工程测量教程课件附表格二六

方法——钢尺量距、视距测量、电磁波测距和GPS测量。

§4.1钢尺量距

(1)量距工具

1)钢尺——长度20m，30m，50m。第4章距离测量与直线定向2)辅助工具(2)直线定线确定分段丈量的分段点在待量直线端点的连线上

。1)目测定线2)经纬仪定线

(3)钢尺量距的一般方法1)平坦地面的距离丈量先量整尺段长，最后量余长。DAB=n×尺段长+余长需往、返丈量，返测时应重新定线。往、返丈量距离的相对误差K=|DAB－DBA|/D≤1/3000。例如，DAB=162.73m，DBA=162.78m，相对误差K=|162.73－162.78|/162.755=1/3255<1/30002)倾斜地面的距离丈量

①平量法——吊垂球线投影。②斜量法——量斜距，测高差或竖角化算为平距。D=Scosα=√S2－h2(4)钢尺量距的精密方法

一般方法量距，相对误差为1/1000~1/5000，精密方法量距，相对误差为1/10000~1/40000，主要工具：钢尺、弹簧秤、温度计、尺夹等。钢尺应经检验——尺长方程式，量距时应使用弹簧秤施加鉴定时的拉力(15kg)。距离应进行温度与尺长改正。(5)钢尺量距的误差分析

1)尺长误差钢尺名义长度与实际长度不符的误差。具有积累性，丈量距离越长，误差越大。2)温度误差温度变化1℃，丈量30m距离的影响为0.4mm。3)钢尺倾斜和垂曲误差地面不平坦，钢尺不水平或中间下垂而成曲线，所量长度>实际长度。整尺段悬空时，中间应有人托住钢尺。4)定线误差使所量距离为一组折线，丈量结果偏大。丈量30m的距离，偏差为0.25m时，量距偏大1mm。5)拉力误差钢尺丈量拉力应与检定拉力相同。拉力变化2.6kg，尺长改变1mm。6)丈量误差插测钎不准，前、后尺手配合不佳，余长读数不准丈量中应尽量准确对点，配合协调。§4.2视距测量

望远镜十字丝分划板视距丝，厘米分划视距标尺。根据光学原理测定两点间的距离和高差视距测量的相对误差约为1/300，低于钢尺量距测定高差的精度低于水准测量。主要用于地形测量的碎部测量中。(1)视准轴水平时的视距计算公式

l——视距间隔。相似三角形原理：d/f=l/p，d=lf/p=Kl，K=f/p，K=100D=d+f+δ=Kl+C，C=f+δ相对于Kl，C一般很小，可以忽略不计，D≈Kl。例如：D=Kl=100(1.385－1.190)=19.5m高差：hAB=i－v(2)视准轴倾斜时的视距计算公式

l’=lcosα，S=Kl’=KlcosαD=Scosα=Klcos2αh’=Ssinα=Klcosαsinα=0.5Klsin2α=Dtanαh+v=h’+i，h=h’+i－v=0.5KLsin2α+i－v=Dtanα+i－v[例4-1]HA=35.32m，i=1.39m，上、下丝读数为1.264m，2.336m，盘左竖盘读数L=82°26′00″，竖盘指标差x=1′，求两点间的平距和高差。[解]

视距间隔l=2.336－1.264=1.072m竖角α=90°－82°26′00″+1′=7°35′平距D=Klcos2α=105.33m中丝v=(上丝+下丝)/2=1.8m高差h=Dtanα+i－v=+13.61mB点高程HB=35.32+13.61=48.93m。

2007年3月上海同济大学出版社出版(3)视距测量的误差分析

1)读数误差

S=Kl’，视距间隔l的读数误差被扩大100倍读数误差为lmm，对距离的影响为0.lm。标尺读数前应先消除视差，上、下丝读数应几乎同时进行。视距测量的距离不能太长，测量的距离越长，标尺1cm分划的长度在望远镜十字丝分划板上的成像长度越小，读数误差越大。

2)标尺不竖直误差标尺偏离铅垂线方向dα角时，对水平距离的影响

目估使标尺竖直的误差dα=1°，Kl=100m，α=5°，dD=0.15m，α=30°，dD=0.76m。

结论：标尺倾斜对测定水平距离的影响随视准轴竖直角的增大而增大。在山区测量时应特别注意将标尺竖直。3)竖直角观测误差

对水平距离的影响较小，主要影响高差Kl=100m，dα=1′，α=5°，dD=0.03m。4)大气折光的影响近地面大气折光使视线产生弯曲，日光照射下，大气湍流会使成像晃动，风力使标尺摇动，使视距测量产生误差。视距测量时，不要使视线太贴近地面，成像晃动剧烈或风力较大时，应停止观测。阴天且有微风时是观测最有利的气象条件。§4.3电磁波测距

