《數(shù)字地形測量學(xué)》編寫小組第六章距離測量主講老師：聯(lián)系電話：電子郵件：《數(shù)字地形測量學(xué)》地面上兩點(diǎn)間的距離是指這兩點(diǎn)沿鉛垂線方向在大地水準(zhǔn)面上投影點(diǎn)間的弧長。在測區(qū)面積不大的情況下，可用水平面代替水準(zhǔn)面。兩點(diǎn)間連線投影在水平面上的長度稱為水平距離。不在同一水平面上的兩點(diǎn)間連線的長度稱為兩點(diǎn)間的傾斜距離。測量地面兩點(diǎn)間的水平距離是確定地面點(diǎn)位的基本測量工作之一。w

鋼尺量距：其精度約為1/1000至幾萬分之一w

視距測量：測距精度約為1/200～1/300w

電磁波測距：其精度在幾千分之一到幾十萬分之一

第六章距離測量第六章距離測量§6.1鋼尺量距§6.2

視距測量§6.3

光電測距§6.4

光電測距誤差分析§6.5

光電測距儀的檢驗(yàn)

——丈量溫度時(shí)的鋼尺實(shí)際長度（m）；

——鋼尺刻劃上注記的長度，即名義長度（m）；

——鋼尺在檢定溫度時(shí)的尺長改正數(shù)；α——鋼尺膨脹系數(shù)，其值約為11.6×10-6～12.5×10-6m/（m·℃）；t0——鋼尺檢定溫度，又稱標(biāo)準(zhǔn)溫度，一般取20℃；t——丈量時(shí)溫度。

尺長方程式:在一定拉力下，用以溫度為自變量的函數(shù)來表示在某一溫度時(shí)鋼尺的實(shí)際長度，該函數(shù)式稱作尺長方程式?！?.1鋼尺量距一、鋼尺尺長方程式鋼尺量距的工具：鋼尺、標(biāo)桿、測釬、垂球、拉力計(jì)等。鋼尺的種類：按長度來分，有20m、30m和50m按零刻劃的位置來分，有：

端點(diǎn)尺：鋼尺起始端金屬環(huán)的頂部為鋼尺的零點(diǎn)。

刻線尺：鋼尺的零點(diǎn)在鋼尺起始端進(jìn)來一段后的零刻劃位置。測釬標(biāo)桿§6.1鋼尺量距鋼尺丈量工作一般需要三人，分別擔(dān)任前司尺員、后司尺員和記錄員。丈量方法因地形而有所不同。當(dāng)?shù)孛鎯牲c(diǎn)之間的距離大于鋼尺的一個(gè)尺段時(shí)，就需要在直線方向上標(biāo)定若干個(gè)分段點(diǎn)。

1直線定線1、目測定線2、經(jīng)緯儀定線

二、鋼尺量距§6.1鋼尺量距1、定線—目測定線適用于鋼尺量距的一般方法。在A、B兩點(diǎn)上各豎立一根花桿。由遠(yuǎn)到近進(jìn)行。觀測者位于A點(diǎn)之后單眼目估AB視線，指揮中間持花桿者左右移動(dòng)花桿至直線上定點(diǎn)?！?.1鋼尺量距1、定線—經(jīng)緯儀定線經(jīng)緯儀定線適用于鋼尺量距的精密方法在A點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀，用望遠(yuǎn)鏡的豎絲瞄準(zhǔn)B點(diǎn)，制動(dòng)照準(zhǔn)部，望遠(yuǎn)鏡上下轉(zhuǎn)動(dòng)，指揮在兩點(diǎn)某一點(diǎn)上的助手左右移動(dòng)標(biāo)桿，直至標(biāo)桿的像為豎絲所平分。§6.1鋼尺量距

