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距離測量與直線定向【本章知識要點】水平距離；距離測量方法；鋼尺精密量距的三項改正數計算；距離測量誤差分析；距離測量相對誤差計算；視距測量原理；視距測量的平距、高差計算公式；光電測距原理；測距儀距離測量標稱精度的含義；直線定向；標準方向；方位角。7/27/2023.4.1.1量距的工具鋼尺、測釬、標桿、垂球等認識鋼尺(０點位置,最小刻劃,性能優(yōu)、劣)4.1.2直線定線１）定線點的標志----(永久性、臨時性)水平距離----（水平、直線）目估定線與經緯儀定線

4.1鋼尺量距7/27/2023.圖4-2端點尺和刻線尺7/27/2023.7/27/2023.工作方法特點(1)分段:整尺或任意(2)定線:目估或經緯儀(3)往返:一次或多次精度計算(相對誤差K)見表4-14.1.3鋼尺量距的一般方法7/27/2023.1）平坦地區(qū)水平量距7/27/2023.2）

起伏地區(qū)量距

7/27/2023.3）往返丈量

(4-3)7/27/2023.解釋:名義長度、實際長度

尺長方程式

lt=l+Δl+α×（t-t0）

式中：lt—鋼尺在溫度t時的實際長度；

l—鋼尺上所刻的長度，即名義長度；

Δl—尺長改正數，即鋼尺在溫度t0時的改正數；

α—鋼尺的膨脹系數，值約為11.6×10-6～12.5×10-6

t0—鋼尺檢定時的溫度。t—鋼尺使用時的溫度。lt=l0+Δl+α(t-t0)l04.1.4.精密方法7/27/2023.1）量距方法精密量距當量距精度要求在1/1萬以上時，要用精密量距方法，精密量距前要先清理場地。定線——經緯儀定線、鋼尺概量，打木樁、劃線。量距——用檢定過的鋼尺丈量相鄰兩木樁之間的距離。每尺段要移動鋼尺位置丈量三次，三次測得的結果的較差視不同要求而定，一般不得超過2～3mm，否則要重量。若在限差以內，則取平均值。作為此尺段的觀測成果。標準拉力(30m尺子，100N)。測記溫度，估讀到0.5℃。往返測，丈量次數視量邊精度要求而定測量樁頂高程——往返觀測，往返所測高差之差，不超過±10mm,如在限差之內，取平均值作為觀測成果。這種量距法稱為串尺法量距。7/27/2023.求三項改正計算最后結果見例4-1△ld

尺長改正=(△l/l0)D’

△lt

溫度改正=α(t-t0)D’

△lh傾斜改正=-h2/2D’

2）成果整理7/27/2023.[例4-1]某尺段實測距離為29.8655m，所用鋼尺的尺長方程式為：=30m+0.005m+0.0000125×30(t-20°C)m，丈量時溫度為30℃，所測高差為0.238m，求該尺段的水平距離。7/27/2023.7/27/2023.7/27/2023.4.1.5鋼尺量距誤差及注意事項鋼尺量距誤差尺長誤差人為誤差外界條件影響鋼尺的維護7/27/2023.4.2視距測量一、概述1.目的----測量Ｄ、ｈ2.儀器----經緯儀、水準尺3.特點----優(yōu)點、缺點4.用途----碎部測量7/27/2023.4.2.1原理先介紹儀器視距絲(上下絲)1）視線水平時①平距公式Ｄ＝ＫＬ＋Ｃ②高差公式ｈ＝ｉ－ｖ2）視線傾斜時①平距公式Ｄ＝kl(cosα)2②高差公式ｈ＝1/2klsin(2α)+i-v7/27/2023.7/27/2023.1）視線水平時的視距測量公式7/27/2023.

h+v=h’+ih’=D.TANα

①平距公式Ｄ＝klcos2α②高差公式ｈ＝1/2klsin(2α)+i-v

l′=lcosαD=D′

cosα2）視線傾斜時視距測量公式7/27/2023.4.2.2視距測量方法（1）測站準備工作①對中②整平③量儀器高ｉ④測指標差ｘ（2）在待測點上豎立視距尺（3）目標點觀測①(使)中絲ｖ＝ｉ②上絲L1③下絲L2④豎直角α<"精平">（4）計算Ｄ＝kl(cosα)2

ｈ＝1/2klsin(2α)+i-v

（按表格）

7/27/2023.4.2.3誤差分析及注意事項1）誤差讀數尺傾斜豎直角誤差外界條件2）注意事項垂直折光豎直尺子測定乘常數選擇有利觀測時間7/27/2023.4.3光電測距概述

脈沖式光電測距儀

相位式測距儀

7/27/2023.4.3.1光電測距簡介7/27/2023.光電測距儀（EDM）分類載波微波光電激光紅外脈沖相位測程長中短載波數單雙三發(fā)射目標漫反射合作目標有源反射器精度指標Ⅰ級Ⅱ級7/27/2023.通過測定電磁波（無線電波或光波）在測線兩端點間往返傳播的時間t，并按下列公式計算出距離

