第四章__电磁波测距及其距离测量
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第四章 距离测量
经纬仪定线适用于钢尺量距的精密方法。 用经纬仪在两点间定线
设A、B两点互相通视，将经纬仪安置在A点，用望远镜纵 丝瞄准B点，制动照准部，望远镜上下转动，指挥在两点间 某一点上的助手，左右移动标杆，直至标杆影像为纵丝所 平分。为减小照准误差，精密定线时，可以用直径更细的 测钎或垂球线代替标杆。
用经纬仪延长直线 将A、B直线延长至C点，将仪器安置于B点，用盘左瞄准 A点，制动照准部，倒镜定出C′点；再用盘右瞄准A点，制 动照准部，倒镜定出C″点，取C′C″的中点，即为精确位 于AB直线延长线上的C点。这种延长直线的方法称为经纬仪 正倒镜分中法。
• 2.红外测距仪使用中的注意问题：
三
光电测距成果处理
• 一、仪器改正。主要内容：加常数改正。
• 测距仪在一条已知边的测距结果总与已知边相差的一个固定值， 就是测距仪的加常数，用C表示。 C值可通过检定测距仪(包括反射 器)得到。
• 二、气象改正。
Dtp Do no n 3 18 • 1.气象改正原理公式 • 2.气象改正实用公式：测距仪光源不同，参考气象元素不同，按原 理公式推证的实用公式也不同。 • 1)D3000红外测距仪的气象改正的实用公式 793.12 p 3 19 Dtp Dokm 278.96 273.16 t
作业要求： 直 目估定线直，保证量距时沿直线进行 平 地面平直 钢尺水平 准 每尺段端点标志精确，要求对点、投点读数要精确 误差 ≤2mm
精密测距方法及作业要求 精密量距相对精度：1/10000~1/40000 主要用途：钢筋混凝土、钢结构等较精密工程的放样等
精密量距时采取的措施： 1、使用检定过的钢尺 2、经纬仪定线 3、定尺段桩，逐段测量 4、对钢尺施加固定拉力（使用拉力计或弹簧秤）： 对30m 的钢尺，用100N的拉力对50m的钢尺，用150N的拉力。 5、对量距结果加三项改正数：
设A、B两点互相通视，将经纬仪安置在A点，用望远镜纵 丝瞄准B点，制动照准部，望远镜上下转动，指挥在两点间 某一点上的助手，左右移动标杆，直至标杆影像为纵丝所 平分。为减小照准误差，精密定线时，可以用直径更细的 测钎或垂球线代替标杆。
用经纬仪延长直线 将A、B直线延长至C点，将仪器安置于B点，用盘左瞄准 A点，制动照准部，倒镜定出C′点；再用盘右瞄准A点，制 动照准部，倒镜定出C″点，取C′C″的中点，即为精确位 于AB直线延长线上的C点。这种延长直线的方法称为经纬仪 正倒镜分中法。
• 2.红外测距仪使用中的注意问题：
三
光电测距成果处理
• 一、仪器改正。主要内容：加常数改正。
• 测距仪在一条已知边的测距结果总与已知边相差的一个固定值， 就是测距仪的加常数，用C表示。 C值可通过检定测距仪(包括反射 器)得到。
• 二、气象改正。
Dtp Do no n 3 18 • 1.气象改正原理公式 • 2.气象改正实用公式：测距仪光源不同，参考气象元素不同，按原 理公式推证的实用公式也不同。 • 1)D3000红外测距仪的气象改正的实用公式 793.12 p 3 19 Dtp Dokm 278.96 273.16 t
作业要求： 直 目估定线直，保证量距时沿直线进行 平 地面平直 钢尺水平 准 每尺段端点标志精确，要求对点、投点读数要精确 误差 ≤2mm
精密测距方法及作业要求 精密量距相对精度：1/10000~1/40000 主要用途：钢筋混凝土、钢结构等较精密工程的放样等
精密量距时采取的措施： 1、使用检定过的钢尺 2、经纬仪定线 3、定尺段桩，逐段测量 4、对钢尺施加固定拉力（使用拉力计或弹簧秤）： 对30m 的钢尺，用100N的拉力对50m的钢尺，用150N的拉力。 5、对量距结果加三项改正数：
电磁波测距
已知：时标脉冲频率f=15 MHz,电磁波速度C=3×10E+8 m/s, 时标脉冲个数 n=100。
求： 距离 D。
D= 1/f × n×C / 2= 1000 米
测距前，电子门是关闭的，时标脉冲不能进入计数系统。 测距时，在光脉冲发射的瞬间，主脉冲把电子门打开，时标脉 冲就一个一个经过电子门进入计数系统，计数系统开始记录脉 冲数目。当回波脉冲到达时电子门关闭，计数系统停止计数， 计数系统记录下来的脉冲数目就是所测距离值。
光脉冲发射器
光电接收器
电
子
时标脉冲
门
振荡器
取样棱镜
脉冲法测距的工作原理框图
计数及显 示系统
t 2D nt （光脉冲在测线上往返传播的时间）
D
1 2
Ct2 D
D C nt nd 2
只要选定一个d值(10m、 5m、1m)，记录计数系 统的脉冲数目n，就可把 所测距离（nd）显示出 来。
式中:n为时标脉冲的个数；d=C·t/2，即在时间t内光脉冲 所走的一个单位距离。
4.1.1 调制的意义和分类
光波调制：使光波的振幅、频率或相位发生有规律变化的 过程。调制有调幅、调频、调相三种。激光测距仪大多用调幅。
电磁波测距仪中的光波调制是利用了某些物体在外信号的 作用下所具有的物理现象和效应（如光电效应、磁光效应，声 光效应等），其完成调制过程。激光器和调 制器是一个整体。GaAs半导体激光器或发光二极管。
4.2.1 电磁波和电磁波谱 电磁波：根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场能够在它
的周围引起变化的磁场,这个变化的磁场又在较远的区域内 引起新的变化电场,并在更远的区域内引起新的变化磁场。 这种变化的电场和磁场交替产生,以有限的速度由近及远在 空间内传播的过程称为电磁波。
电磁波测距
电磁波测距电磁波测距是用仪器发射并接收电磁波，通过测量电磁波在待测距离上往返传播的时间解算出距离。
一、概述电磁波测距是用电磁波（光波或微波）作为载波，传输测距信号，以测量两点间距离的一种方法。
与传统的钢尺量距和视距测量相比，具有测程长、精度高、作业快、工作强度低、几乎不受地形限制等优点。
电磁波测距的英文全称是：Electro－magnetic Distance Measuring，所以又简称为EDM。
电磁波测距仪按其所采用的载波可分为：①用微波段的无线电波作为载波的微波测距仪；②用激光作为载波的激光测距仪；③用红外光作为载波的红外测距仪。
后两者又统称为光电测距仪。
微波和激光测距仪多用于长程测距，测程可达60 km，一般用于大地测量；而红外测距仪属于中、短程测距仪（测程为15kffi以下），一般用于小地区控制测量、地形测量。
地籍测量和工程测量等。
本节主要介绍光电测距仪的基本原理和测距方法速发展～红外光电测距仪采用的是CaAs（砷化钦）发光二极管作为光源，不同的caAs发光二极管发光波长范围为0．82～0．93Pm。
由于GaAs发光管具有注人电流小、耗电省、寿命长、体积小、抗震性强及连续发光的特点，使测距仪体积大为减小。
近几年来又将光电测距仪与电子经纬仪和野外记录及数据处理器结合，；组成电子速测仪，同时进行角度和距离的测量，还能自动记录、存储、输出观测值及有关处理数据也能直接显示乎距、高差、坐标增量等，使测量工作大为简化。