电磁波测距(Electro-magneticDistanceMeasuring)简称EDM用电磁波(光波或微波)作为载波传输测距信号，间接测量两点距离。

§4.3自.1光桨电测距仪辰的基本原脚理测量光缘瑞波在待弱测距离灭上往、截返传播啄一次所祥需的时额间t2D，D=0.5Ct2D，C——光在大盟气中的铜传播速是度；C=C0/n，C0=299承7924悠58m/斗s±1.变2m/s客，真空光镜速。n≥1，大僵气折射率辆。n=f(λ,t,p)，是碎光波长λ，大气温值度t，大气善压力p的函数瑞典AG搏A公司生呈产的AG编A-8激括光测距仪用5mw匙氦氖气体揭激光器白天测赤40k飞m，夜淘间可测穿60k默m精度：5烈mm+1衰ppmT2+D磨I10，向1968搏年Wil壁d推出的繁第一台红锈外测距仪Wil脱d生产叼的微波拔测距仪(1)红脉冲宅式光电忙测距仪测量发射吧尖脉冲在甲待测距离浓上往返传仍播时间计土算距离。钟脉冲的届振荡频率钟——f0，周期T0=1/f0计数器的蛇时钟脉冲巡寿数——q，光脉冲往拼返传播时闸间——t2D=qT0问题——电才子计数勾器只能鹊记忆整忽数时钟缠脉冲数晓。讨论——电冒子计数某器只能将记忆整衰数钟脉柄冲数。q有±1钟脑脉冲误差创，距离测冷量误差mD=0.5CT0=0.尾5C/f0f0=15M犯Hz，C=299词7924上58m，mD=19.9挥86m。如令mD=0.01奸m，f0=0唯.5C/mD=149桨89M胁Hz人类可伪做到的跑石英晶纯振频率讨为1×忙10-6级的最高频翻率为3浙00M雾Hz，叫测距误料差——mD=0.5C/f0=0.5帮m。徕卡脉冲险测距仪—掏—DI3篇000解虽决方案核心技术受——一个摔特殊的充放电电成容器，放电时间T是充电时技间t的数千树倍。用测距触时间t2D对电容猜器充电扛，然后最放电，通过填杠充钟脉麦冲测量炼放电时滋间T2D，设t2D=T2D/3000朱，等价将振充电时间放误差缩小符3000蛋倍。f0=15每MHz盼，mD=19.9坦86m/妇3000妥=0.0贡07mm厌。Wil卵dD棚I30恶00脉辈冲测距缺仪(2)掀相位己式光电毙测距仪测量正弦肥光波在待念测距离上盗往返传播油的相位差悟解算t2D。频率为f的正弦芹光波振极荡一周锄期的相陕位移—迈—2π，发射正厅弦光波低经2D距离后的滚相位移—杨—φ=2πN+Δ敢φ正弦光波非振荡频率f的意义—发—一秒钟判振荡的次超数，正弦光波告经t2D秒钟后振屡荡的相位坚移——φ=2πf伯t2D列时间射方程—狮—2πft2D=2πN+Δ脊φt2D=(N+Δφ幸/2π)/f=(N+ΔN)/f，ΔN=店Δφ/2πD=0.5Ct2D=0.5C(N+ΔN)/f=0.5CT(N+ΔN)=0梳.5λS(N+ΔN)λS=C/f杯=CT—凯—正弦波波输长，0.5λS——正弦波驾半波长顶，测尺义。调制频称率f越大，伟测尺长掏0.5λS越短。电子相位梅计将两个敏正弦波比煮相测量相纽奉位差Δφ求出不足材一周期小厕数ΔN=遥Δφ/2π，测不姻出整周鞠数N。距离D=0.5λS(N+ΔN)存在多幻玉值解，只有当D<0.超5λS时，N=0，雨才不存夫在多值痰解。解决方法震——用不同国长度的轨多把测玻尺测距派，组合栽距离。最短测绩尺——伏精测尺割，其余测肤尺——原粗测尺。精粗测尺俘所测距离救组合成最愈终距离。测程1k数m测距仪敌——10m(器15MH敏z)，1蠢000m输(150爸MHz)谈两把测尺丝式；待测距离栽为586闪.486等m，用100路0m粗测醒尺测量的威距离0.5λ粗ΔN=10情00×完0.5括871步=58咸7.1只m用10岗m精测喘尺测量谊的距离0.5λ精ΔN=10序×0.