距离测量直线定向培训讲义PPT（图文并茂）

1、 水平距离测量是测量的三项基本工作之一，其主要任务是测量地面两点之间的水平距离。水平距离是指地面上两点垂直投影在同一水平面上的直线距离，是确定地面点平面位置的要素之一。 按照使用工具和量距方法的不同，距离测量的方法有钢尺量距、视距测量、电磁波测距和GPS测距等。 钢尺量距适用于平坦地区的短距离量距，易受地形限制。 视距测量适用于低精度的短距离量距。 电磁波测距精度高，测程远，适用于高精度的远距离量距。 GPS测距精度高，测程远，且不受地形条件限制，适用范围广。 直线定向是确定两点间相对位置关系的必要环节，在此一并介绍。第五章 距离测量与直线定向第一节 钢尺量距一、距离丈量的工具钢尺（钢卷尺）

2、短钢尺：25m 长钢尺： 2050m 端点尺：端点尺以尺的最外端点作为尺的零点； 刻线尺：刻线尺以刻在尺前端0刻划线作为尺的零点。标杆（花杆）、测钎、垂球弹簧秤、温度计端点尺刻线尺 二、直线定线 当地面上两点间的距离超过尺子的全长时，或地势起伏较大，一尺段无法完成丈量工作时，量距前必须在通过直线两端点的竖直面内，定出若干分段点，以便分段丈量，这项工作称为直线定线。 按精度要求的不同，直线定线有目估定线和经纬仪定线两种方法。目估定线在两点间定线 从直线远端B走向近端A的定线方法，称为走近定线。反之，测量员乙持标杆由直线近端A走向直线远端B的定线方法，称为走远定线。 走近定线法较走远定线法精确些，

3、这是因为走近定线过程中，新立标杆不受已立标杆的影响。 在平坦地区一般量距中，直线定线工作常与量距工作同时进行，即边定线边丈量。在两点延长线上定线 其方法先利用A、B两点，在A，B延长线上，按走远定线方法定出B以远其它各点，即完成在两点延长线上定线。两端点不易到达或两端点间为山丘所阻而不通视的定线。经纬仪定线 当丈量距离的精度要求较高或测角量边同时进行时，可直接用经纬仪定线。仪器安置在一点后，瞄准另一点，然后固定照准部，在望远镜视线上，用标杆或测钎定出中间点。 三、一般精度距离丈量 所谓一般精度距离丈量(或一般精度量距)是指每丈量一尺段，只需准确到厘米级的丈量方法。根据地势条件，分为平坦地面的距

4、离丈量和倾斜地面的距离丈量。平坦地面的距离丈量 此方法为量距的基本方法。丈量前，先将待测距离的两个端点用木桩（桩顶钉一小钉）标志出来，清除直线上的障碍物后，一般由两人在两点间边定线边丈量。 为了校核和提高精度，一般要求进行往返测。最后，以往、返两次丈量结果的平均值作为直线AB最终的水平距离。D=nl+l精度要求： 以往、返丈量距离之差的绝对值D与距离平均值D之比，并化为分子为1的分数，称为相对误差K，作为衡量距离丈量的精度，即 AB距离： D平均=(D往+D返)/2 相对误差： 例：D往=159.980m， D返=160.020m 求：AB距离D平均及相对误差K? 解： D平均=(D往+D返)

5、/2=160.000 (m)，D= D往-D返=-0.040 (m)， 相对误差分母愈大，则K值愈小，精度愈高；反之，精度愈低。量距精度取决于使用的要求和地面起伏情况，在平坦地区，钢尺量距一般方法的相对误差一般不应大于1/3000；在量距较困难的地区，其相对误差也不应大于1/1000。倾斜地面的距离丈量 平量法：在倾斜地面上量距时，若地面起伏不大，可将尺子拉成水平后进行丈量。 2.斜量法：当倾斜地面的坡度比较均匀或坡度较大时，可以沿斜坡丈量出A、B两点间的斜距L，用经纬仪测出直线AB的倾角，或A、B两点的高差h，按下式计算直线AB的水平距离：四、钢尺量距的精密方法 钢尺量距的一般方法，精度不高

