工测A1ppt4角度距离测量

第四章角度、距离测量角度测量的原理和使用的仪器角度测量的方法经纬仪的检校角度测量的误差分析距离测量及其误差分析三角高程测量1.角度测量的原理和使用的仪器角度测量的原理经纬仪角度测量的原理角度测量是测量工作的基本内容之一，它包括水平角测量和垂直角测量。水平角测量用于求算点的平面坐标，垂直角测量用于测定点的高程。角度测量中最常用的仪器是光学经纬仪。角度测量的原理水平角：空间两直线的夹角在水平面上的垂直投影。A、B、C为地面上任意三点。C为测站点，A、B为目标点，则从C点观测A、B的水平角为CA、CB两方向线在水平面Q上的垂直投影所成的∠A1C1B1=b－a。也就是说，地面上一点到两目标点的方向线所夹的水平角，就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角。角度测量的原理垂直角：同一铅垂面内，某目标方向的视线与水平线间的夹角(aA,aB)。垂直角自带正负号：水平线上角度值为正，反之为负。其取值范围：[－90˚~＋90˚]天顶距：视线与铅垂线的平角(ZA,ZB)。天顶距恒为正，其取值范围：[0˚~90˚]经纬仪经纬仪(Theodolite,Transit)

它的精密度一般分为三级：1″级、2″级和6″级。前两种属精密仪器，后一种属中等精度仪器，是常用的经纬仪。我国经纬仪编号系列分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等多个级别。其中D和J分别表示“大地测量”和“经纬仪”两个词汉语拼音的第一个字母，后面的数字表示该仪器一次方向观测所能达到的精度指标。DJ6级光学经纬仪属6″级仪器，其一次方向观测的角度值所能达到的精度(中误差)为6″。经纬仪经纬仪的构造：基座、照准部、度盘及读数装置经纬仪基座基座是仪器的底座，其上有脚螺旋和连接板。测量时必须将三脚架上的中心螺旋(连接螺旋)旋进连接板，这时仪器和三脚架就连接在一起了。中心螺旋下端挂上垂球，即指示水平度盘的中心位置。基座上还有一个轴座固定螺旋。经纬仪照准部光学对点器：仪器对中望远镜：望远镜用作精确瞄准目标，它和横轴连接在一起，可以绕横轴在竖直面内上下任意转动水准器：照准部上有一个水准管和一个圆水准器，用以仪器整平转动控制装置：照准部的制动、微动主要轴线：3轴关系确保仪器的测角工作经纬仪经纬仪照准部应满足的3轴关系几何条件由测角原理可知，为了精确地测量角度，当经纬仪整平后，望远镜视准轴绕横轴上下转动时，其视线应能扫出一个竖直面。为了达到这一要求，一台完善的经纬仪，其各条轴线之间应满足以下主要几何条件，即三轴相互垂直条件：