所以红外测距仪在小面积的控制测量、地形测量和各种工程测量中得到广泛的应用。
二、红外测距仪基本原理若用红外测距仪测定AB二点间的距离D．如图5－12。
测距仪安置在A点，反光镜安置在B点。
由仪器发出的光束经过待测距离D到达反光镜，经反射回到仪器。
如果能测出光在距离D上往返传播为时间，则距离可按公式（5－19）求得。
如果测距仪发出的是光脉冲，通过测定发射的光脉冲和接收到波光脉冲的时间差t测定距离，称为脉冲法测距。
电磁波测距原理和其距离测量方式
D
2
c f1
1 2
f2 2
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
间接测尺频率 相当于测尺频率 测尺长度 精度
f1=15MHZ
15MHZ
10m
1cm
f2=0.9f1
f1-f2=1.5MHZ 100m 10cm
f3=0.99f1 f4=0.999f1 f5=0.9999f1
f1-f3=150KHZ f1-f4=15KHZ f1-f5=1.5KHZ
相位法测距的基本原理
▪ 相位法
u D N 0 D u N
u增大，误差大
一组测尺： 精测尺保证精度 粗测尺保证测程
频率相差大 仪器不稳定
频率相近 频率差为测尺频率
测尺频率 15MHZ 1.5MHZ 150KHZ 15KHZ 1.5KHZ 测尺长度 10m 100m 1km 10km 100km
e1
Δφ
φ1 φ
ek e2
光波测距仪的检验
▪ 周期误差
▪ 改正计算公式
D0 d d 123
d n-1 n
▪ 平V台i 法 Asin(0 i )
D0 v0 D1z V1 K Asin(0 1) D0 v0 d D2z V2 K Asin(0 2 )
D0 v0 39d D40z V40 K Asin(0 40 )
1
D1z
2
360
i
1
d
(i
1)
2
360
1
(i
1)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
测量学课件第四章 距离测量和三角高程测量-PPT精选文档
直 平 准 目估定线，保证量距时沿直线方向进行 地面平整，钢尺水平 每尺段端点标志精确
测钎
1.一般方法量距
A
SAB=n+
B
为整尺段长 为余长
2019/2/18
课件
5
直线定向 1、两点间定线
2、过山头定线
2019/2/18
课件
6
3、延长直线
C1
A B C C2
2019/2/18
§4-1
卷尺量距
卷尺量距概 述
一般量距方法 量距相对精度： 1200015000 主要用途：图根导线边长丈量、一般工 程的距离放样。
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。
2019/2/18 课件 4
钢尺量距的作业要求
1.一般方法量距：
P dl l E P 张力强度。 E 弹性模量
简单的尺长鉴定
0 k 0 0 0 k 0 0 lt l l ( t t ） ( l l ( t t ） ) t l l l
在平坦的地面（宜在室内，使两尺温度 相同）把待检定的尺子与高精度的标准 尺比较而求得Δ´k
k
S标准S' n
钢尺尺长鉴定
尺号: 015 名义长度 : 30m 测 程序 丈 量 丈 量 温 度 测量值 m 回 时间 温度 差 t t-20 1 往 9 ： 5 0 2 9 ． 3 + 9 .3 1 1 9 .9 7 3 返 2 9 ． 5 + 9 .5 1 1 9 .9 7 3 2 3 0 .4 + 1 0 .4 1 1 9 .9 7 0 往 3 0 .5 + 1 0 .5 1 1 9 .9 7 0 返 3 1 0 :4 0 3 0 .2 + 1 0 .2 1 1 9 .9 7 2 往 3 1 .1 + 1 1 .1 1 1 9 .9 7 3 返
测钎
1.一般方法量距
A
SAB=n+
B
为整尺段长 为余长
2019/2/18
课件
5
直线定向 1、两点间定线
2、过山头定线
2019/2/18
课件
6
3、延长直线
C1
A B C C2
2019/2/18
§4-1
卷尺量距
卷尺量距概 述
一般量距方法 量距相对精度： 1200015000 主要用途：图根导线边长丈量、一般工 程的距离放样。
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。
2019/2/18 课件 4
钢尺量距的作业要求
1.一般方法量距：
P dl l E P 张力强度。 E 弹性模量
简单的尺长鉴定
0 k 0 0 0 k 0 0 lt l l ( t t ） ( l l ( t t ） ) t l l l
在平坦的地面（宜在室内，使两尺温度 相同）把待检定的尺子与高精度的标准 尺比较而求得Δ´k
k
S标准S' n
钢尺尺长鉴定
尺号: 015 名义长度 : 30m 测 程序 丈 量 丈 量 温 度 测量值 m 回 时间 温度 差 t t-20 1 往 9 ： 5 0 2 9 ． 3 + 9 .3 1 1 9 .9 7 3 返 2 9 ． 5 + 9 .5 1 1 9 .9 7 3 2 3 0 .4 + 1 0 .4 1 1 9 .9 7 0 往 3 0 .5 + 1 0 .5 1 1 9 .9 7 0 返 3 1 0 :4 0 3 0 .2 + 1 0 .2 1 1 9 .9 7 2 往 3 1 .1 + 1 1 .1 1 1 9 .9 7 3 返
测量员岗位知识 第四章 距离测量
l l l0
l l l0
任一长的温度与钢尺检定时的温度不同，尺长会 发生变化。
lt (t t0 )l
式中： 0.0000125 / 10 C, 钢尺膨胀系数
•倾斜改正
lh d l (l 2 h 2 )1/ 2 l h 2 1/ 2 l[(1 2 ) 1] l h2 1 h4 l[(1 2 4 ) 1] 2l 8 l h2 2l
解： DAB nl q 4 30 m 9.98 m 129.98 m
DBA nl q 4 30 m 10.02 m 130.02 m
1 1 Dav ( DAB DBA ) (129.98 m 130.02 m) 130.00 m 2 2
DAB DBA 129.98 m 130.02 m 0.04 m 1 K Dav 130.00 m 130.00 m 3250
A
1
2
3
4
5
B
仪器定线：如下图
４．两点间互不通视的定线 如图4-7所示，设AB两点在山头两侧，互不通视。定 线时，甲持标杆选择靠近AB方向的①1点立标杆，① 1点要靠近A点并能看见Ｂ点。甲指挥乙将所持标杆 定在①1B直线上，标定出②1点位置，要求②1点靠近 B点，并能看见A点。然后由乙指挥甲把标杆移动到 ②1A直线上，定出①2点。这样互相指挥，逐渐趋近， 直到①点在A②直线上，②点在①B直线上为止。这 时①、②两点就在A、B直线上了。
量距记录表
工程名称：×-× ×× 钢尺型号：5#(30m) 日期：2006. 01.08 天气：晴天 量距：×××; × 记录：×××
测线
整尺 段
零尺段
总计
电磁波测距及其距离测量
载波为无线电微波，穿透能力强，在有雾、小雨、雪的情 况下也可测量。
2020年5月13日4时42分
7
