第四章-距离测量

讲题:距离测量内容提要:

第四章：距离测量与直线定向

§4.1钢尺量距

§4.2视距测量§4.3电磁波测距简介§4.4三角高程测量

第四章距离测量(distancemeasure)一般在精度上：

电磁波测距EDM(electro-magneticdistancemeasuring)

钢尺量距(steeltapemeasuring)

视距法测距(stadiameasurement)。§4.1钢尺量距

(steeltapemeasuring)一、量距工具有：钢尺(steeltape)、标杆(measuringbar)、垂球(plumbbob)、测钎(measuringrod)、温度计(thermometer)、弹簧秤(springbalance)。二、钢尺量距

最基本的要求——平、准、直。按精度分：一般量距和精密量距（一）一般量距步骤1．定线(linealignment)按精度分：目估法和经纬仪法。

目估法定线示意图目估定线：适用于钢尺量距的一般方法一般应由远到近乙所持标杆应竖直乙应持标杆站立在直线方向的左侧或右侧。经纬仪定线

经纬仪定线适用于钢尺量距的精密方法。可以用直径更细的测钎或垂球线代替标杆。2、钢尺量距的一般方法（1)平坦地面的距离丈量

所量直线AB的长度D可按下式计算

式中D—直线的总长度；l—尺子长度；

n—尺段数；q—不足一尺段的余数。为了校核和提高精度，一般需要进行往返丈量。相对误差：通常以分子为1的分数形式表示，设K为相对误差，则式中例如：一直线的距离，往测为208.926m，返测为208.842m，往返平均值

D平=208.884m，则相对误差相对误差分母越大，它的值越小，量距精度越高。

(2)倾斜地面的距离丈量

1、平量法L=1+2+……+n

2、斜量法（二）精密量距步骤

（*）1、经纬仪定线。

在桩顶画出十字线2、精密丈量。（1）前尺手零端用标准拉力拉紧钢尺。（2）前读尺员发“预备”，后读尺员发“好”；此时前后尺手同时读数。（3）移动后尺整厘米刻划，按上述方法再测二次，三次较差不超限时（一般不得超过2~3mm），取平均值作为尺段结果。每测完一尺段，用温度计读取一次温度。（4）要进行往返测量。

3．测量各桩顶间高差。

4．内业成果整理某钢尺的尺长方程式：——钢尺在t温度时的实际长度；——钢尺的名义长度——钢尺使用时的温度；

——钢尺检定时的温度

——检定时，钢尺实际长与名义长之差；——钢尺的膨胀系数斜距的各项改正：（1）尺长改正故斜距经改正后为：

（2）温度改正（3）倾斜改正

§4.2视距测量

视距测量是一种间接测距方法；它利用望远镜内十字丝分划板上的视距丝及刻有厘米分划的视距标尺(地形塔尺或普通水准尺)，根据光学原理可以同时测定两点间的水平距离和高差；其中测量距离的相对误差约为1/300，低于钢尺量距；测定高差的精度低于水准测量和三角高程测量；视距测量广泛用于地形测量的碎部测量中。

一、视准轴水平时的视距计算公式

如图所示，在A点安置经纬仪，1、2点竖立视距尺，设望远镜视线水平，瞄准1、2点的视距尺，此时视线与视距尺垂直。l2l1h2h1b2a1a2v1v2D1D2iA21D2D1l1l2kD=klk=100b1二、望远镜视线倾斜时的视距计算公式

三、视距测量方法

视距测量的方法和步骤如下。（1）将经纬仪安置在测站A（图4-15），进行对中和整平。（2）量取仪器高（量至cm即可）。（3）将视距尺立于欲测的B点上，观测者转动望远镜瞄准视距尺，并使中丝截视距尺上某一整数S或仪器高，分别读出上、下视距丝和中丝读数，将下丝读数减去上丝读数得视距间隔。（4）在中丝不变的情况下读取竖直度盘读数（读数前必须使竖盘指标水准管的气泡居中），并将竖盘读数换算为竖直角α。

（5）根据测得的α、S和计算水平距离D和高差，再根据测站的高程计算出测点的高程。

测点下丝读数上丝读数（m）视距间隔(m)中丝读数S(m)竖盘读数竖直角水平距

离D(m)初算高

差h′(m)

高差(m)测

点高

程H(m)

备注

°′″

°′″12.2370.6631.5741.45874112+21848157.14+6.35+6.3551.72盘左观测22.4451.5550.8902.00951736-5173688.24-8.18-8.7336.64