①水平度盘的水准管轴(LL)应垂直于竖轴(VV)；

②视准轴(CC)应垂直于横轴(HH)；

③横轴(HH)应垂直于竖轴(VV)。如果经纬仪满足了上述三个条件，当仪器整平后，则竖轴垂直，水准管轴和横轴水平。因视准轴垂直于横轴，所以当视准轴绕横轴上下转动时即能扫出一个竖直面。CVVHHCLL经纬仪度盘及读数装置竖直度盘(竖盘)竖盘由光学玻璃制成，用于观测竖直角。它和望远镜连成一体并随望远镜一起转动。水平度盘也由光学玻璃制成。盘上有0-360°顺时针注记的分划线。水平度盘的外壳上还有一个特殊装置，称为复测扳钮。按下该扳钮时，水平度盘和照准部可以一起转动；拨上该扳钮时，水平度盘就不能随照准部一起转动了。DJ6常用的2种读数装置：测微尺读数装置、单平行玻璃测微器读数装置。DJ6经纬仪光路图水平度盘水平度盘通光反射镜仪器对中观察镜度盘读数窗口望远镜经纬仪单平板玻璃测微器及其读数方法右图是DJ6型经纬仪的读数系统光路图。外来光线经竖直度盘和水平度盘，同时经透镜组将竖直度盘和水平度盘的分划，通过单平板玻璃成像在读数窗中。最后在读数显微镜内可以清晰地看到水平度盘、竖直度盘和测微盘的分划像。度盘像测微尺像平板玻璃VH测微尺像外来光线外来光线经纬仪测微尺读数装置及其读数方法采用测微尺读数装置的DJ6光学经纬仪在读数显微镜内，同样可以看到竖直度盘和水平度盘分划和另一测微尺。度盘上每一格为1°(60′)。测微尺的总长度等于度盘每格(1°)的宽度，这样测微尺的总长代表1°，而测微尺分成60个小格，故每一小格代表1′。读数时，须以测微尺的零分划线为起始线，度数在度盘上读出，不足1°的读数，在测微尺上读出。2.角度测量的方法经纬仪安置测回法(水平角)方向观测法(水平角)竖直角观测与计算经纬仪安置经纬仪的安置，包括对中和整平两个内容。对中对中的目的是把仪器中心安置在测站点的铅垂线上，即仪器中心和测站点在同一铅垂线上。垂球对中：利用静止状况下自重的方向即是铅垂线原理，通过在仪器基座中心悬挂一垂球来调整仪器中心和测站点相对位置。光学对中：通过经纬仪内部的光路结构，在仪器准确整平的情况下，可以通过照准部上的光学对准器提供一条铅垂的视线，依此来调整仪器中心和测站点相对位置。经纬仪安置整平整平的目的是使仪器竖轴竖直、水平度盘水平。圆水准气泡用以粗平仪器，其通过三脚架和基座角螺旋来调节；管水准气泡用以精确整平仪器，其只通过基座角螺旋来调节。(注意左手拇指的方向指示)经纬仪安置经纬仪的对中、整平是一个反复的操作过程。保持三脚架架头大致水平的状态移动三脚架架头至测站点上方，装上仪器(连接螺丝要居中锁紧)，在大致对中的情况下将三脚架插紧，如对中差异大可适当平移角架调整。升降三脚架使圆水准器气泡居中以粗平仪器(这时仪器又不对中了)，再微松动连接螺旋，在架头上平移仪器，使仪器严格对中。通过角螺旋使管水准器气泡居中以精平仪器(这时仪器可能又不对中了)，再微松动连接螺旋，在架头上微移仪器，使仪器再次严格对中。反复执行步骤3，直至仪器对中，且在任一位置管水准气泡都居中。经纬仪安置经纬仪对中、整平的操作要领流程：大致对中(脚架)—粗平(脚架、圆水准器)—对中(连接螺旋)—精平(角螺旋、管水准器)—对中(连接螺旋)—精平(角螺旋、管水准器)对中、精平的操作是一个反复(2~3次)、逐步细化、精确逼近的过程。最后的操作一定是精平(此时只需要确认对中正确，而无需调整对中了)。仪器安置上水准仪和经纬仪的异同水准仪只有整平，经纬仪多了对中仪器精平含义不一致，水准仪的整平要求更加严格。水准仪要求符合气泡符合才能观测读数，经纬仪在管水准气泡居中的条件下就可以观测读数。测回法测站点：仪器所在点照准点：远方目标点瞄准与照准方法望远镜十字丝竖直要平分照准目标，方为瞄准要尽量瞄准目标的下端以防止目标倾斜带来的目标偏心误差目标成像清晰、无视差测回法测回法：只适用于观测两个方向之间的单角。一测回操作方法:盘左A→盘左B→盘右B→盘右A两项限差:半测回角值互差、各测回值互差记录和计算方法测回法一测回操作方法将经纬仪竖盘放在盘左位置(又称正镜位置)，顺时针转动照准部，使望远镜大致瞄准A点目标。然后拧紧水平制动扳钮，用微动螺旋使望远镜精确地瞄准A点目标，读取水平度盘读数A左。松开水平制动扳钮，顺时针方向转动照准部，用上述方法精确瞄准B点目标，读水平度盘读数B左。按上述1、2步骤测量水平角一次，称为半测回(又称上半测回)。倒转望远镜，使竖盘位于盘右位置(又称倒镜位置)，逆时针旋转望远镜精确瞄准B点目标，读水平度盘读数B右。按逆时针转动照准部，精确瞄准A点目标，读取水平度盘读数A右。按3、4步骤再次测量水平角一次，称为下半测回。1~4步骤测量水平角两次，称为一个测回。测回法测站盘位目标水平度盘读数水平角半测回值测回值β1左A00024872624872618B872648右A1800012872612B2672624计算和记录上半测回角度值：β左=B左－A左下半测回角度值：β右=B右－A右一测回角度值：β=(β左+β右)/2测回法两项限差为保证测量精度和操作过程的正确，对测回法测量水平角有两项限差(半测回互差、测回间互差)规定。半测回互差：上、下半测回角度值之差(通常指绝对值)测回间互差：不同测回间角度值两两之差(常指绝对值)对DJ6经纬仪，要求半测回互差不超过40″，方可取其平均值作为β角一个测回的观测结果，如不符合要求应重测；要求测回间互差不超过25″时，方可取其平均值作为β角多个测回的观测结果，如不符合要求应重测。方向观测法方向法:适用于一个测站上观测三个及以上方向之间的夹角。一测回操作方法:盘左A→盘左B→…→盘左D→盘左A→盘右A→盘右D→…→盘右B→盘右A三项限差要求：半测回归零差、2C互差(2C较差)、各测回方向差记录和计算方法OBCAD方向观测法一测回操作方法经纬仪盘左位置，顺时针依次观测A、B、…、D、A各点，读取水平度盘读数。其中A方向为起始方向(零方向)。观测结束前要求回到起始方向再进行一次观测，该步骤称为归零。上述全部工作称为左半测回或上半测回。倒转望远镜，盘右位置逆时针依次观测A、D、…、B、A各点，读取水平度盘读数。(右半测回或下半测回)方向观测法三项限差要求半测回归零差：在半测回观测过程中零方向观测了2次，2次读数之差为半测回归零差。2C互差：一测回内，对任一方向均有盘左、盘右观测，2C误差定义为：

