離的方法，稱為脈沖法測距。

。

相位法測距：由測距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的調(diào)制光波，經(jīng)安置在被測地點(diǎn)的反射鏡反射，再返回到測距儀的接收系統(tǒng)，以測定調(diào)制光波在待測距離上往返傳播所產(chǎn)生的相位差，計(jì)算出距離，稱為相位差測距。相位法測距的最大優(yōu)點(diǎn)是測距精度高，一般精度均可達(dá)到厘米以下。因此在工程測量中使用的測距儀均為相位法測距。3．按測距儀所使用的光源分：普通光源、紅外光源、激光光源。4．按測距精度分：Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級我國中、短程光電測距規(guī)范，根據(jù)測距儀出廠的標(biāo)稱精度(儀器說明書中技術(shù)規(guī)格所載明的測距標(biāo)準(zhǔn)差，如±(5+5*10-6D)mm的絕對值，按照lkm的測距中誤差小于5mm：的為Ⅰ級，5—10mm的為Ⅱ級，11—20mm的為III級。

注：測距誤差及標(biāo)稱精度測距儀測距誤差可表示為：式中，A——固定誤差；B——比例誤差系數(shù)。如：某測距儀出廠時(shí)的標(biāo)稱精度：±（5＋5×10-6D）mm，簡稱“5+5”三、使用——一般安裝在經(jīng)緯儀上使用。1、常數(shù)預(yù)置（1）設(shè)置棱鏡常數(shù)（PRISM）。一般：原配棱鏡為零，國產(chǎn)棱鏡多為-30mm。（2）置乘常數(shù)。輸入氣溫、氣壓或用有關(guān)公式計(jì)算出值后,再輸入。2、傾斜改正

有：，由測距儀自動(dòng)改正?！?.4三角高程測量

(trigonometricleveling)

（一）適用于：地形起伏大的地區(qū)進(jìn)行高程控制。實(shí)踐證明，電磁波三角高程的精度可以達(dá)到四等水準(zhǔn)的要求。（二）原理

B點(diǎn)的高程：注意：當(dāng)兩點(diǎn)距離較大（大于300m）時(shí)：

1、加球、氣差改正數(shù)：

2、可采用對向觀測后取平均的方法，抵消球氣差的影響。（三）觀測與計(jì)算測豎直角、量儀器高、量覘標(biāo)高（棱鏡高）。其技術(shù)要求，見各種規(guī)范。

；即有：球差為正，氣差為負(fù)圖形：電磁波三角高程測量記錄表相位式光電測距儀的工作原理相位式光電測距儀的基本公式式中：——測尺長度；

——整周數(shù)；

——不足一周的尾數(shù)相位式光電測距儀各主要部件的工作原理簡介

光源

相位式測距儀的光源，主要有砷化鎵（GaAs）二極管和氦-氖（He-Ne）氣體激光器。前者一般用于短程測距儀中，后者用于中遠(yuǎn)程測距儀中。調(diào)制器

采用砷化鎵（GaAs）二極管發(fā)射紅外光的紅外測距儀，發(fā)射光強(qiáng)直接由注入電流調(diào)制，發(fā)射一種紅外調(diào)制光，稱為直接調(diào)制，故不再需要專門的調(diào)制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式測距儀，必須采用一種調(diào)制器，其作用是將測距信號載在光波上，使發(fā)射光的振幅隨測距信號電壓而變化，成為一種調(diào)制光。棱鏡反射器

在使用光電測距儀進(jìn)行精密測距時(shí)，必須在測線的另一端安置一個(gè)反射器，使發(fā)射的調(diào)制光經(jīng)它反射后，被儀器接收器接收。

測距誤差的主要來源：

上式中的各項(xiàng)誤差影響，就其方式來講，有些是與距離成比例的。這些誤差稱為“比例誤差”；另一些誤差影響與距離長短無關(guān)。稱其為“固定誤差”。

對于式中偶然性誤差的影響，我們可以采取不同條件下的多次觀測來削弱其影響；而對系統(tǒng)性誤差影響則不然，但我們可以事先通過精確檢定，縮小這類誤差的數(shù)值，達(dá)到控制其影響的目的。比例誤差的影響：光速值的誤差影響

光速值對測距誤差的影響甚微，可以忽略不計(jì)。調(diào)制頻率的誤差影響

調(diào)制頻率的誤差，包括兩個(gè)方面，即頻率校正的誤差（反映了頻率的精確度）和頻率的漂移誤差（反映了頻率穩(wěn)定度）。

頻率誤差影響在精密中遠(yuǎn)程測距中是不容忽視的，作業(yè)前后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行頻率檢校，必要時(shí)還得確定晶體的溫度偏頻曲線，以便給以頻率改正。大氣折射率的誤差影響正確測定測站和鏡站上的氣象元素，并使算得的大氣折射系數(shù)與傳播絡(luò)徑上的實(shí)際數(shù)值十分接近，可以大大地減少大氣折射的誤差影響，這對精密中、遠(yuǎn)程測距乃是十分重要的。固定誤差的影響：