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
按测程
长程 几十公里 中程 数公里至十多公里 短程 3公里以下
按载波数
单载波 可见光,红外光,微波 双载波 可见光与可见光 ,可见光与红外光 三载波 可见光可见光和微波 ,可见光红外光微波
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
（1）脉冲式测距仪。它是直接测定仪器所发射的脉冲信号 往返于被测距离的传播时间，从而求得距离值。
这种测距仪可以达到较远的测程，但精度较低，通常适
用于精度较低的远距离测量、地形测量等。
（2）相位式测距仪。它是测定仪器所发射的连续的测距信 号往返于被测距离的滞后相位来间接推算信号的传播时间， 从而求得所测距离。
控制测量学
4.9 测距成果的归算
（2）仪器乘常数改正△DR 乘常数是指测距仪的精测调制频率偏离其标准值而引起
的一个计算改正数的乘系数，也称为比例因子。 乘常数的检测需要由专门的鉴定机构进行检测。 总之，对于加常数和乘常数，我们在测距前先进行检定。
目前的测距仪都具有设置常数的功能，我们将加常数和乘常 数预先设置在仪器中，然后在测距的时候仪器会自动改正。
2020年5月13日4时42分
3
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
一、电磁波测距原理
电磁波测距是用电磁波(光波或微波)作为载波，来传输测 距信号，以测量两点间距离的一种方法。
它的基本原理是利用仪器发出的电磁波，通过测定出电磁 波在测线两端点间往返传播的时间t来测量距离D:
2020年5月13日4时42分
7
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
按测程
长程 几十公里 中程 数公里至十多公里 短程 3公里以下
按载波数
单载波 可见光,红外光,微波 双载波 可见光与可见光 ,可见光与红外光 三载波 可见光可见光和微波 ,可见光红外光微波
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
（1）脉冲式测距仪。它是直接测定仪器所发射的脉冲信号 往返于被测距离的传播时间，从而求得距离值。
这种测距仪可以达到较远的测程，但精度较低，通常适
用于精度较低的远距离测量、地形测量等。
（2）相位式测距仪。它是测定仪器所发射的连续的测距信 号往返于被测距离的滞后相位来间接推算信号的传播时间， 从而求得所测距离。
控制测量学
4.9 测距成果的归算
（2）仪器乘常数改正△DR 乘常数是指测距仪的精测调制频率偏离其标准值而引起
的一个计算改正数的乘系数，也称为比例因子。 乘常数的检测需要由专门的鉴定机构进行检测。 总之，对于加常数和乘常数，我们在测距前先进行检定。
目前的测距仪都具有设置常数的功能，我们将加常数和乘常 数预先设置在仪器中，然后在测距的时候仪器会自动改正。
2020年5月13日4时42分
3
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
一、电磁波测距原理
电磁波测距是用电磁波(光波或微波)作为载波，来传输测 距信号，以测量两点间距离的一种方法。
它的基本原理是利用仪器发出的电磁波，通过测定出电磁 波在测线两端点间往返传播的时间t来测量距离D:
工程测量第四章--__距离测量与直线定向
第四章 距离测量与直线定向
§4.1 直线定向
§4.2 钢尺量距
§4.3 视距测量
§4.4 光电测距仪
§4.5 全站仪简介
§4-1直线定向
一、直线定向的概念： 测定直线与标准方向间的水平角度的工作称为。 二、标准方向的种类
2
标准方向有三种 真子午线方向（真北 ） 磁子午线方向（磁北 ） 坐标纵轴方向（坐标北）
4
247°20´
3
解：
1 = 46°＋180°－125°10´ = 100°50´ = 100°50´＋180°＋136°30´
α23 =α12＋180°－β2 α34 =α23＋180°＋β3
（417°20´－360°） = 417°20´ >360° = 57°20´ = 57°20´＋180°－247°20´ α45=α34＋180°－β4 = －10° <0° （－ 10°＋360°） = 350°
d f l p
f d l p
f D d f l f p
*
*
f D l f p f 令 K , c f 则有
p
D Kl c
式中 K——视距乘常数，通常K=100；
c ——视距加常数，常数c值接近零 。 故水平距离为
D Kl 100l
乙 甲
（2）经纬仪法定线 在A安臵经纬仪，对中、整平，十字丝竖丝瞄准另一 点B，固定照准部，然后望远镜往下打，指挥另一人在 视线上用测钎定点。 此法可用于一般量距和精密钢尺量距。
二、距离丈量 一般量距方法
一般量距方法 适用条件：当量距精度要求为1/2000～1/3000时采用。 定线方法：目测法或经纬仪法。 w当地面平坦时,可将钢尺拉平,直接量测水平距离; w对于倾斜地面，一般采用 “平量法” ; w当地面两点之间坡度均匀时也可采用“斜量法”. 1、平坦地面的距离丈量 丈量：在地面平坦量距，可将钢尺拉平、拉直、用力 均匀，并整尺段地丈量，要进行往返丈量。
§4.1 直线定向
§4.2 钢尺量距
§4.3 视距测量
§4.4 光电测距仪
§4.5 全站仪简介
§4-1直线定向
一、直线定向的概念： 测定直线与标准方向间的水平角度的工作称为。 二、标准方向的种类
2
标准方向有三种 真子午线方向（真北 ） 磁子午线方向（磁北 ） 坐标纵轴方向（坐标北）
4
247°20´
3
解：
1 = 46°＋180°－125°10´ = 100°50´ = 100°50´＋180°＋136°30´
α23 =α12＋180°－β2 α34 =α23＋180°＋β3
（417°20´－360°） = 417°20´ >360° = 57°20´ = 57°20´＋180°－247°20´ α45=α34＋180°－β4 = －10° <0° （－ 10°＋360°） = 350°
d f l p
f d l p
f D d f l f p
*
*
f D l f p f 令 K , c f 则有
p
D Kl c
式中 K——视距乘常数，通常K=100；
c ——视距加常数，常数c值接近零 。 故水平距离为
D Kl 100l
乙 甲
（2）经纬仪法定线 在A安臵经纬仪，对中、整平，十字丝竖丝瞄准另一 点B，固定照准部，然后望远镜往下打，指挥另一人在 视线上用测钎定点。 此法可用于一般量距和精密钢尺量距。
二、距离丈量 一般量距方法
一般量距方法 适用条件：当量距精度要求为1/2000～1/3000时采用。 定线方法：目测法或经纬仪法。 w当地面平坦时,可将钢尺拉平,直接量测水平距离; w对于倾斜地面，一般采用 “平量法” ; w当地面两点之间坡度均匀时也可采用“斜量法”. 1、平坦地面的距离丈量 丈量：在地面平坦量距，可将钢尺拉平、拉直、用力 均匀，并整尺段地丈量，要进行往返丈量。
第四章距离测量..