4.3.2光電測距的基本原理7/27/2023.tstet=te-ts7/27/2023.1）脈沖式光電測距儀脈沖式光電測距儀原理：

通過測定電磁波（無線電波或光波）在測線兩端點間往返傳播的時間t，并按下列公式計算出距離7/27/2023.電磁波測距基本原理測距儀反射器發(fā)射波接收波通過直接或間接地測定電磁波在被測距離上往返傳播的時間，同時求定電磁波在大氣中傳播的速度，即可按求得距離。7/27/2023.脈沖法測距7/27/2023.2）相位式光電測距儀一、相位式測距儀原理：

通過測定調制光在測線兩端點間往返傳播所產生的相位移，測定調制波長的相對值來求出距離7/27/2023.相位法測距7/27/2023.相位法測距Nr.OfWavelengthslPhaseShiftd7/27/2023.自動脈沖數字測相波形原理圖emeremQCPY1Y2Tg圖2-11自動數字測相波形圖

er7/27/2023.f=c/λsΦ＝ωt=2πft…7/27/2023.N-------為相位移的整周期數和調制光整波長的個數λs------為調制光波長△λs---為不足一個波長的調制光的長度波長△φ—為不足一個整周期的相位移尾數令u＝λs/2則有：D=u（N+ΔN）（4-20）u可以看作一個整尺的長度7/27/2023.當N=0時令則為光尺的一半，稱為測尺長。7/27/2023.短測尺測出距離的尾數長測尺測出距離的大數7/27/2023.測尺頻率與測距誤差的關系測尺頻率15MHZ1.5MHZ150KHZ15KHZ1.5KHZ測尺長度10m100m1km10km100km精度1cm10cm1m10m100m7/27/2023.例用u1=10米和u2=1000米兩測尺測定某一小于1KM的距離,由u1測得ΔN1=0.698，由u2測得ΔN2=0.387。則該距離D可由如下圖示求得：由u1得6.98米由u2得387

米距離D

386.98米

7/27/2023.4.3.3測距儀的使用1）儀器2）儀器安置3）測量豎直角和氣象條件4）測量距離.

單反光鏡覘牌固定螺旋水準管基座三反光鏡組7/27/2023.４.3.4

測距成果整理1）儀器常數改正（1）加常數改正（2）乘常數改正2）氣象改正3）傾斜改正7/27/2023.1、儀器常數改正

①乘常數改正值ΔDR=R·D‘

②加常數改正值ΔDc=C

式中：R—乘常數；C—加常數。

③氣象改正值(如某種儀器)為：ΔDn=[1.0×(t-20°)-0.4×(P-760)]·D'

(mm)

式中：t—測距時的溫度（℃）；P—測距時的氣壓（mmHg,1mmHg=133.322Pa）;D'—斜距（km）。

7/27/2023.4.3.5測距標稱精度1）光電測距的誤差:

光電測距的誤差與儀器本身的誤差、觀測的外界條件以及操作方法有著密切的聯(lián)系。光速誤差、折射誤差、頻率誤差、測相、常數、周期、對中

2）精度表達方式:

一部分誤差影響是與距離成比例的，我們稱這些誤差為“比例誤差”,其系數用B表示；另一部分誤差影響與距離長短無關，

我們稱其為“固定誤差”,用A表示。用mS表示光電測距的誤差，則有：

mS=±(A+B×S)

7/27/2023.3)光電測距儀使用注意事項:（1）切不可將照準頭對準太陽，以免損壞光電器件；（2）注意電源接線，不可接錯，經檢查無誤后方可開機測量。測距完畢注意關機，不要帶電遷站；（3）視場內只能有反光棱鏡，應避免測線兩側及鏡站后方有其他光源和反光物體，并應盡量避免逆光觀測；測站應避開高壓線、變壓器等處；（4）儀器應在大氣比較穩(wěn)定和通視良好的條件下進行觀測；

（5）儀器不要暴曬和雨淋，在強烈陽光下要撐傘遮太陽，經常保持儀器清潔和干燥，在運輸過程中要注意防震。

7/27/2023.7/27/2023.課堂作業(yè)1.試述相位式測距儀的基本原理。2.相位式測距儀是怎樣解決測程和精度的？7/27/2023.4.4.1標準北方向分類

1）真北N、2）磁北Nm3）坐標縱軸X

4.4.2表示直線方向的方法

方位角（A、Am、）

正反坐標方位角

AB＝BA±180

7/27/202310:59AM4.4直線定向.7/27/202310:59AM.4.4.3三個方位角之間的關系

1.A與Am(A=Am+)2.A與(A=+)3.與Am(=Am+－)7