唯648竹6=6玩.48路6m精粗测赏尺测距冲结果组体合过程587.蔬16.48汗6586棒.48数6m精粗测震尺测距贝结果组兄合由测煤距仪微童处理器忍自动完于成，结果送显等示窗显示枕，无需人狸工干预。§4.魄3.2意ND迁300责0红外标测距仪捉简介自带望远跑镜，望远镜轧视准轴纽奉、发射磁光轴、秧接收光通轴同轴魔。ND30杀00测距厘仪内部主要技割术参数①红外光丧源波长障：0.缎865役m②测免尺长及唤对应的缝调制频向率②精测尺：铲10m，f1=14没.83考554珍6MH丹z粗测尺辣1：1触000移m，f2=14煎8.3召554纷6kH目z粗测尺2陪：100收00m，f2=14沫.83砍554办6kH尘z③测吐程：2娘500课m(单林棱镜)库，35寇00m闻(三棱含镜)④标欺称精度症：±(涛5mm自+3p菊pm)⑤测暮量时间愚：正常林测距侍3s，味跟踪测击距、初太始测距蛋3s，盖以后每类次测距婚0.8座s⑥显锣示：带即有灯光即照明的括7位数坐字液晶识显示，鸟最小显袜示距离碑为1m暮m⑦供族电：6侨V镍镉革(Ni挨Cd)传可充电碧电池⑧气象底改正比例喜系数计算波公式：测距时捞的大气缺压力与呀空气温圆度测量绳设备经典测卖距仪系唤列展英国T每ell缴uro啊met刘er狼MRA轿101豆微波测走距仪北京70某1厂D童WJ-1驻型微波测色距仪北京70狱1厂W莲J-1型第微波测距饺仪微波测关距仪激光测距论仪北京光学猾仪器厂—膨—HGC历-1红外朽测距仪武汉地脆震仪器起厂JC盐Y-2尺A激光板测距仪总参测绘久研究所召BJCY唇-1变频弱式半导体复激光测距疼仪北京光右学仪器植厂DC五-30刚JG厉激光测稠距仪宜昌H晒Q-1稠02激昆光测距不仪AGA厂刷Geo宿dime础ter激婚光测距仪AGA哑-6慈激光测谊距仪AGA显厂G货eod消ime朗ter圈激光测紫距仪AGA痰厂G净eod镇ime避ter事AG钟A-8芬激光测守距仪日本索障佳R上EDm罩ini钉相位式千红外测限距仪Wild拉DI4勿L相位式睁红外测距烂仪Wil冶dD仇IS5讽相位式具红外测健距仪Wild冲DI2船0相位涝式红外测高距仪Wil畅d第一问台电子虚经纬仪泻(19铜78年套生产)文-T掘C1电效子经纬断仪Wild踢新T2循+DI1岸000相肢位式红外段测距仪Wild泽T16代00+D迟I4LWild掉T16酿+DI5腐LWild屠T16插00+D牺I100剖0Wild北T20隶00+D部I5日本拓杠普康测银距仪世界最皮高精度皆的激光婆测距仪惰-Ke践rn屑ME5瞒000§4.拣3.3皇喜利稼得手持坡激光测冤距仪德国喜利嘴得(HIL俗TI)手持激旁光测距组仪PD30用于建筑蒙施工与房夏产测量中丛的距离、签面积、体艇积测量。大屏幕显馅示读数容酷易测量起始角点选择前端/后部PD3恰0手持激茎光测距仪功能:管水准分器提高水弊平测量基精确度键盘(体积,面积,距离,加,减)全版显僚示,容易理倍解橡胶保护提高对机搏身的保护,更坚固背景灯黑暗中可蹦读数测量延玩长片从角落起嘱测量充电接口可用充咱电电池开/关键开机显援示最后4个测量值/测量功毅能PD旨30简单的解操作,即可完禁成各种暂测量任粱务PD3状0图形显唉示所有的岭功能,一抚目了然距离测量极键放线定位(15读数/秒)按下测毫量键2秒,进入连袍续测量体积键面积键加键减键屏幕照为明键徕卡DI伯STO辨A8手持休激光测距印仪带倾斜传帐感器——满便于测量鸽坡度；带3×恶数码瞄猛准器—颜—便于串白天测悲量。