2C互差定义为各方向的2C误差变化值。测回间方向差：为了便于计算和比较，一测回观测的方向值都要进行改化，其中零方向的方向值要改化为00°00′00″(归零方向值)。在归零后，各方向不同测回间的归零方向值之差就是测回间方向差。方向观测法经纬仪半测回归零差2C互差测回间方向差DJ1696DJ28139DJ618——24三项限差要求(单位：秒)方向观测法记录和计算方法每半测回检查归零差，不符合要求应重测。反之，取零方向均值作为半测回的零方向观测值。每测回检查各方向2C互差，不符合要求应重测。反之，对各方向取盘左、盘右的均值作为该方向一测回方向观测值。一测回中，零方向有始末两个方向值，取其均值作为零方向最终的方向观测值，并将其数值改化为00°00′00″，然后依次计算其它方向的归零改化方向值。若各测回间的方向值互差不满足限差规定，应重测某一个或几个测回。反之，依次取各方向多个测回的平均值作为该方向多测回的方向观测结果，并由此计算各方向之间的夹角。测站测回数目标水平度盘读数2C平均读数归零后方向值各测回归零方向平均值盘左盘右°′″°′″″°′″°′″°′″O1ABCDA000236702336228192425417540002301800236250234248193074175418002360-6-60-600023670233922819272541754000233

0000

007021052281653254152000000070205622816482541516O2ABCDA900312160240631820003441830900318270031234023541381954164182427003120+12+6+6+69003121602400318195734418279003150000070204622816432541513方向观测法水平角观测的度盘的配置问题进行水平角的多测回观测，无论是测回法还是方向观测法都需要配置水平度盘。其目的是消除度盘分划误差，防止读数错误。在照准部下端有一个水平度盘的调节按钮，通过它可以设置起始观测的水平度盘读数。起始观测的水平度盘配置读数L与测回数N之间具有如下关系：方向观测法与测回法的异同角度观测的适用情况(方向数，单角与多角)一测回观测流程(都是先盘左、顺时针，后盘右、逆时针；方向观测有归零操作，其使得计算变得复杂；多测回观测都要配置度盘)限差规定(项目名称、数量、定义，方向观测有2C互差限定)计算和记录格式(测回法简单，方向观测复杂)竖直角观测与计算竖直角是同一竖直面内视线与水平线间的夹角角值为0°~±90°。视线上倾斜，竖直角为仰角，符号为正。视线向下倾斜，竖直角为俯角，符号为负。测量原理：竖直角与水平角一样，其角值也是度盘上两个方向读数之差。不同的是竖直角的两个方向中必有一个是水平方向。任何类型的经纬仪，制作上都作要求当竖直指标水准管气泡居中，望远镜视准轴水平时，其竖盘读数是一个固定值。因此，在观测竖直角时，只要观测目标点一个方向并读取竖盘读数便可算得该目标点的竖直角，而不必观测水平方向。竖直角观测与计算竖直角观测的意义将倾斜距离化算为水平距离在三角高程测量和碎部地形测量中进行三角高差的计算竖直角观测与计算垂直度盘（竖直度盘，简称竖盘）的构造和读数指标水准管、指标水准管微动螺旋、竖盘竖盘固定在望远镜旋转轴(横轴)的一端，随望远镜一起在竖直面内转动。竖盘读数用的指标装置，和指标水准管、指标水准管微动螺旋连在一起的，不随望远镜一起转动。指标水准管气泡居中后，指标即处于正确位置。如望远镜视准轴水平，竖盘读数则应为90°的整数倍(0,90,180,270)。每次观测竖直角时，必须用竖盘指标微动螺旋，使指标水准管气泡居中，然后才能读数。竖盘刻划的注记有顺时针方向和逆时针方向两种，一般为全圆式注记。不同刻划的竖盘竖直角观测与计算竖直角的观测要测得比较精确的竖直角,至少要用盘左和盘右各观测一次,这称为一个测回.这样可以减小误差,提高观测精度.安置经纬仪,用盘左瞄准目标点,使十字丝横丝切于目标顶端,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,读数.(盘左读数L)倒转望远镜,盘右瞄准B点,使指标水准管气泡居中,进行盘右读数.(盘右读数R)如果在一个测站上观测多个方向的竖直角,则在盘左顺时针依次照准各目标,读数;而在盘右时,逆时针依次照准各目标,读数。竖直角观测与计算竖直角δ的计算竖直角δ是观测目标的读数与望远镜视准轴水平时的竖盘读数(即0,90,180,270)之差。半测回内竖直角计算中哪个是被减数，哪个是减数，则应按竖盘的注记形式来确定。