2、鋼尺量距——施測單尺丈量時(shí)先進(jìn)行往測，丈量時(shí)鋼尺的零端為后尺，彈簧秤在前尺，前、后尺端均掛在拉力桿上。丈量時(shí)，將尺沿測線鋪平(不扭轉(zhuǎn)尺面)，前尺、后尺分別對準(zhǔn)尺段兩端點(diǎn)的十字標(biāo)志，由后尺發(fā)出“準(zhǔn)備”呼號(hào)，此前時(shí)，后尺同時(shí)用力拉緊鋼尺，當(dāng)單簧秤指到要求的拉力時(shí)，后尺立即喊“好”并同時(shí)讀數(shù)(前、后尺)，這樣第一組數(shù)完成后，錯(cuò)動(dòng)鋼尺，重復(fù)上述操作讀第二組數(shù)，直到完成要求的讀數(shù)次數(shù)，記錄員要及時(shí)檢查各次測數(shù)的距離較差應(yīng)不大于2mm。當(dāng)符合要求后，即向前丈量第二個(gè)尺段，依此類推量完一條導(dǎo)線邊的距離，在丈量一條導(dǎo)線邊的前、后均應(yīng)記錄鋼尺溫度，接著第二條的往測。返測在全部完成往測后逐條進(jìn)行，也可往測一條邊，接著返測一條邊?！?.1鋼尺量距（1）平坦地面量距丈量時(shí)后司尺員持鋼尺零點(diǎn)端，前司尺員持鋼尺末端，通常在土質(zhì)地面上用測釬標(biāo)示尺段端點(diǎn)位置。丈量時(shí)盡量用整尺段，一般僅末端用零尺段丈量。為了防止錯(cuò)誤和提高丈量結(jié)果的精度，需進(jìn)行往、返丈量。一般用相對誤差來表示成果的精度。計(jì)算相對誤差時(shí)，往返測差數(shù)取絕對值，分母取往返測的平均值，并化為分子為1的分?jǐn)?shù)形式。當(dāng)量距相對誤差沒有超過規(guī)范要求時(shí)，取往返丈量結(jié)果的平均值作為兩點(diǎn)間的水平距離。

§6.1鋼尺量距（2）傾斜地面量距

平量法：若地面起伏不大，可將鋼尺一端抬高，目估使尺面水平，按平坦地面量距方法進(jìn)行。斜量法：當(dāng)傾斜地面的坡度均勻，可以沿斜坡丈量的斜距L高差h或傾角a?！?.1鋼尺量距3、距離丈量的成果整理對某一段距離丈量的結(jié)果，須按規(guī)范要求進(jìn)行尺長改正、溫度改正和傾斜改正，才能得到實(shí)際的水平距離。丈量距離，通?？偸欠侄屋^多，每段長不一定是整尺段，且每段的地面傾斜也不相同，所以一般需要分段改正。如果地面坡度基本一致，則尺長、溫差和傾斜三項(xiàng)改正也可按整條邊的距離進(jìn)行改正。將改正后的各段水平距離相加，即得丈量距離的全長。若往、返測距離差數(shù)的相對誤差在限差內(nèi)，則取往、返測距離平均值作為最后成果。

（1）尺長改正

（2）溫度改正

（3）傾斜改正將改正后的各段水平距離相加，即得丈量距離的全長。若往、返測距離差數(shù)的相對誤差在限差內(nèi)，則取往、返測距離平均值作為最后成果。

§6.1鋼尺量距

尺長改正3、距離丈量的成果整理§6.1鋼尺量距尺長改正：§6.1鋼尺量距

溫度改正鋼尺在20oC的條件下檢定的長度

為30m，那么每測1m應(yīng)加改正:測距離應(yīng)加改正：§6.1鋼尺量距

傾斜改正綜合上述，實(shí)際水平距離D應(yīng)為：用一般的量距方法，量距精度只達(dá)到用精密方法量距，精度達(dá)到：§6.1鋼尺量距4、鋼尺量距的誤差來源及減弱措施往返丈量一段距離，其結(jié)果不等，揭示了量距有誤差存在。量距誤差發(fā)生在量距全過程，受環(huán)境、工具、量測者技術(shù)熟練程度等諸多因素的影響。分析其來源并尋找減弱措施，以期達(dá)到提高量距精度的目的。

（1）定線誤差及其影響（2）鋼尺不水平引起的誤差（3）溫度變化引起的誤差（4）拉力誤差的影響（5）垂曲誤差（6）尺長誤差（7）丈量誤差§6.1鋼尺量距第六章距離測量§6.1鋼尺量距§6.2