精度
1cm 10cm
1m
10m 100m
控制LO测GO量
可以采用一组测尺共同测距，以短测尺（精 测尺）保证精度，长测尺（粗测尺）保证测 程，从而也解决了“多值性”的问题。 根据仪器的测程与精度要求，即可选定测尺 数目和测尺精度。
控制LO测GO量
❖ 当待测距离较长时，为了既保证必需的测距精度， 又满足测程的要求。在考虑到仪器的测相精度为千 分之一情况下，我们可以在测距仪中设置几把不同 的测尺频率，即相当于设置了几把长度不同、最小 分划值也不相同的“尺子”，用它们同测某段距离， 然后将各自所测的结果组合起来，就可得到单一的、 精确的距离值。
相位式测距仪：测定仪器发射的测距信号往返于被测距离的 滞后相位来间接推算信号的传播时间，从而求得所测距离的 一类测距仪。
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
思考：取v=3*108m/s,f=15MHZ，当要求测距 误差小于1cm时，脉冲法测距的计时精度、相 位法测距时的测定相位角的精度应达到多少？
❖ 中程光电测距仪：测程在3～15km左右的仪器称为中程 光电测距仪，这类仪器适用于二、三、四等控制网的边 长测量。
❖ 远程激光测距仪：测程在15km以上的光电测距仪，精度 一般可达±(5mm+1×10-6），能满足国家一、二等控制 网的边长测量。
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
3、按载波源，测距仪分为 光波 微波
各等级边长测距的主要技术要求，应符合下表的规定。
平面 控制 网等
级
三等
四等
一级 二、 三级
仪器型号
观测 次数
往返
≤ 5 mm级仪器 11
≤10 mm级仪器 ≤5 mm级仪器
建筑工程测量(第四章)距离测量与直线定线
（根据精度不同进行划分） 根据精度不同进行划分）
1、电磁波测距 2、钢尺量距 3、视距法测距
图4-1
§4.1 钢尺量距
一、量距工具
《建筑工程测量》CAI课件
钢尺
标杆
测钎（测针） 测钎（测针）
《建筑工程测量》CAI课件
二、直线定线
定义： 定义：确定直线的走向 地面上两点间的距离超过一整尺长 地势起伏较大，一尺段无法完成丈量工作 需要在两点的连线（或延长线）上标定出若干个点 按精度要求的不同，直线定线分为： 按精度要求的不同，直线定线分为：
n = 上 读 -下 读 =1.426−0.995 = 0.431m 丝 数 丝 数 ′ = −2°42′ α = 90 −竖 读 = 90 −92 42 盘 数 D = Lcosα = Kncos2 α =100×0.431×cos2 (−2°42′)
° ° °
=43.00m
h = Dtanα +i −l = 43.00×tan( −2 42′) +1.45−1.211
解： D
A B
= nl + q = 4×30m+ 9.98m= 129.98m
DBA = nl + q = 4×30m+10.02m= 130.02m
1 1 D = (DAB + DBA) = (129.98m+130.02m = 130.00m ) av 2 2
DAB − DBA 129.98m−130.02m 0.04m 1 K= = = = D 130.00m 130.00m 3250 av
《建筑工程测量》CAI课件
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 全站仪及其使用 §4.5 直线定向
1、电磁波测距 2、钢尺量距 3、视距法测距
图4-1
§4.1 钢尺量距
一、量距工具
《建筑工程测量》CAI课件
钢尺
标杆
测钎（测针） 测钎（测针）
《建筑工程测量》CAI课件
二、直线定线
定义： 定义：确定直线的走向 地面上两点间的距离超过一整尺长 地势起伏较大，一尺段无法完成丈量工作 需要在两点的连线（或延长线）上标定出若干个点 按精度要求的不同，直线定线分为： 按精度要求的不同，直线定线分为：
n = 上 读 -下 读 =1.426−0.995 = 0.431m 丝 数 丝 数 ′ = −2°42′ α = 90 −竖 读 = 90 −92 42 盘 数 D = Lcosα = Kncos2 α =100×0.431×cos2 (−2°42′)
° ° °
=43.00m
h = Dtanα +i −l = 43.00×tan( −2 42′) +1.45−1.211
解： D
A B
= nl + q = 4×30m+ 9.98m= 129.98m
DBA = nl + q = 4×30m+10.02m= 130.02m
1 1 D = (DAB + DBA) = (129.98m+130.02m = 130.00m ) av 2 2
DAB − DBA 129.98m−130.02m 0.04m 1 K= = = = D 130.00m 130.00m 3250 av
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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 全站仪及其使用 §4.5 直线定向
距离测量distancemeasure
第四章 距离测量(distance measure)
§4.1 概述 §4.2 钢尺量距 §4.3视距测量 §4.4 电磁波测距简介
第四章 距离测量(distance measure)
§4.1 概述 1、定义：平距 2、方法：一般在精度上分 钢尺量距(steel tape measuring) 视距法测距(stadia measurement)。 电磁波测距EDM(electro-magnetic distance measuring)
(4)．内业成果整理
1）丈量精度用“相对误差”来衡量：
2)要求： 一般量距：K≤1/3000(平坦)，≤1/1000（山区）。
（二）倾斜地面的距离丈量 1.平量法 2.斜量法。
D=Lcosδ
斜量法
D
§4.3视距测量(stadia measurement)
(一)、视线水平时
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。
§4.2 钢尺量距 (steel tape measuring) 一、量距工具 有：钢尺(steel tape)、标杆(measuring bar)、垂球(plumb bob)、测钎(measuring rod)、温度计(thermometer)、弹簧秤(spring balance)。
二、直线定线
K—取100，S —上、下丝读数之差i—仪器高，v—中丝读数。