逆时针注记时计算公式:盘左δl=L－90o,盘右δr=270o－R

顺时针注记时计算公式:盘左δl=90o－L,盘右δr=R－270o一测回竖直角为:δ=(δl+δr)/2=±(L－R+180o)/2。实践上可不用记忆上述计算式，而在观测前将望远镜大致放平，读取竖盘读数。然后将望远镜上仰，若读数增大，则δ等于瞄准目标时的读数减去视线水平时的读数；若读数减小，则δ等于视线水平时的读数减去瞄准目标时的读数。逆时针注记顺时针注记竖直角观测与计算竖盘指标差前面δ的计算基于这样一个假设:当竖盘指标水准管气泡居中时,指标处于正确位置,此时竖盘读数为90o或270o.实际上,这一假设常不成立,即当竖盘指标水准管气泡居中时指标并不恰好指向正确位置,而与正确位置相差一个小角度x,x称为竖盘指标差.指标差产生的原因是指标水准管未校正完善。当指标偏移方向与竖盘注记方向一致,则使度盘读数增大,x取正号;反之,指标偏移方向与竖盘注记方向相反,则使度盘读数减小,x取负号.(x自带正负号)竖直角观测与计算由于指标差x(x自带正负号)的存在,盘左竖盘指标读数为90o+x,盘右竖盘指标读数为270o+x,则:就逆时针注记的度盘而言,正确的竖直角应为δl=L－(90o+x);盘右时正确的竖直角应为δr=(270o+x)－R,那么δ=(L－R+180o)/2.同理,就顺时针注记的度盘而言,δ=(R－L－180o)/2.这说明一测回竖直角观测不受指标差影响.不考虑其它误差影响,对同一竖直角,其盘左和盘右的角度观测值应该相同,即|δl－δr|理想值为零.由此得到指标差x的计算公式(无论度盘注记方式):指标差x可用来衡量观测质量.在同一测站上观测不同目标时,指标差的变动范围对于DJ6经纬仪不应超过25″,否则成果不合格,需重测.一些仪器具有竖盘指标差自动归零的补偿装置.竖直角观测与计算目

标竖盘位置竖

盘

读

数(°′″)指

标

差(″)一

测

回

角

值(°′″)A左592030+15303945右3004000B左1240342+18-340324右2355654电子经纬仪电子经纬仪与光学经纬仪的根本区别在于它用电子测角系统代替光学度盘读数系统.其主要特点是:使用电子测角系统,能将测量结果自动显示出来,实现了读数的自动化和数字化.配合适当的接口,可将电子手簿记录的数据输入计算机,实现数据处理和绘图自动化.电子测角仍然是采用度盘来进行.与光学测角不同,电子测角是从特殊格式的电子度盘上取得电信号,根据电信号再转换成角度,并自动地以数字形式输出.电子测角度盘根据取得电信号的方式不同,可分为光栅度盘测角和编码度盘测角.仪器通常具备水平和竖直的自动补偿功能.电子经纬仪扇区型编码度盘条码型光栅度盘3.经纬仪的检校经纬仪主要轴线关系经纬仪的检验校正经纬仪主要轴线关系经纬仪上主要轴线应满足的条件水准管轴垂直于纵轴(LL⊥VV)圆水准器轴平行纵轴(OO∥VV)视准轴垂直于横轴(ZZ⊥HH)

横轴垂直于纵轴(HH⊥VV)十字丝纵丝垂直于横轴竖盘指标应处于正确位置光学对点器视准轴位置正确经纬仪的检验校正水准管轴垂直于垂直纵轴的检验校正圆水准器的检验和校正十字丝竖丝垂直于仪器横轴的检验校正视准轴垂直于横轴的检验校正横轴垂直于竖轴的检验指标差的检验与校正光学对点器的检验校正经纬仪的检验校正经纬仪检验的目的，就是检查上述的各种关系是否满足。如果不能满足，且偏差超过允许的范围时。则需进行校正。检验和校正应按一定的顺序进行，确定这些顺序的原则是：

1.如果某一项不校正好，会影响其他项目的检验时，则这一项先做。

2.如果不同项目要校正同一部位，则会互相影响，在这种情况下，应将重要项目在后边检验，以保证其条件不被破坏。

3.有的项目与其他条件无关，则先后均可。经纬仪的检验校正1)水准管轴垂直于垂直纵轴的检验校正检验:大致整平仪器,并转照准部,使水准管轴与仪器任两脚螺旋连线平行,调节这对脚螺旋使水准管气泡居中.再转照准部180o,若气泡仍居中,说明该几何条件满足,否则应校正仪器.校正:调节平行于水准管的一对脚螺旋使气泡向中央移动偏离值的一半,用校正针拨水准管的校正螺旋,升高或降低水准管的一端至气泡居中,反复进行几次,直到在任何位置气泡偏离值都在一格以内为止.经纬仪的检验校正2)圆水准器平行竖轴的检验和校正检验:

在水准管轴校正的基础上，整平经纬仪，若圆水准器气泡不居中，则需校正。校正:

用校正针拨动圆水准器下面的校正螺丝，使圆水准器气泡居中即可。经纬仪的检验校正3)十字丝竖丝垂直于仪器横轴的检验校正检验:用十字丝竖丝一端瞄准细小点状目标,转动望远镜竖直微动螺旋,使其移至竖丝另一端,若目标点始终在竖丝上移动,说明此条件满足,否则需要校正.校正:旋下十字丝分划板护罩,用小改锥松开十字丝分划板的固定螺丝,微微转动十字丝分划板,使竖丝端点至点状目标的间隔减小一半,再返转到起始端点.重复上述检验校正,直到无显著误差为止,最后将固定螺丝拧紧.经纬仪的检验校正4)视准轴垂直于横轴的检验校正检验:盘左瞄准远处与仪器同高点A,读取水平度盘读数α左,倒镜盘右再读取A点水平度盘读数α右.若α左=α右±180o,说明此条件已满足,若差值超过20″则需校正.校正:计算正确读数α右′=[α右+(α左±180°)]/2,转动水平微动螺旋使水平度盘读数为α右′,此时目标偏离十字丝交点,用校正针拨动十字丝校正螺丝至十字丝纵丝与目标成像几何中心重合.如此重复检验校正,直到差值在20″内为止,最后旋上十字丝分划板护罩.经纬仪的检验校正5)横轴垂直于竖轴的检验在离建筑物10m处安置仪器,盘左瞄准墙上高目标点标志P(垂直角大于30°),将望远镜放平,十字丝交点投在墙上定出P1点.盘右瞄准P点同法定出P2点.若P1P2点重合,则说明此条件满足,若P1P2＞5mm,则需要校正.由于仪器横轴是密封的,故该项校正应由专业维修人员进行.经纬仪的检验校正6)竖盘指标差的检验与校正