主显示记栏显示测量四或计算结锻果倾斜传鞋感器徕卡DIS丹TO论A8手持激离光测距赢仪功能:管水准器提高水平爷测量精确殃度间接测量澡键利用三阶角函数胀与勾股富定理计作算3×数栽码瞄准练器便于白天替测量时瞄秩准目标清除键测量延吉长片从角落起腰测量背景灯黑暗中可觉读数橡胶保护提高对红机身的粥保护,更坚固副显示栏显示倾斜扮角或辅助般测量结果§4.3枝.4光荒电测距的纲误差分析相位式捕光电测揭距仪测活距公式D=C0/(2fn)(N+ΔN)+K，K——测距仪的作加常数距离D的误差苏——C0，f，n，ΔN，K。C0，f，n的误差—腾—比例误仗差ΔN，K的误差消——固定误差缩写——常用经验铃公式——ND30奸00标称识精度——而5mm+脸3ppm1pp约m=1良mm/梳1km捎=1×秀10-6，测量1咏km距铅离的比剥例误差劲为1m澡m。§4.冲4直饼线定向确定地面贩直线与标险准北方向忠的水平夹社角。(1)温标准北方弯向分类—逆—三北方陆向1)龙真北方继向真子午萌线——剪地面P点子午面防与地表的拣交线。真北方向顽——真子菜午线在P点切线拣北方向想。测量方法创——天文舌测量，陀牙螺经纬仪文。2)健磁子午回线方向磁北方向跃——P点，磁针自由究静止时北母端所指方杯向。测量方法刷——罗盘后仪。3)坐阔标北方向在高斯理平面直妈角坐标塞系中，店过P点平行x轴的北方存向。确定地摧面直线夜与标准膀北方向蒙的水平技夹角。中、小蹦比例尺非地形图进的图框酱外绘有本幅乱图的三北谜方向关系锁图(2)皱表示添直线方汤向的方材法方位角—福—标准北方慰向，顺时羊针到直线PQ的水平反夹角。取值范围管——0°陷~360语°。直线PQ的三种方苏位角真北方位爱角——APQ。磁北方位呢角——AmPQ。坐标方位扛角——αPQ。(3)绍三种柜方位角届的关系三种标剑准北方恶向的关供系1)APQ与AmPQ的关系δP——磁偏微角。磁偏真嘉东面为垮正，磁偏真膊西面为庆负。我国δP∈+6复°~－挑10°APQ=AmPQ+δP2)APQ与αPQ的关系γP——P点子午线初收敛角。P点高斯横封坐标y>0，γP>0，P点高斯横殊坐标y<0，γP<0。APQ=αPQ+γP用光盘酬PG2酸-1.茅exe魄程序精填确计算γP3)αPQ与AmPQ的关系αPQ=AmPQ+δP－γP(4)骆用罗夹盘仪测超定磁方盲位角主要部垦件——砍磁针、细刻度盘亲、望远弓镜、基深座。§4.5膀陀螺经波纬仪与直竞线真子午宪线方位角苗的测定(1)君陀螺仪定烘向原理高速旋转台转子(>150度00r/棕min)的物肃理特性介：1)禽定轴性苦——无嫁外力矩约作用时糕，转子伍旋转轴肚保持不献变。2)进寻动——外清力矩作用仔下，转子旋良转轴方船位向外渐力矩作迈用方向逢运动。陀螺仪逼利用转学子的上齐述特性送制造。t1时刻，转越子悬吊在勿地球上P点，转子轴OX在真北偏终东方向；t2时刻，追地球自孝西向东昼旋转了θ角，地平挑面降落了θ角，OX轴相对于摘地平面抬咐升了θ角。转子重餐心偏离P点铅垂线船垂直距离b，转子重苗量外力跳矩——M=bG。在M作用下吐，OX轴转向西杆进动，在t3时刻到欧达子午友面，惯性作责用继续由向西进宵动，OX轴相对轧于地平默面变成复倾俯，力矩M的方向殃被改变车。随着偏离级真北方向行角的增大争，指向子侦午面力葛矩阻止蝇转子继规续进动虫，直到转子灭轴达到最象大摆幅后反方向鼻往回进扩动，如此往复刚不已。OX轴以过P点的真北熔方向为对沙称中心，作等幅简逝谐运动。P点真子午蒸线方向—旷—东西最护大摆幅方屠向平均值甘。地球自寺转带给忽陀螺转查轴OX的进动颈力矩，与陀螺进所处空圣间的地团理位置岂有关，赤道处最领大，南、揭北两极为亩零。在纬度洋≥75绳°的高自纬度地腊区，陀斩螺仪不拳能定向杠。我国属中陈纬度地区狡，最北端黑测龙江省漠光河纬度为委北纬53息°27′便左右。我国任恐意地点喊都可使幕用陀螺环仪确定失点的真艘子午线狗方向。(2)判Y/落JTG秘-1陀避螺经纬