視距測量§6.3

光電測距§6.4

光電測距誤差分析§6.5

光電測距儀的檢驗(yàn)

1、概述視距測量是一種根據(jù)幾何光學(xué)原理間接測距方法，普通視距測量所用的視距裝置是測量儀器望遠(yuǎn)鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲。視距法測距操作簡便、較鋼尺量距速度快、不受地面高低起伏限制等優(yōu)點(diǎn)，但測距精度較低，距離相對精度為,因此用于精度要求較低的測量工作中。視線水平時(shí)，視距測量測得的是水平距離。如果視線是傾斜的，為求得水平距離，還應(yīng)測出豎角。有了豎角，也可以求得測站至目標(biāo)的高差。所以說視距測量也是一種能同時(shí)測得兩點(diǎn)之間的距離和高差的測量方法。即視距三角高程測量?！?.2視距測量OABCS§6.2視距測量2、普通視距測量原理和公式1）、基本原理2、普通視距測量原理和公式2）、視準(zhǔn)軸水平時(shí)的視距公式儀器中心十字絲分劃板物鏡GQMmgqNOS內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡Pba§6.2視距測量2、普通視距測量原理和公式3）、視準(zhǔn)軸傾斜時(shí)的視距公式OMNEF視距尺不垂直于視準(zhǔn)軸的改正視距改斜距傾斜距離改化為水平距離§6.2視距測量第六章距離測量§6.1鋼尺量距§6.2

視距測量§6.3

光電測距§6.4

光電測距誤差分析§6.5

光電測距儀的檢驗(yàn)1、電磁波測距概述隨著光電技術(shù)的發(fā)展，電磁波測距儀的使用愈來愈廣泛。與傳統(tǒng)量距方法比較，電磁波測距具有測程遠(yuǎn)、精度高、操作簡便、作業(yè)速度快和勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。電磁波測距的基本原理是通過測定電磁波在待測距離兩端點(diǎn)間往返一次的傳播時(shí)間t，利用電磁波在大氣中的傳播速度c，來計(jì)算兩點(diǎn)間的距離D。§6.3光電測距C0：299792.458km/sn：大氣折射率基本原理DAB測距儀反射器

通過測定電磁波在待測距離兩端點(diǎn)間往返一次的傳播時(shí)間t，利用電磁波在大氣中的傳播速度C來確定距離。關(guān)鍵：精確測定傳播時(shí)間t§6.3光電測距以電磁波為載波傳輸測距信號(hào)的測距儀器統(tǒng)稱為電磁波測距儀，按其所采用的載波可分為：①微波測距儀：采用微波段的無線電波作為載波。②光電測距儀：采用光波作載波，又分為以下兩類：激光測距儀，用激光作為載波；紅外測距儀，用紅外光作為載波。手持激光測距儀：外形小巧，只有手掌大小，且操作簡便，適用于不同的距離測量。內(nèi)置的精密計(jì)算系統(tǒng)（3mm），無需反射棱鏡?！?.3光電測距主波脈沖回波脈沖通過直接測定光脈沖在測線上往返傳播的時(shí)間t，求得距離。取樣棱鏡時(shí)標(biāo)脈沖光電接收器光脈沖發(fā)射器電子門時(shí)標(biāo)振蕩器計(jì)數(shù)器2、脈沖式光電測距儀§6.3光電測距

通過測量調(diào)制光在測線上往返傳播所產(chǎn)生的相位差，來求得距離。光強(qiáng)時(shí)間電壓時(shí)間調(diào)制光3、相位式光電測距儀§6.3光電測距接收信號(hào)發(fā)射信號(hào)光源調(diào)制器接收器相位計(jì)反射器相位移3、相位式光電測距儀§6.3光電測距返程D往程D3、相位式光電測距儀§6.3光電測距測尺頻率15MHz1.5MHz150kHz15kHz測尺長度10m100m1km10km測距精度1mm1cm10cm1m令u>D，N=0：提高測程：頻率低保證精度：頻率高N值的確定長測尺短測尺組合D目前儀器測相誤差：10-4