检验:置平仪器,以盘左、盘右分别瞄准同一水平目标,读取竖盘读数,计算垂直角α左和α右,两者相等则无竖盘指标差存在,否则应计算指标差,当其大于±30″时应进行校正.校正:校正时可在盘左盘右位置进行.如盘右,令望远镜照准原目标不动,转竖盘水准仪管微动螺旋,将竖盘读数对准盘右的正确读数,此时指标水准管气泡必然偏移,用校正针使气泡居中即可.经纬仪的检验校正7)光学对点器的检验校正检验:平地安置仪器，严格整平，在脚架的中央地面放置一张画有“+”字标志(中心为O)的白纸，使对点器标志中心与“+”字中心重合，在水平方向旋照准部180°，如对点器标志中心偏离“+”字中心，而至另一点(设为O′)，则对点器的视准轴和仪器的纵轴不重合，应校正.校正:定出O、O′的中点，调节对点器的校正螺丝使对点器中心标志对该点以完成校正.4.角度测量的误差分析仪器误差观测误差仪器误差1.照准部偏心误差产生情况：照准部旋转中心与度盘分划中心不重合规律：随瞄准方向而异，照准方向垂直于偏心方向时对水平方向读数影响最大消除与减弱措施：盘左盘右取平均值可消除2.度盘刻划误差产生情况：度盘制造时产生消除与减弱措施：变换度盘位置仪器误差3视准误差(c)产生情况：视准轴不垂直于横轴时产生的误差规律：随垂直角增大而增大消除与减弱措施：盘左盘右取均值可以消除4横轴误差产生情况：横轴不水平规律：随垂直角增大而增大，对两等高目标观测时误差为零消除与减弱措施：盘左盘右取均值可以消除仪器误差5纵轴误差产生情况：纵轴不铅垂规律：随垂直角增大而增大，与横轴所处的方向有关消除与减弱措施：注意水准管的精度与精确整平注意：不能用盘左盘右取均值可以消除观测误差1仪器对中误差产生情况：仪器中心与测站点不在同一铅垂线上规律：偏心越大、边越大，误差越大消除与减弱措施：精确对中2目标偏心误差产生情况：觇标中心偏离目标标石中心规律：与偏心距与正比，与边长成反比，垂直于视线方向的目标偏心误差最大消除与减弱措施：觇标铅垂观测误差3照准(瞄准)误差产生原因：未精确瞄准目标的几何中心消除与减弱措施：选择较好的观测环境4读数误差产生原因：估读导致5视差和十字丝不清晰的影响视差：目标成象不在十字丝板上引起的误差消除措施：观测时认真调焦5.距离测量及其误差分析钢尺量距钢尺量距误差来源与分析光电测距光电测距误差来源与分析钢尺量距钢尺量距的一般方法选定量距的工具钢尺，标杆、测钎和垂球直线定线:两地面点间的距离较长或地势起伏较大时，为使量距工作方便起见，需要分成几段进行丈量。这就需要把多根标杆标定在已知直线上（直线定线）。一般量距用目视定线。钢尺量距钢尺量距的一般方法量距方法平坦地区的距离丈量 在平坦地面丈量距离时,可把尺子放在地面上进行丈量至少往返测各一次.量距精度以相对误差表示,并将其换算为分子为1的分数形式,精度一般不低于1/2000.否则重测! |往测–返测|/往返均值=1/M≤1/2000AB往测返测钢尺量距钢尺量距的一般方法(平坦地区)例: 如图,整尺段数为3.测量结果为:

往测距离为174.890m,返测为174.840m,相对误差为|174.890-174.840|/174.865=1/3500≤1/2000,相对误差符合要求,得整尺段平均距离为174.865m.AB往测返测钢尺量距钢尺量距的一般方法量距方法倾斜地面的距离丈量1.平量法:如果地面起伏不大,丈量时将尺子一端抬高,并用目估法使尺子大致水平,然后用测钎将尺子的端点投到地面上.将量得的各段水平距离求各即为所量距离.2.斜量法:当倾斜地面的坡度变化均匀时,可以沿着斜坡丈量出AB的斜距L,测出地面的倾角δ,则水平距离l为l=L*cosδ.如果未测倾角δ,而是测定了AB间的高差h,则l=L+Δl(Δl为按高差计算的倾斜改正数,永远为负值).δ钢尺量距钢尺量距的精密方法经纬仪进行定线 欲精密丈量直线AB的距离,首先清除直线上的障碍物,然后安置经纬仪于A点上,瞄准B点,用经纬仪进行定线.用钢尺进行概量,在视线上依次定出此钢尺一整尺略短的A1、12、23……等尺段.在各尺段端点打下木桩，桩顶高出地面3~5cm.在桩顶钉白铁皮.利用A点的经纬仪进行定线,在各白铁皮上划一条线,使其与AB方向重合,另划一条线垂直AB方向形成十字,作为丈量的标志.钢尺量距钢尺量距的精密方法量距