视距测量记录表

测站名称

A测站高程

45.37仪器高

1.45仪器

DJ6§4.3电磁波测距（EDM）简介

一、电磁波测距（electro-magneticdistancemeasuring）的基本原理B测距仪(EDMinstrument)反光棱镜(reflector)单棱镜、三棱镜反射器

反射器二、分类1．按测程分短程:测程为3km及3km以内

中程:测程为3～15km

远程:测程超过15km

2．按传播时间t的测定方法分脉冲法测距：由测距仪的发射系统发出的光脉冲，经被测目标反射后，再由测距仪的接收系统接收，根据发射和接收光脉冲的时间差来确定距离的方法，称为脉冲法测距。

。

相位法测距：由测距仪的发射系统发射的调制光波，经安置在被测地点的反射镜反射，再返回到测距仪的接收系统，以测定调制光波在待测距离上往返传播所产生的相位差，计算出距离，称为相位差测距。相位法测距的最大优点是测距精度高，一般精度均可达到厘米以下。因此在工程测量中使用的测距仪均为相位法测距。3．按测距仪所使用的光源分：普通光源、红外光源、激光光源。4．按测距精度分：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级我国中、短程光电测距规范，根据测距仪出厂的标称精度(仪器说明书中技术规格所载明的测距标准差，如±(5+5*10-6D)mm的绝对值，按照lkm的测距中误差小于5mm：的为Ⅰ级，5—10mm的为Ⅱ级，11—20mm的为III级。

注：测距误差及标称精度测距仪测距误差可表示为：式中，A——固定误差；B——比例误差系数。如：某测距仪出厂时的标称精度：±（5＋5×10-6D）mm，简称“5+5”三、使用——一般安装在经纬仪上使用。1、常数预置（1）设置棱镜常数（PRISM）。一般：原配棱镜为零，国产棱镜多为-30mm。（2）置乘常数。输入气温、气压或用有关公式计算出值后,再输入。2、倾斜改正

有：，由测距仪自动改正。§4.4三角高程测量

(trigonometricleveling)

（一）适用于：地形起伏大的地区进行高程控制。实践证明，电磁波三角高程的精度可以达到四等水准的要求。（二）原理

B点的高程：注意：当两点距离较大（大于300m）时：

1、加球、气差改正数：

2、可采用对向观测后取平均的方法，抵消球气差的影响。（三）观测与计算测竖直角、量仪器高、量觇标高（棱镜高）。其技术要求，见各种规范。

；即有：球差为正，气差为负图形：电磁波三角高程测量记录表相位式光电测距仪的工作原理相位式光电测距仪的基本公式式中：——测尺长度；

——整周数；

——不足一周的尾数相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介

光源

相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（GaAs）二极管和氦-氖（He-Ne）气体激光器。前者一般用于短程测距仪中，后者用于中远程测距仪中。调制器

采用砷化镓（GaAs）二极管发射红外光的红外测距仪，发射光强直接由注入电流调制，发射一种红外调制光，称为直接调制，故不再需要专门的调制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式测距仪，必须采用一种调制器，其作用是将测距信号载在光波上，使发射光的振幅随测距信号电压而变化，成为一种调制光。棱镜反射器

在使用光电测距仪进行精密测距时，必须在测线的另一端安置一个反射器，使发射的调制光经它反射后，被仪器接收器接收。

测距误差的主要来源：

上式中的各项误差影响，就其方式来讲，有些是与距离成比例的。这些误差称为“比例误差”；另一些误差影响与距离长短无关。称其为“固定误差”。

对于式中偶然性误差的影响，我们可以采取不同条件下的多次观测来削弱其影响；而对系统性误差影响则不然，但我们可以事先通过精确检定，缩小这类误差的数值，达到控制其影响的目的。比例误差的影响：光速值的误差影响

光速值对测距误差的影响甚微，可以忽略不计。调制频率的误差影响

调制频率的误差，包括两个方面，即频率校正的误差（反映了频率的精确度）和频率的漂移误差（反映了频率稳定度）。

频率误差影响在精密中远程测距中是不容忽视的，作业前后应及时进行频率检校，必要时还得确定晶体的温度偏频曲线，以便给以频率改正。大气折射率的误差影响正确测定测站和镜站上的气象元素，并使算得的大气折射系数与传播络径上的实际数值十分接近，可以大大地减少大气折射的误差影响，这对精密中、远程测距乃是十分重要的。固定误差的影响：