一原理及公式
(二)视线倾斜时的距离与高差公式
视线倾斜时
l= L cos a = k S’ cosa S’ = Scos a l = k Scos2a hAB = l tan a + i – v =(1/2)kSsin2a+i-v
§4.1 概述 §4.2 钢尺量距 §4.3视距测量 §4.4 电磁波测距简介
第四章 距离测量(distance measure)
§4.1 概述 1、定义：平距 2、方法：一般在精度上分 钢尺量距(steel tape measuring) 视距法测距(stadia measurement)。 电磁波测距EDM(electro-magnetic distance measuring)
(4)．内业成果整理
1）丈量精度用“相对误差”来衡量：
2)要求： 一般量距：K≤1/3000(平坦)，≤1/1000（山区）。
（二）倾斜地面的距离丈量 1.平量法 2.斜量法。
D=Lcosδ
斜量法
D
§4.3视距测量(stadia measurement)
(一)、视线水平时
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。
§4.2 钢尺量距 (steel tape measuring) 一、量距工具 有：钢尺(steel tape)、标杆(measuring bar)、垂球(plumb bob)、测钎(measuring rod)、温度计(thermometer)、弹簧秤(spring balance)。
二、直线定线
K—取100，S —上、下丝读数之差i—仪器高，v—中丝读数。
一原理及公式
(二)视线倾斜时的距离与高差公式
视线倾斜时
l= L cos a = k S’ cosa S’ = Scos a l = k Scos2a hAB = l tan a + i – v =(1/2)kSsin2a+i-v
第4章-距离测量
将发射光波的光强调制成高频光脉冲，再由时标振荡器 产生时标脉冲(周期T0)，二者都经过电子门；发射 脉冲光打开电子门，反射回来的脉冲光关闭电子门；在 开关门之间，时标脉冲计数器计数为m；则 mT0 为脉冲 光往返传播 时间 t ， 据 此可根据光 速计算距离：
1 S CmT0 2
61 19
（二）相位式测距
用高频电振荡(周期T )将发射光进行振幅调制,使光强随 电振荡而产生周期性的明暗(相位φ)变化；调制光在测程 上往返传播，同一瞬间仪器的发射光与接收光产生相位 差Δφ，据此可算出光波往返传播时间t 。
61
20
设光速为C,调制振荡频率为f,振荡周期T=1 / f,则调制光 的波长为： CT C C f f T 调制光在测程的往返传播时间t内，变化N个整周(NT)和 一个零数Δ T，即 t NT T T N 代入电磁波 2 测距基本公 式，得到：
四、 光电测距的精度分析
（一）光电测距的误差来源
1.调制频率误差
C N 根据 C f , S 2f 2
dS df 得到： S f
调制频率的相对误差使距离测量产生相同的相对误差
2.气象参数测定误差 0.2904 p 6 根据 A 279 10 , S A A S ' 1 0.00366t 得到：dA 0.28dp 0.97dt , dS A dA S '
S nl0 l D S h
2 2
B
B
h
S
S h
AA
D
61
D
8
四、 钢尺长度检定
钢尺两端分划之间的标准长度称为实际长度，末端分划 的注记长度称为名义长度。丈量时的地面温度对尺长也 有影响。经过钢尺长度检定，得到尺长方程式，用以计 算量得的实际长度。
1 S CmT0 2
61 19
（二）相位式测距
用高频电振荡(周期T )将发射光进行振幅调制,使光强随 电振荡而产生周期性的明暗(相位φ)变化；调制光在测程 上往返传播，同一瞬间仪器的发射光与接收光产生相位 差Δφ，据此可算出光波往返传播时间t 。
61
20
设光速为C,调制振荡频率为f,振荡周期T=1 / f,则调制光 的波长为： CT C C f f T 调制光在测程的往返传播时间t内，变化N个整周(NT)和 一个零数Δ T，即 t NT T T N 代入电磁波 2 测距基本公 式，得到：
四、 光电测距的精度分析
（一）光电测距的误差来源
1.调制频率误差
C N 根据 C f , S 2f 2
dS df 得到： S f
调制频率的相对误差使距离测量产生相同的相对误差
2.气象参数测定误差 0.2904 p 6 根据 A 279 10 , S A A S ' 1 0.00366t 得到：dA 0.28dp 0.97dt , dS A dA S '
S nl0 l D S h
2 2
B
B
h
S
S h
AA
D
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D
8
四、 钢尺长度检定
钢尺两端分划之间的标准长度称为实际长度，末端分划 的注记长度称为名义长度。丈量时的地面温度对尺长也 有影响。经过钢尺长度检定，得到尺长方程式，用以计 算量得的实际长度。
工程测量-第四章 距离测量
⑵温度改正 设钢尺在检定时的温度为t0℃，丈量时的温度为t℃，钢尺的线 膨胀系数α (一般为0.0000125/℃)。则某尺段l的温度改正为： Δ t=α (t-t)l (4-4) Δ llt=α (t-t00)l (4-4) 工程测量学
4 距离测量 尺 量 距 §4.1 钢 4.1.4 钢尺量距成果整理
⑵尺长误差 钢尺名义长度与实际长度之差产生的尺长误差对量距的影响， 是随着距离的增加而增加的。在高精度量距时应加尺长改正，并要 求钢尺检定误差<1mm。 ⑶温度测定误差 据钢尺温度改正公式Δ lt=α (t-t0)l，当温度引起的误差为 1/30000时，温度测量误差不应超出±3℃，此外在测试温度计显示 的是空气环境温度，不是钢尺本身的温度。在阳光暴晒下，钢尺与 环境测试可差5℃。所以量距冝在阴天进行。最好用半导体温度计 测量钢尺的自身温度。 ⑷拉力不均误差 钢尺具有弹性，会因受拉而伸长。钢尺弹性模量E=2×105MPa， 设钢尺断面积A=0.04cm2,钢尺拉力拉力误差为Δ p，据虎克定律， 钢尺伸长误差为： Pl (4-9)
工程测量学
4 距离测量 尺 量 距 §4.1 钢 4.1.4 钢尺量距成果整理
精密量距中，每一尺段需进行尺长改正、温度改正及倾斜改正 ，求出改正后的尺段长度。 ⑴尺长改正 钢尺名义长度l0一般和实际长度不相等，每量一段都需加入尺 长改正。在标准拉力、标准温度下经过检定实际长度为l’，其差值 Δ l为整尺段的尺长改正，即 Δ l=l’-l Δ l=l’-l00 任一长度l尺长改正公式为： Δ ld=Δ l×l/l0 (4-3) d 0