用检定过的钢尺丈量相邻两木桩之间的距离.丈量一般需5人(2人拉尺,2人读数,1人指挥兼记录).丈量时,拉伸钢尺置于相邻两木桩顶上,并使钢尺有刻划线一侧贴切十字线.后尺手将弹簧秤挂在尺的零端,施加钢尺检定时的标准拉力(通常标准拉力为10kg);钢尺拉紧后,前尺手以尺上某—整分划对准十字线交点时,发出读数口令“预备”,后尺手回答“好”,在喊好的同一瞬间,两端的读尺员同时根据十字交点读取读数,估读到0.1mm,记入手簿.每尺段要移动钢尺位置丈量三次.每量一尺段都要读记温度一次,估读到0.5℃.按上述由直线起点丈量到终点是为往测,往测完毕后立即返测,每条直线所需丈量的次数视量边的精度要求而定.弹簧秤挂尺零端施加钢尺检定时的标准拉力.记录温度.施测三次(测回),各次较差视不同要求而定,一般不得超过2～3mm.如在限差以内,则取三次结果的平均值作为此尺段的观测成果.钢尺量距钢尺量距的精密方法水准测量桩顶高程前面所测距离是相邻桩顶间的倾斜距离,为了改算成水平距离,要用水准测出各桩顶高程,以便进行倾斜改正.水准测量往返观测以资检核.相邻两桩顶往返所测高差之差一般不得超过±10mm.如在限差以内,取其平均值作为观测成果.尺段长度的计算尺长改正温度改正倾斜改正计算改正后的尺段水平长度计算尺段往测或返测水平距计算往返测水平距的相对中误差计算

两点间的水平距离钢尺量距钢尺的检定的目的是确定尺长方程式,需要在专门的钢尺检定场进行尺长方程式 钢尺由于其制造误差,经常使用中的变形以及丈量时温度和拉力不同的影响,使得其实际长度往往不等于名义长度.因此丈量之前必须对钢尺进行检定,求出它在标准拉力和标准温度下的实际长度,以便对丈量结果加以改正.钢尺检定后,应给出尺长随温度变化的函数式,通常称为尺长方程式,其一般形式为钢尺量距误差来源与分析长距离钢尺丈量是一项繁重的工作，劳动强度大，工作效率低，尤其是在山区、沼泽区等人行不便的地区，丈量工作更是困难。钢尺量距的主要误差来源有定线误差尺长误差温度变化误差拉力误差丈量本身的误差垂曲误差倾斜误差钢尺量距误差来源与分析定线误差

分尺段丈量距离时,由于定线误差导致尺段端点不在要求的直线上,产生距离丈量误差.该项误差始终为正值.尺长误差

钢尺必须经过检定以求得其尺长改正数.尺长误差具有系统积累性,它与所量距离成正比.精密量距时,钢尺虽经检定并在丈量结果中进行了尺长改正,但其成果中仍存在尺长误差,因为一般尺长检定方法只能达到0.5mm左右的精度.一般量距时可不作尺长改正.钢尺量距误差来源与分析温度变化误差

用温度计测量温度，测定的是空气的温度，而不是尺于本身的温度，在夏季阳光曝晒下，此两者温度之差可大于5°C。因此量距宜在阴天进行，并要设法测定钢尺本身的温度。

拉力误差

钢尺具有弹性，会因受拉而伸长。量距时，如果拉力不等于标准拉力，钢尺的长度就会产生变化。精密量距时，用弹簧秤控制标准拉力，一般量距时拉力要均匀，不要或大或小。

丈量本身的误差

包括钢尺刻划对点的误差、插测钎的误差及钢尺读数误差等。这些误差是由人的感官能力所限而产生，误差有正有负，在丈量结果中可以互相抵消一部分，但仍是量距工作的一项主要误差源。钢尺量距误差来源与分析垂曲误差 钢尺悬空丈量时中间下垂，称为垂曲。故在钢尺检定时，应按悬空与水平两种情况分别检定，得出相应的尺长方程式，再按实际情况采用相应的尺长方程式进行成果整理(此时，这项误差可以不计)。 在凹凸不平的地面量距时，凸起部分将使钢尺产生上凸现象，称为反曲。设在尺段中部凸起0.5m，由此而产生的距离误差是不能允许的。应将钢尺拉平丈量。倾斜误差 钢尺一般量距时，如果钢尺不水平，总是使所量距离偏大。精密量距时，测出尺段两端点的高差，进行倾斜改正。用普通水准测量的方法是容易达到的。光电测距长距离钢尺丈量是一项繁重的工作.为了改变这种状况,于五十年代研制成了光电测距仪.近年来,各类光电测距仪在测量工作得到了普遍的应用.光电测距仪分类电磁波测距按测程来分有短程(＜3km),中程(3—15km)和远程(＞15km).按测距精度来分有Ⅰ级(5mm),Ⅱ级(5mm—10mm)和Ⅲ级(＞10mm).按载波来分,采用微波段的电磁波作为载波的称为微波测距仪;采用光波作为裁波的称为光电测距仪.光电测距仪所使用的光源有激光光源和红外光源.采用红外线波段作为载波的称为红外测距仪.光电测距测距原理与精度真空中光速c0为已知，如果光束在待测距离D上往返传播的时间t可测，则距离D可由下式求出 式中n为大气折射率,它与测距仪所用光源的波长,测线上的气温,气压和湿度有关.测定距离的精度取决于测定时间的精度光电测距要求保证±1cm的测距精度,时间测定要求准确到6.7×10-11s,这是难以做到的.因此光电测距采用间接测定法来测定时间t.方法有下列两种：脉冲式测距

