第四章 距离测量和直线定向

第四章距离测量与第四章距离测量与直线定向学习要点◆钢尺量距的基本方法◆视距测量的基本原理◆电磁波测距的基本原理◆三角高程测量的原理和方法◆直线定向测距技术的方法直接测距法步测：双步≈1.5m光学视距测量测绳、皮尺、钢尺等电磁波测距间接测距法卷尺量距概述§4-1钢尺量距精密量距方法

量距相对精度：110000140000

主要用途：砼、钢结构等较精密工程的放样等。一般量距方法

量距相对精度：1200015000

主要用途：图根导线量边、一般工程的距离放样。钢尺量距的工具钢尺：辅助工具1.一般方法量距

钢尺量距的方法1.一般方法量距：

直直线定线，保证量距时沿直线方向进行

平钢尺保持水平

准读数准确直线定向AB测钎SAB=n+为整尺段长

为余长量距的方法平量法台阶法倾斜地面法2.精密方法量距2.精密方法量距：尺长改正温度改正高差改正(4-1-8)(4-1-9)(4-1-4)精密量距时采取的措施：

1.用检定过的钢尺；

2.经纬仪定线；

3.钉尺段桩，逐段量测；

4.对钢尺施加固定拉力；

5.对量距结果加三项改正数：距离测量的误差源尺长误差

系统温度的影响

部分系统，部分偶然倾斜的影响

系统拉力不准引起的误差

部分系统，部分偶然尺子垂曲与反曲引起的误差

系统定线误差

系统读数误差

偶然

一、间接测距，视差法测距间接测距可跨越障碍bsr§4-2光学测距视差法测距：专用的基线尺+高精度的φ角φbs视距测量二、视距测量视距测量——利用测量望远镜的视距丝，间接测定距离和高差的方法。

优点：测量速度快，不受地形限制。不足：精度低，距离相对误差一般约为1/300，高差一般为分米级。用途：主要用于地形图测绘(地形点的距离与高差)。（一）视线水平时十字丝板上有两根视距丝，它们在物镜光心处的张角φ基本是不变的。两根视距丝在物方象的间距与距离成正比仪器制作时令一.视线水平时视距测量1.视距公式：2.高差公式：二.视线倾斜时视距测量公式二.视线倾斜时视距测量公式1.视距公式：2.高差公式：l’为水准尺与视线垂直时的尺间隔三.视距测量观测和计算观测：在测站安置经纬仪，对中、整平、量仪器高；在测点竖水准尺，瞄准(要求三丝都能读数)。三.视距测量观测和计算计算公式一、基本原理ABD§4-3电磁波测距二、电磁波测距仪的分类1、按载波分2、按测程分短程<3km中程3－5km远程>15km

3、按精度分为1（<5mm)、2(5-10mm)、3(11-20mm)级测距仪的精度指标：（B用ppm表示mm/km）微波测距仪激光测距仪红外光测距仪（1）光电脉冲法测距计数显示电子门时标脉冲触发器脉冲发射脉冲接收反射器DBA时间脉冲计数测时三、依据测定时间的方法不同，光电测距主要有：

1、脉冲法2、相位法已知：时标脉冲频率：f=15Mhz；电磁波速度：v=3×108m/s；时标脉冲个数：n=100。求：距离DD=1/f×n×v/2=1000米脉冲测距举例：S（2）相位法测距相位测量要测量测距信号（U1）与参考信号（U2）之间的相位差Δφ1）滤波：取出调制波（频率低）的信号2）混频：把调制波信号与“本振”信号混合，经处理后可以得到频率更低（以便于更精确测量相位差），但相位依旧的差分信号四电磁波测距原理设光从发射器发出，抵达反光镜后返回仪器的接收器，称为信号2。而从发射器发出的光分出一路直接进入处理装置，称为信号1。这两个信号之间存在相位差Δφ和整周数N。利用相位器可测定Δφ，但而不能求得“整周数N”。因此只可以求得“余长”，而不能求得整长。测程和精度测相的精度是有限的。