介绍电磁波测距原理，红外测距仪简介
工程测量学
4 距离测量 尺 量 距 §4.1 钢 4.1.1 量距工具
第4章 距离测量
d l ld lt lh
例题：用尺长方程为
lt 30m 0.0025m 1.2510 C (t 20 C) 30m
的钢尺实测A—B尺段长度l=29.896m,A、B两点 间高差h=0.272m,测量时的温度t=25.8°C,试求 A—B尺段的水平距离。 解：1）尺长改正
4.1 钢尺量距 4.1.1 量距的准备及工具
量距的准备工作主要包括定线和量距。
1、丈量工具：
钢尺—端点尺和刻线尺
钢尺
2. 钢尺量距辅助工具
– 标杆 – 测钎 – 锤球 – 温度计 – 弹簧秤
4.1.2 直线定线
当待测量的地面两点相隔较远，或地面起伏较大 时，钢尺的一整尺段无法一次测完，此时需要在 直线方向上在地面标定若干个点，以便钢尺能沿 此直线丈量，这项工作称为直线定线。通常情况 下，可采用标杆目测定线，对若定线精度要求较 高或距离较远时，则需要采用经纬仪定线。
表4.1
测尺频率
测尺长度/m 测距精度/cm
调制频率、测尺长度和测距精度之间的关系
1.5MHz
100 10
15MHz
10 1
150kHz
1000 100
15kHz
10 000 1000
1.5kHz
100 000 10 000
一般来讲，仪器的测相精度为1/1000，由表4.1可知，测相误差对测 距精度的影响随测尺长度的增大而增大。因此，为了解决增大测程 和提高测距精度之间的矛盾，可在相位式测距仪中设置多个测尺， 用各测尺分别测距，再将所有测距结果组合起来，从而解决多值问 题。在仪器的多个测尺中，称长度最短的为精测尺，其余为粗测尺。
D nl q
l — 钢尺的尺长；
第四章 距离测量及其仪器工具
第四章距离测量及其仪器工具距离是确定地面点相对位置的重要几何要素，距离测量是测量外业三项基本工作之一。
在测量工作中，两点间的距离是指其间的直线方向的距离，而且是两点间连线在同一个水平面上的投影长度，即水平距离。
测定地面上两点间的距离的方法有很多，按其精度要求不同，可分为普通量距和精密量距；按其所使用的仪器、工具的不同，又可分为皮尺、钢尺、铟瓦基线尺量距和光学视距仪测距，以及电磁波测距仪测距等。
本章主要介绍钢尺量距、光学视距仪测距、电磁波测距仪测距的基本原理和方法。
§4-1 钢尺量距一、量距工具简介目前，进行普通量距所使用的常规工具主要有钢卷尺、皮尺；除此之外，还有花杆、测钎、垂球、温度计、拉力计（弹簧称）等辅助工具。
当进行精密量距时，所使用的工具有因瓦基线尺、电磁波测距仪及一些辅助工具。
二、直线定线如果用钢尺进行量距的两点间距离较远，不能够一尺段量得，则在量距前应先在这两点的连线上确定一系列间距不超过一尺段的点，以便分段量距。
确定若干点均位于某两点A、B所连成的直线上（含两种情况：①、若干点均位于A、B之间；②、若干点均位于A、B的延长线上）的测量工作，叫做直线定线。
根据定线的精度不同，可分为目估定线和用经纬仪精密定线两种方法。
1、目估定线设Ａ、Ｂ为待测距离ＤAB的两端点，且互相通视。
在Ａ、Ｂ之间进行目估定线时，应先在Ａ、Ｂ两点处设立花杆，观测员站在一根花杆（例如Ａ点花杆）的后面约２米处，让助手携带第三根花杆到Ａ、Ｂ间需要设置点位的适当位置Ｃ附近，观测者以手势指挥助手，使他拿着的花杆在视线上左右移动，直到Ａ花杆遮挡了Ｃ花杆和Ｂ花杆时，便使Ａ、Ｂ、Ｃ三点定在了一条直线上。
同法可定出其它需要确定的各点，如图4-1所示。
上述这种方法是在A、B两点之间进行目估定线，在A、B延长线上进行目估定线的方法与此类似，此略。
图 4-1 直线定线2、用经纬仪进行精密定线设Ａ、Ｂ两点为待测距离的ＤAB的两端点，且互相通视。
最新04第四章距离测量
04第四章距离测量第四章距离测量第四章距离测量 (1)§4－1 钢尺量距 (2)一、量距工具 (2)二、精密短距测量 (3)三、成果整理 (3)§4－2 视距测量 (4)一、视距测量原理 (4)二、视距测量方法 (6)§4－3 光电测距 (7)一、光电测距原理 (7)二、测距成果整理 (9)三、测距仪标称精度 (10)§4－4 全站仪简介 (10)一、全站仪的基本构造 (10)二、全站仪的分类 (11)三、全站仪的等级与检测 (11)四、徕卡TPS700全站仪简介 (12)五、全站仪使用注意事项 (16)距离是确定地面点位置的基本要素之一。
测量上要求的距离是指两点间的水平距离（简称平距），如图4-1中，A‘B‘的长度就代表了地面点A、B之间的水平距离。
若测得的是倾斜距离（简称斜距），还须将其改算为平距。
水平距离测量的方法很多，按所用测距工具的不同，测量距离的方法有一般有钢尺量距、视距测量、光电测距、全站仪测距等。
图4-1两点间的水平距离§4－1 钢尺量距顾名思义，钢尺量距就是利用具有标准长度的钢尺直接量测两点间的距离。
按丈量方法的不同它分为一般量距和精密量距。
一般量距读数至厘米，精度可达1/3000左右；精密量距读数至亚毫米，精度可达1/3万（钢卷带尺）及1/100万（因瓦线尺）。
由于光电测距的普及，在现今的测量工作中己很少使用钢尺量距，只是在精密的短距测量中偶尔用到，下面仅就精密短距测量的有关问题作简要介绍。
一、量距工具钢尺分为普通钢卷带尺和因瓦线尺两种。
普通钢卷带尺，尺宽10~15mm，长度有20m、30m和50m数种，卷放在圆形盒或金属架上，钢尺的分划有几种，有以厘米为基本分划的，适用于一般量距；有的则在尺端第一分米内刻有毫米分划；也有将整尺都刻出毫米分划的；后两种适用于精密量距。
较精密的钢尺，制造时有规定的温度及拉力，如在尺端刻有“30m、20℃、100N”字样。
4.5电磁波测距
精确瞄准后，按“MSR”键，主机将测定并显示经温度、 气压和棱镜常数改正后的斜距。
斜距到平距的改算，一般在现场用测距仪进行，方法是： 在测距仪上进行切换
§4-5 电磁波测距
三、光电测距的注意事项
（1）气象条件对光电测距影响较大，微风的阴天是 观 测的良好时机。 （2）测线应尽量离开地面障碍物1.3m以上，避免通过发 热体和较宽水面的上空。 （3）测线应避开强电磁场干扰的地方，例如测线不宜接 近变压器、高压线等。 （4）镜站的后面不应有反光镜和其他强光源等背景的干 扰。
§4-5 电磁波测距
电磁波测距是用电磁波(光波或微波)作为 载波，传输测距信号，以测量两点间距离的 一种方法。
与传统的钢尺量距相比，具有测程长、精 度高、作业快、工作强度低、几乎不受地形 限制等优点。
测距仪按其测程可分为短程光电测距仪 （2km以内）、中程光电测距仪（3～ 15km）和远程光电测距仪（大于15km）。