6、，相对误差一般只能达到1/20001/5000。但在实际测量工作中，有时量距精度要求很高，如在建筑工地测设建筑方格网的主轴线，量距精度要求在1/10000以上，甚至要求更高。这时若用钢尺量距，应采用钢尺量距的精密方法。 尺长方程式 由于钢尺材料的质量及刻划误差、长期使用的变形以及丈量时温度和拉力不同的影响，其实际长度往往不等于其名义长度（即钢尺上所标注的长度）。因此，量距前应对钢尺进行检定。 尺长方程式正反映了钢尺实际长度与名义长度的关系，其一般形式为：真长名义长尺长改正数膨胀系数：1.1510-5 1.2510-5/ 检定时标准温度（一般为20）使用时温度钢尺的检定方法 钢尺的检定方法有与标

7、准尺比长和在已知长度的两固定点间量距两种方法。下面介绍与标准尺比长的方法。 例:设I号标准尺的尺长方程式为 lt=30+0.004+1.2010-530(t-20) (m) 被检定的号钢尺，其名义长度也是30m。比较时的温度为24，当两把尺子的末端刻划对齐并施加标准拉力后，号钢尺比I号标准尺短0.007m，根据比较结果，可以得出： lt=lt-0.007=30+0.004+1.2010-530(24-20)-0.007=30-0.002 (m) 故号钢尺的尺长方程式为 lt=30-0.002+1.2010-530(t-24) (m) 由于不需考虑尺长改正数/因温度升高而引起的变化，因此如将号钢

8、尺的尺长方程式中的检定温度换算为20为准，则 lt=lt-0.007=30+0.004+1.2010-530(t-20)-0.007 =30-0.003+1.2010-530(t-20) (m)五、钢尺量距的误差及注意事项尺长误差：钢尺的名义长度与实际长度不符，产生尺长误差。尺长误差具有积累性，它与所量距离成正比。一般量距时无需考虑此项误差。定线误差：丈量时钢尺偏离定线方向，将导致丈量结果偏大。温度改正：钢尺的长度随温度变化，丈量时温度与标准温度不一致，或测定的空气温度与钢尺温度相差较大，都会产生温度误差。一般量距时，尽可能在阴天进行。精度要求较高的丈量，应进行温度改正。拉力误差：钢尺有弹性，

9、受拉会伸长。一般量距时，保持将钢尺拉平、拉稳、拉直即可（大致15kg拉力）。尺垂曲与不水平误差：钢尺悬空丈量时中间下垂，称为垂曲。一般量距时这项误差可以忽略不计；钢尺不水平的误差可采用加倾斜改正的方法减小至忽略不计。丈量误差：钢尺端点对不准、测钎插不准、尺子读数等引起的误差都属于丈量误差，这种误差由于人的感官能力所限而产生，也是误差的一项主要来源。所以在量距时应尽量认真操作，提高操作熟练程度，以减小量距误差。钢尺的维护及使用中注意事项在使用中，如果钢尺出现卷曲，切不可用力硬拉，以免折断；严防钢尺被车碾压而折断或变形；不准将尺子沿地面拖拉。工作结束应用软布擦去尺上的泥和水，涂上机油以防生锈。第二

10、节 视距测量 视距测量是根据几何光学原理，间接地同时测定地面上两点间距离和高差的一种方法。 由于这种方法一般不受地形的限制，使用常规的水准仪、经纬仪等仪器，操作方便以及观测速度较快等优点。虽然测距相对误差仅有1/2001/300，但在精度要求不高的测绘工作中，得到应用。在普通水准测量工作中用视距丝读取视距，就是一例。 用装有视距丝的测量仪器测距，被称为普通视距测量。与视距测量相配套的尺子称为视距尺。普通视距测量可用普通水准尺(或称标尺)。横基尺测距一、普通视距测量的原理和公式视准轴水平时的视距原理 如图所示，仪器置于测站点A，使望远镜水平，照准B点上的视距尺，则尺上M、N两点的实象m、n落在十

11、字丝平面上。由图可以看出 mnFMNF，所以仪器中心到视距尺的距离为式中 f望远镜的焦距；p 视距丝的间隔(p=mn=mn)； l 视距丝在视距尺上截得尺间隔(称为视距间隔)； 物镜至仪器中心的距离。 对于普通测量仪器来说，在设计时就可以使f/p和(f+)为固定值。f/p称为乘常数，以K表示(一般K=100)； (f+)称为加常数，以C表示(一般C=0) 。这样，上式就可以写成 D=Kl+C=100l 只要利用上下丝在尺上读出尺间隔l值，(即上、下丝读数之差)，就可以很快求得仪器中心至视距尺的水平距离。 M、N两点的高差： h=i-v视准轴倾斜时的视距原理 在地形起伏比较大的地区进行视距测量时