由测距仪的发射系统发出光脉冲,经被测目标反射后,再由测距仪的接收系统接收,测出这一光脉冲往返所需时间间隔的钟脉冲个数以求得距离D.由于计数器的频率一殷为300MHz,测距精度为0.5m，精度较低.光电测距相位式测距由测距仪的发射系统发出一种连续的调制光波.测距仪在A点发出的调制光在待测距离上传播,经反射镜反射后被接收器所接收.然后用相位计将发射信号与接受信号进行相位比较,由显示器显出调制光在待测距离往返传播所引起的相位移φ.相位移和传播时间(周期)相关,可以用以确定距离D,其精度决定于调制光波波长,可以很高.红外光电测距仪都采用相位测距法.光电测距光尺组采用相位式测距时,测距仪发出一系列连续的调制光波,每种光波频率不同,相应的波长也不同,这些不同的波长被形象地称为光尺组.不同光尺长度一般相差10的整数倍.一般地,测定相位移的精度为2π/100(等价于波长的1/100).并且超过2π整数倍的相位移无法确定(整周模糊问题).所以必须通过一系列光尺组合才能够足够精确地测定距离.高频尺也称精尺,精确测定距离尾数;中频尺也称粗尺,测定米以上的距离值.

设测定距离为12658.321m,则至少需要4把光尺才能以毫米级精度确定其长度. λ1=10km,λ2=100m,λ3=1m,λ4=1cm;光电测距光电测距仪的仪器标称精度(Amm+Bppm)由固定误差和比例误差组成.固定误差A指仪器一次量距所固有的测量误差,其单位为毫米.比例误差B与仪器丈量的距离长度相关,测量距离越长,误差越大.ppm意为百万分之一,即1km的距离,将产生Bmm的比例误差.例如1mm+2ppm的光电测距仪测量5km的距离,仪器的标称测量误差为:1mm+2*5mm=11mm.光电测距测距仪的一般使用方法

目前正在使用的测距仪有组合式、整体式两种。组合式是指由经纬仪、测距仪主机、控制键盘、电源及其它附件组成，主机架在经纬仪上，测距光轴和望远镜视准轴应平行。距离测量步骤如下：仪器安置：在测站点安置经纬仪，方法同角度测量，但应比测角时仪器安置高度略低。测前准备：打开电源进行仪器功能及电源状态测试；设置单位制式，预置常数，包括：仪器加常数、气象改正数等。照准反射棱镜，调节经纬仪的水平和竖直微动螺旋使回光信号最大。根据测量精度要求测量距离若干测回，同时观测垂直角，量仪器高，镜高并记录有关气象数据，备成果整理之用。光电测距成果整理(光电测距的距离改正)实测距离S称为野外距离观测值，一般为倾斜距离，还必须经过改正才能得到两点间正确的水平距离。1.测距仪常数改正

测距仪的常数包括加常数C0和乘常数R，将测距仪在若干条标准长度上的检定，可以获测距仪的乘常数和加常数。距离的乘常数R改正与所测距离的长度成正比,加常数改正即为C0，单位为mm，常数改正公式为：

ΔDK=C0+R×S

当测定仪器的加常数和乘常数后，可预置于仪器中，测距时仪器自动改正。光电测距2.气象改正

光速c受大气折射率n的影响，由此产生的距离改正称气象改正。3.水平距离的计算

斜距观测值经过乘常数、加常数改正和气象改正后，得到改正后的斜距,根据测线端点间的高差为h或实测的垂直角α，两点间的平距可由下式计算：

光电测距4.平距化算至椭球面的计算

当所测的距离较大时，平距D应化算至椭球面上，设D′为D化算至椭球面的值，其化算公式为：

式中：Hm—测距仪和反射镜两中心的高程均值；

R—测站点的椭球半径5.距离化算至高斯平面的改正

当采用高斯平面直角坐标系时，应将距离化算至高斯平面，化算的改正数的计算公式：

式中：

ym—两端点高斯横坐标自然值的均值；所测距离化算至高斯平面后的长度为光电测距误差来源与分析光电测距的误差来源调制频率误差 通过测距仪检定、测定乘常数R，对距离进行改正，可消除或减小仪器的调制频率误差。气象参数误差 在精密测距时，要注意气温的测定，其误差应小于±1°C，气压测定误差应≤0.3Kpa。对中误差 对中误差一般应小于±1mm，对精密测距应采用强制对中设备，提高对中精度。光电测距误差来源与分析光电测距的误差来源测相误差 测定相位差影响测距时间的确定，进而影响距离的测量。照准误差 克服的办法是测距前检校发射轴与视准轴的平行性，并使用电瞄准以提高照准精度。仪器加常数测定误差 由加常数测定不准确引起的误差。克服办法是定期测定加常数，使距离得到正确加常数改正。周期误差 可通过定期测定仪器的周期误差对所测距进行改正。光电测距误差来源与分析光电测距的检定