若修正原设定值，可按“TPC”键后输入温度、气压值或棱 镜常数（一般通过“ENT”键和数字键逐个输入）。
一般情况下，只要使用同一类的反光镜，棱镜常数不变， 而温度、气压每次观测均可能不同，需要重新设定。
§4-5 电磁波测距
（4）距离测量
调节主机照准轴水平调整手轮（或经纬仪水平微动螺 旋）和主机俯仰微动螺旋，使测距仪望远镜精确瞄准棱镜 中心。 在显示“good”状态下，精确瞄准也可根据蜂鸣器声音来 判断，信号越强声音越大，上下左右微动测距仪，使蜂鸣器 的声音最大，便完成了精确瞄准，出现“
B
A
2
§4-5 电磁波测距
二、测距仪操作与使用
（1）安置仪器
先在测站上安置好经纬仪，对 中、整平后，将测距仪主机安装在 经纬仪支架上，用连接器固定螺丝 锁紧，将电池插入主机底部、扣紧。
斜距到平距的改算，一般在现场用测距仪进行，方法是： 在测距仪上进行切换
§4-5 电磁波测距
三、光电测距的注意事项
（1）气象条件对光电测距影响较大，微风的阴天是 观 测的良好时机。 （2）测线应尽量离开地面障碍物1.3m以上，避免通过发 热体和较宽水面的上空。 （3）测线应避开强电磁场干扰的地方，例如测线不宜接 近变压器、高压线等。 （4）镜站的后面不应有反光镜和其他强光源等背景的干 扰。
§4-5 电磁波测距
电磁波测距是用电磁波(光波或微波)作为 载波，传输测距信号，以测量两点间距离的 一种方法。
与传统的钢尺量距相比，具有测程长、精 度高、作业快、工作强度低、几乎不受地形 限制等优点。
测距仪按其测程可分为短程光电测距仪 （2km以内）、中程光电测距仪（3～ 15km）和远程光电测距仪（大于15km）。
若修正原设定值，可按“TPC”键后输入温度、气压值或棱 镜常数（一般通过“ENT”键和数字键逐个输入）。
一般情况下，只要使用同一类的反光镜，棱镜常数不变， 而温度、气压每次观测均可能不同，需要重新设定。
§4-5 电磁波测距
（4）距离测量
调节主机照准轴水平调整手轮（或经纬仪水平微动螺 旋）和主机俯仰微动螺旋，使测距仪望远镜精确瞄准棱镜 中心。 在显示“good”状态下，精确瞄准也可根据蜂鸣器声音来 判断，信号越强声音越大，上下左右微动测距仪，使蜂鸣器 的声音最大，便完成了精确瞄准，出现“
B
A
2
§4-5 电磁波测距
二、测距仪操作与使用
（1）安置仪器
先在测站上安置好经纬仪，对 中、整平后，将测距仪主机安装在 经纬仪支架上，用连接器固定螺丝 锁紧，将电池插入主机底部、扣紧。
控制测量学4电磁波测距仪及其距离测量
（3）：光电转换 采用光电转换器件（光电二极管）将光信号转变为电信号。测距仪中常
用的光电转换器件有光电二极管和光电倍增器。 （4）：光电混频
6
1）按时间测量方式分类： 电磁波作为载波和调制波进行距离测量（t为光波在AB之间传播的时间， v为光波在大气中的传播速度，D为AB间距离）：
D 1 vt 2
3）按载波源分类：光波（激光测距仪、红外测距仪）、微波（微波测 距仪）
4）按载波数分类：单载波（可见光、红外光、微波）、双载波（可见 光-可见光、可见光-红外光等）、三载波（可见光-可见光-微波、可见光-红 外光-微波等）
5）按反射目标分类：漫射目标（非合作目标）、合作目标（平面反射 镜、角反射镜等）、有源反射器（同频载波应答机、非同频载波应答机等）
设调制波在距离D往返一次产生的相位变化为 φ,调制信号一个周期相位
变化为2π， ω为调制波的角频率，则发射波与反射波之间的相位差为：
2ft 2 N
调制波的传播时间t为：
t2D
t 2f
2 N 2f
1 f
N本公式：
2f 2
D
1 ct 2
22
（1）：基本原理及基本公式 1）基本原理： 相位法测距：测量连续的调制信号往返传播产生的相位变化来间接测定
时间，求得被测距离。 由载波源产生的光波（或微波）经调制器被高频电波所调制，成为连续
调制信号。该信号经测线达到彼端反射器，经发射后被接收器所接受，再进 入混频器，变成低频测距信号e测。另外，在高频电波对载波进行调制的同时， 仪器发射系统还产生一个高频信号，此信号经混频器混频后成为低频基准信 号e基。e测和e基在比相器中进行相位比较，由显示器显示出调制信号在两倍 测线距离上传播所产生的相位移，或者直接显示出被测距离值。
用的光电转换器件有光电二极管和光电倍增器。 （4）：光电混频
6
1）按时间测量方式分类： 电磁波作为载波和调制波进行距离测量（t为光波在AB之间传播的时间， v为光波在大气中的传播速度，D为AB间距离）：
D 1 vt 2
3）按载波源分类：光波（激光测距仪、红外测距仪）、微波（微波测 距仪）
4）按载波数分类：单载波（可见光、红外光、微波）、双载波（可见 光-可见光、可见光-红外光等）、三载波（可见光-可见光-微波、可见光-红 外光-微波等）
5）按反射目标分类：漫射目标（非合作目标）、合作目标（平面反射 镜、角反射镜等）、有源反射器（同频载波应答机、非同频载波应答机等）
设调制波在距离D往返一次产生的相位变化为 φ,调制信号一个周期相位
变化为2π， ω为调制波的角频率，则发射波与反射波之间的相位差为：
2ft 2 N
调制波的传播时间t为：
t2D
t 2f
2 N 2f
1 f
N本公式：
2f 2
D
1 ct 2
22
（1）：基本原理及基本公式 1）基本原理： 相位法测距：测量连续的调制信号往返传播产生的相位变化来间接测定
时间，求得被测距离。 由载波源产生的光波（或微波）经调制器被高频电波所调制，成为连续
调制信号。该信号经测线达到彼端反射器，经发射后被接收器所接受，再进 入混频器，变成低频测距信号e测。另外，在高频电波对载波进行调制的同时， 仪器发射系统还产生一个高频信号，此信号经混频器混频后成为低频基准信 号e基。e测和e基在比相器中进行相位比较，由显示器显示出调制信号在两倍 测线距离上传播所产生的相位移，或者直接显示出被测距离值。
电磁波测距的原理
电磁波测距的原理
电磁波测距的原理基于电磁波的传播速度恒定不变这一性质，利用发射器发送出的电磁波，经过被测对象的反射后被接收器接收到，然后通过测量电磁波从发射器到接收器的时间差，可以间接得出被测对象与测距设备之间的距离。
具体来说，电磁波测距可利用无线电波、雷达、激光测距等技术实现。
无论采用哪种技术，测距设备都包括一个发射器和一个接收器。
发射器会发出一定频率的电磁波，经过空气传播，当遇到被测对象时，部分电磁波会被对象反射回来并被接收器接收到。
电磁波测距的原理即是利用这部分反射的电磁波来计算距离。
当发射器发出电磁波后，通过计时器记录发射时刻，然后在接收器接收到反射的电磁波后立即停止计时，记录接收时刻。
通过计算发射和接收的时间差，再结合电磁波在真空中传播速度（近似等于光速），就可以推算出被测对象与测距设备之间的距离。