書上為10-3§6.3光電測距N值的確定短測尺：長測尺：§6.3光電測距N值的確定測程：10km精度：1mm§6.3光電測距4、反射器

全反射棱鏡：反射棱鏡是用光學(xué)玻璃精心磨制成的四面體。實(shí)際應(yīng)用的反光鏡有單塊棱鏡、三棱鏡、六棱鏡、九棱鏡等，也有由更多塊棱鏡組合而成的，適用于不同的距離?！?.3光電測距當(dāng)測量近距離目標(biāo)時(shí)，一般使用單棱鏡。棱鏡的垂直軸準(zhǔn)確地與反射架的旋轉(zhuǎn)軸重合，可直接作為目標(biāo)照準(zhǔn)。在使用單棱鏡測量遠(yuǎn)距離時(shí)，建議使用附加的覘牌。當(dāng)測程較遠(yuǎn)或氣象條件較差時(shí)，最好使用三棱鏡或十一棱鏡組，即有相當(dāng)數(shù)量棱鏡組合成的反射器。棱鏡參數(shù)不同4、反射器

§6.3光電測距w

測量距離的精度將主要取決于測量時(shí)間的精度。w在電子測距中測量時(shí)間一般采用兩種方法

(1)直接測定時(shí)間：如電子脈沖法(美：最先進(jìn)僅達(dá)到±0.3m的精度）

(2)間接的測定時(shí)間：相位法(通過測量電磁波信號(hào)往返傳播所產(chǎn)生的相位移來間接的測定時(shí)間)?！?.3光電測距電磁波測距是在地球自然表面上進(jìn)行的，所得長度是距離的初步值。出于建立控制網(wǎng)等目的，長度值應(yīng)化算為標(biāo)石間的水平距離。因而要進(jìn)行一系列改正計(jì)算。加常數(shù)改正乘常數(shù)改正氣象改正傾斜改正§6.3光電測距5、測距成果的整理測距儀反射器DAB儀器安置中心反射器安置中心光波發(fā)射等效面反射器等效面§6.3光電測距5、測距成果的整理-加常數(shù)改正標(biāo)準(zhǔn)頻率實(shí)際頻率標(biāo)稱尺長實(shí)際尺長乘常數(shù)乘常數(shù)改正值§6.3光電測距5、測距成果的整理-乘常數(shù)改正改正后的距離：假定大氣狀態(tài)：t0＝15，P0=1013hPa，氣象改正數(shù)公式：?Dtp：mmD′(觀測距離)：km例：§6.3光電測距5、測距成果的整理-氣象改正傾斜距離水平距離ABh1）高差改平：2）天頂距改平：§6.3光電測距5、測距成果的整理-傾斜改正6、測距儀使用注意事項(xiàng)測距時(shí)嚴(yán)禁將測距頭對準(zhǔn)太陽和強(qiáng)光源，以免損壞儀器的光電系統(tǒng)。在陽光下必須撐傘以遮陽光。測距儀不要在高壓線下附近設(shè)站，以免受強(qiáng)磁場影響。測距儀在使用及保管過程中注意防震、防潮、防高溫。蓄電池應(yīng)注意及時(shí)充電。儀器不用時(shí)，電池要充電保存?！?.3光電測距第六章距離測量§6.1鋼尺量距§6.2

視距測量§6.3

光電測距§6.4

光電測距誤差分析§6.5

光電測距儀的檢驗(yàn)對于相位式光電測距儀，測距誤差可分為三部分：

比例誤差

由調(diào)制頻率的誤差、真空中光速值的誤差、大氣折射率誤差引起，它與被測距離成正比，稱為比例誤差。

周期誤差：由測距儀內(nèi)部的光電信號(hào)竄擾引起的以一定距離（通常是一個(gè)精測尺長度）為周期重復(fù)出現(xiàn)的誤差。它與距離有關(guān)，但不成比例，儀器設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)可嚴(yán)格控制其數(shù)值。以下暫不考慮。固定誤差

由測相誤差、儀器加常數(shù)誤差、測距儀和反射鏡的對中誤差引起，它與距離無關(guān)，稱為固定誤差?！?.4

光