测距仪使用过程中，电子元器件老化，各种部件可能的变位，仪器技术指标的变化都会影响仪器的正常使用，给测距成果带来影响。因此必须定期检定测距仪，掌握其性能和有关误差的变化情况，以减弱或消除仪器误差对观测成果的影响，应检定的项目有：测距仪的外观检视与功能检查三轴关系正确性的检验与校正 发射光轴、接收光轴(两轴也称光轴)和经纬仪的视准轴并称为三轴,其应该平行且尽可能接近或重合(在全站型仪器中，已实现同轴)光电测距误差来源与分析光电测距的检定

内部符合精度的检定 多次测量同一距离如观测值之间的符合程度好，则仪器的内部符合精度好，仪器内部电路工作稳定性和测相精度均符合要求。精测频率的检定周期误差的检定 周期误差是以精测尺长为周期按正弦规律变化的。仪器常数的检定 仪器常数有加常数和乘常数两项。全站型电子速测仪是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储等单元组成的三维坐标测量系统，能自动显示测量结果，能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于仪器较完善地实现了测量和处理过程的电子一体化，通常称之为全站型电子速测仪或简称全站仪。全站仪全站仪全站仪由两大部分组成l）采集数据设备：主要有电子测角系统、电子测距系统、还有自动补偿设备等。2）微处理器：微处理器是全站仪的核心装置,主要由中央处理器,随机储存器和只读存储器等构成,测量时,微处理器根据键盘或程序的指令控制各分系统的测量工作,进行必要的逻辑和数值运算以及数字存储、处理、管理、传输、显示等。显示器键盘只读存储器随机存储器输入/输出I/O单元微处理器水平角测量单元垂直角测量单元距离测量单元自动补偿单元光电测量系统微处理器及软件全站仪的组成

全站仪的仪器特点快速安置:简单地整平和对中后,仪器一开机后便可工作.仪器具有专门的动态角扫描系统,因此无需初始化.关机后仍会保留水平和垂直度盘的方向值.电子“气泡”有图示显示并能使仪器始终保持精密置平.适应性强:全站仪可以经受各种作业条件,例如雨天,潮湿,尘土等.因此它们能在最苛刻的环境下完成作业任务.全站仪设有双向倾斜补偿器,可以自动对水平和竖直方向进行修正,以消除竖轴倾斜误差的影响.角度测量中,其自动扫描整个度盘,并求出平均值作为结果,消除了度盘的刻划误差和偏心差.全站仪还可进行距离的地球曲率改正,折光误差以及温度气压改正.自动在仪器上完成高差计算和坐标计算,减少了内业计算工作量.测量结果自动记录在“电子手簿”中,减少了读数的错误和记录的粗差,提高了功效全站仪6.三角高程测量三角高程测量的原理三角高程误差来源及减弱措施视距测量三角高程测量的原理三角高程测量是根据两点间的水平距离(或倾斜距离)和竖直角计算两点间的高差。如图，已知A点高程为HA，欲测定B点高程HB，可在A点安置经纬仪，在B点竖立标杆，用望远镜中丝瞄准标杆的顶点，测得竖直角aAB，并量取经纬仪的横轴到A点的高度，这称为仪器高，用i表示；量取标杆顶部到B点的高度，称为觇杆高，用v表示。再根据AB之间的水平距离l，即可求得高差h。三角高程测量的原理三角高程测量测得的高差为不论竖直角是仰角还是俯角,此式子均适用.若为俯角,则用竖直角负值代入.B点的高程为三角高程测量的原理球气差影响1.球差q

当距离较长时,根据测量工作的精度要求,必须考虑地球曲率和大气折光对高差的影响.在A点安置经纬仪,在B点竖立标杆,仪器高为I,标杆高为v,过P点的水准面为PE,水平面为PG.如果用水平面代替水准面,高差少了一段距离EG,EG即为地球曲率对高差的影响,简称球差,用q表示.

设地球为圆球,半径为R,AB两点间的水平距离为D,当D较小时可认为PE=D.AB两点对球心O所张的夹角为θ,弦切角∠EPG=θ/2,因θ/2很小,可写成q与D平方成正比.q总是使所测高差减小,因此在高差计算中应加上q.

三角高程测量的原理球气差影响2.气差p由于光线通过由下而上密度变化的大气层而发生折射(靠近地球密度大,远离地球密度小),视线形成一条连续凹向地面的曲线PN.当望远镜照准觇标顶部M时,曲线PN在P点处的切线PN′为视线方向,使垂直角α增加了ε/2,而高差增加了一个高度MM′,此即为大气折光对高差的影响,简称为气差,用p表示.气差p总是使高差增大，因此在高差中要减去一个p值。球气差:球差与气差合称球气差。球气差的总影响用f表示。三角高程测量的原理当AB两点间的距离大于300m时,应考虑地球曲率和大气折光对高差的影响(球气差改正f).考虑球气差改正f后,上式应改写为三角高程测量一般应进行往返观测,既由A向B观测(称为直觇),又由B向A观测(称为反觇).这样的观测,称为对向观测.对向观测可消除地球曲率和大气折光的影响.三角高程测量的原理三角高程测量又可分为经纬仪三角高程测量和光电测距三角高程测量。经纬仪三角高程测量利用平面控制测量中，已知的边长和用经纬仪测得两点间