12、，视准轴处于倾斜位置，视距尺还是铅垂地竖立在B点上，与视准轴不垂直。对于这种情况，为了推导出计算水平距离和高差的公式，设想视距尺绕E点旋转一个角(为视准轴的竖直角)，使尺子与视准轴垂直，若以l表示上下丝在此尺上截得的尺间隔，有 l=MN=lcos 倾斜距离 D=Kl=Klcos 则可得 水平距离计算公式： 高差计算公式： 二、视距测量的观测与计算将经纬仪安置于A点，量取仪器高i，在B点竖立视距尺。盘左位置，转动照准部精确瞄准B点视距尺，分别读取上、中、下丝的读数，算出尺间隔l。在实际操作中，还可以微动望远镜，将中丝对准vi附近，使上丝或下丝正好在视距尺某整刻度线上，从而直接读出尺间隔l。使中丝

13、对准尺上仪器高读数，即v=i；转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数，计算竖直角。根据i、v、l、，计算并记录计算成果。三、视距测量的误差及注意事项作业前，应检验校正仪器，校正竖盘指标差不超过1。读数时注意消除视差，控制视距长度不要超过规范要求；上丝对准整分划，立即估读下丝。标尺倾斜对视距精度影响极大，在山区更为显著。为了减小标尺倾斜的影响，应在视距尺上安置圆水准器。风力较大使尺子抖动，对视距尺间隔l产生较大影响。为减少外界条件的不利影响，应选择有利的条件下观测。第三节 光电测距 光电测距是以光电波作为载波，通过测定光电波在测线两端点间往返传播的时间来测量距离。在其

14、测程范围内，能测量任何可通过两点间的距离，如高山之间，大河两岸等。与传统的钢尺量距相比，具有精度高、速度快、灵活方便、受气候和地形影响小等特点。南方测距仪 ND3000徕卡DI3000s测距仪电磁波测距仪的分类：1.按载波分2.按测程分 短程 15km 3.按精度（每千米测距中误差）分 级：测程时N0，N无需确定，但测相精度一定，当测程较大时，测距精度将降低测距仪采用多频率组合测距来求得N并保证测距精度 如：测定一段距离 l /2=10米测得结果为 3.682米 l /2=1000米测得结果为 573.6 米 两个结果组合为 573.682米3.整周数N的确定方法五、成果整理5-3 电磁波测距

15、（ d1 + C ) + ( d2 + C ) = d3 + C C = d3 - d1 - d2（1）棱镜常数改正 棱镜等效反射面与棱镜安置中心不一致（2）测距仪加常数改正 测距仪相位中心与仪器对中位置不一致1.斜距计算d1d2d3HdC = d H(n 1) n 为棱镜玻璃的折射率光的传播速度与气压、温度有关，即测尺长度发生变化，所加改正数称为气象改正，与距离成正比。5-3 电磁波测距（4）气象改正常用红外测距气象改正公式（3）测距仪乘常数改正：测距频率发生偏移5-3 电磁波测距徕卡全站仪的气象改正表（单位ppm ）相对湿度60%，以温度C、气压mb 或海拔高m为索引2.距离归算（1）水平

16、距离归算5-3 电磁波测距（2）水平距离归算到参考椭球面（3）参考椭球面化算到高斯平面ABHmabS1RmOS2hg大地水准面参考椭球面S1hDa5-3 电磁波测距Ym(km)1020304550100150160S2/S1 8100001200000190000140000132000181001360013170投影改正的大小Hm(m)50100200500800100015002000S1/S1 13700016400013200011300018000164001420013185高程改正的大小小 结钢尺量距视距测量电磁波测距脉冲法测距相位法测距成果整理：斜距计算、距离归算相位法测距原理080706050409545352515055“米”的由来 国际单位制的长度单位“米”(meter,metre)起源于法国。1790年5月由法国科学家组成的特别委员会，建议以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位米，1791年获法国国会批准。17921799年，对法国敦克尔克至西班牙的巴塞罗那进行了测量。1799年根据测量结果制成一根35毫米25毫米短形截