例如可以把Δφ细分1000倍，则测量的精度为测尺的1/1000。设，此时精度为cm。若要提高精度，就应缩短电子尺。又由于仅有Δφ而无整尺段数N，则未知待测距离的大数。即：短的电子尺测量精度高但测程小。长的电子尺能扩大测程，但由于细分技术的限制，不能求得精确的尾数。即测程大但精度低。若用两个频率的波进行测量，一个测量距离大数，一个测量距离的尾数，即可以既扩大测程又保证精度。举例：f1=150kHz，，测得距离986.4mf2=15MHz，，测得距离6.574m

两组数字拼接为986.574m与测程有关的因素测程主要取决于接收光的强度能保证测相的精度。而接收光的强度与下述因素有关：激光器的功率激光发散角的大小大气对光的吸收程度反光镜的有效面积和其几何精度接收镜筒的口径接收光电元器件的灵敏度等电子全站仪图电子全站仪棱镜全站仪三角高程测量§4-4三角高程测量已知两点之间的水平距离D(或斜距S)，观测垂直角，从而计算高差。使用于山区或不便于进行水准测量的地区。三角高程测量要求考虑地球曲率的影响。三角高程测量是一种间接测定两点之间高差的方法一.三角高程测量原理1.三角高程测量原理B点的高程：已知AB水平距离D，A点高程HA，在测站A观测垂直角，则：或（S为斜距）在距离200米以内，把大地水准面看成水平面二.一般情况下的三角高程测量2.一般情况下的三角高程测量距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测得到的高差加“两差”改正：球差改正：气差改正：两差改正：（k=0.14）顾及两差改正时，高差计算公式：三.三角高程测量的其他特点三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改正；两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验精度；据有关研究，用电子全站仪进行三角高程测量，能代替二等水准测量。3.三角高程测量的其他特点§4-5直线定向概念

直线定向：确定地面上一条直线与标准方向的之间角度关系的测量工作。1.标准方向的种类

真子午线方向

通过地面上某点指向地球南北极的方向线，又称真北方向，可用陀螺仪测定

磁子午线方向

磁针水平静止时其轴线所指的方向线，，又称磁北方向，可用罗盘仪测定。

坐标纵轴方向

平面直角标系中的纵坐标轴方向，又称坐标北方向

2.直线表示的表示方法方位角：真方位角、磁方位角和坐标方位角，用α真、α磁、和α来表示

，0°～360°

象限角：用R表示，0°～90°

方位角

象限角3.几种方向角之间的关系三北方向之间的关系方位角与象限角之间的关系正反坐标方位角之间的关系三北方向线

表：方位角与象限角的关系直线方向αRRα北东（第Ⅰ象限）R＝αα＝R南东（第Ⅱ象限）R＝180°－αα＝180°－

R南西（第Ⅲ象限）R＝α－180°α＝R＋180°北西（第Ⅳ象限）R＝360°－αα＝360°－R直线的正反方位角

§4-6罗盘仪定向1罗盘仪的构造

罗盘仪的构造1-磁针2-刻度盘3-望远镜罗盘

望远镜

水准器

2.罗盘仪的使用

对中

罗盘仪安置在待测直线的一端，利用垂球对准测站点。整平松开仪器球形支柱上的固紧螺旋，使度盘上的两个相互垂直的水准气泡同时居中，旋紧螺旋，此时刻度盘就水平了。松开磁针固定螺旋，使磁针自由转动。瞄准用望远镜瞄准直线另一端点的目标，尽量瞄准标杆的下端，一般用十字丝的竖丝垂直平分标杆。读数待磁针静止后，读取磁针北端的读数，即为该直线的磁方位角。读取时，要遵循从小到大、从上到下俯视读数的原则。读数时视线应与磁针的指向一致，不应斜视，直接读取磁针北端的读数。3.罗盘仪的读数思考题1.简述钢尺测距的基本要求，分析其误差来源。2.试述视距测量的基本原理和观测方法。3.试述相位测距仪的测距原理。4.为什么要进行直线定向？怎