需要注意的是，由于电磁波在不同介质中传播速度会有所变化，所以在实际应用中需要根据介质的不同对测距结果进行修正。
另外，电磁波测距还需要考虑到多路径效应、噪声干扰等因素，以提高测距精度。
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第四章 电磁波测距及其距离测量
1 /21
控制测量学
本
章
提
要
4.2 电磁波测距的原理及分类
4.6 光波测距仪的合作目标
4.9 测距成果的归算
4.10 误差来源及精度估计
2013年8月13日2时31分
2
控制测量学
本
章
提
要
[知识点及学习要求] 1、电磁波测距原理及分类 2、测距成果的归算 3、误差来源及精度估计
5
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
（1）脉冲式测距仪。它是直接测定仪器所发射的脉冲信号 往返于被测距离的传播时间，从而求得距离值。 这种测距仪可以达到较远的测程，但精度较低，通常适 用于精度较低的远距离测量、地形测量等。 （2）相位式测距仪。它是测定仪器所发射的连续的测距信 号往返于被测距离的滞后相位来间接推算信号的传播时间， 从而求得所测距离。 这种测距仪测距精度高,测程相对较短。
2013年8月13日2时31分
15
控制测量学
4.9 测距成果的归算
3、气象改正 这是电磁波测距的重要改正，因为电磁波在大气中传输 时受气象条件的影响很大。
此项改正的实质是大气折射率对距离的改正。因折射率 与气压、气温、湿度有关，因此习惯上我们称为气象改正。 （1）对于普通的距离测量，当作业的气象条件与仪器 的基准气象条件差异不大时，不进行气象改正。当存在较大 差异时，输入测区的概略气温和气压进行自动改正。 （2）对于精密测距，应根据有关规范规定，用经过鉴 定的气压计温度计，按要求的方法测定每条测线上的气压和 气温，输入仪器进行自动改正。
c c DN K 2nf 2 2nf
m 2 m 2 m f 2 mD c n c n f
与距离有关的： 光速误差 大气折射率误差 测距频率误差
2
2 2 2 2 2 2 D m mk mA mg 4
2013年8月13日2时31分
16
控制测量学
4.9 测距成果的归算
4. 波道曲率改正 这项改正包括第一速度改正和第二速度改正 第一速度改正： 电磁波在近距离的传播可看成是直线， 当距离较远时，因受大气垂直折光的影响， 不是直线，是一条半径为的弧线。把弧长 化为弦长的改正称为第一速度改正。
k2 Dg D D D3 24R 2
2013年8月13日2时31分
20
作 业
1.测距成果需要加的改正包括哪几个方面？并加以 简单介绍。
2.衡量测距精度的指标有哪些？并对其进行简单介 绍。
2013年8月13日2时31分
21
控制测量学
2013年8月13日2时31分
22
控制测量学
A： 固定误差 BD ：比例误差
B : ppm 10
6
I级：mD≤5mm; 按精度分
2013年8月13日2时31分
II级：5mm<mD≤10mm。 III级 10mm<mD≤20mm。
9
控制测量学
4.6 光波测距仪的合作目标
反射器
激光、红外、微波测距仪的合作目标
全反射棱镜：激光、红外测距仪
B
4
A
2013年8月13日2时31分
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类 按测定t的方法不同
1 D vt 2
脉冲式
直接测定脉冲信 号往返传播时间
2013年8月13日2时31分
t 2f
相位式
1 v D vt 2 4f
测定测距信号往返的相位 滞后相位，转化为时间
2013年8月13日2时31分
3
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
一、电磁波测距原理
电磁波测距是用电磁波(光波或微波)作为载波，来传 输测距信号，以测量两点间距离的一种方法。 它的基本原理是利用仪器发出的电磁波，通过测定出 电磁波在测线两端点间往返传播的时间t来测量距离D:
D
1 D vt 2
2013年8月13日2时31分
6
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
按照载波分类，分为以下三种： （1）激光测距仪 大多采用氦氖气体激光器作光源，测程远。 （2）红外测距仪 光源为砷化镓发光二极管，发出红外线光，测程较短。 （3）微波测距仪 载波为无线电微波，穿透能力强，在有雾、小雨、雪 的情况下也可测量。
有源反射器：微波测距仪
四面体的光学玻璃，三面互相垂直 平行性：反射光线与入射光线平行
全反射棱镜(反光镜)
2013年8月13日2时31分
10
控制测量学
4.6 光波测距仪的合作目标
全反射棱镜(反光镜)
单棱镜、三棱镜、六棱镜、九棱镜
2013年8月13日2时31分
11
控制测量学
4.9 测距成果的归算
2013年8月13日2时31分
14
控制测量学
4.9 测距成果的归算
2. 周期误差改正 周期误差是指按一定的距离为周期重复出现的误差， 详细地说就是指由于测距仪光学和电子线路的光电信号窜 扰而使待测距离尾数呈现按精测尺长为周期变化的一种误 差。 由专业机构进行检测，当测距精度要求较高，且振幅 值大于仪器固定误差的1/2时，应加此造成的改正：加常数 乘常数 周期误差 第二类大气折光而引起的改正：气象 波道弯曲 第三类归算方面的改正：倾斜和投影到椭球面上（下册）
说明：由于现在测距仪的性能和自动化程度不同，测距 仪的精度要求也各异，故有些改正可不需进行，有的在 观测时只需在仪器中直接输入有关数值或改正值即可。 控制测量学
与距离无关的： 测相误差 加常数误差 对中误差
mD A BD
2013年8月13日2时31分
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控制测量学
4.10 误差来源及精度估计
测距精度指标
衡量仪器的测距精度，一是仪器的内部符合精度， 二是仪器的外部符合精度。 内部符合精度：指仪器对同一距离进行多次观测， 其观测值之间的符合程度。 它反映了仪器的测相误差以及外界大气条件的影响 外部符合精度：指用测距仪在基线上比测后，所得 到的量测值与基线比较而求得的精度指标。 每台仪器出厂时的标准精度也是外部符合精度。 控制测量学
2013年8月13日2时31分
12
4.9 测距成果的归算
1. 仪器加常数改正和乘常数改正
（1）仪器加常数改正△Dc
测距仪、反光镜的安置中心与测距中心不一致而产生 的距离改正，称为仪器加常数改正。 仪器加常数包括测距仪加常数C1和棱镜加常数C2. 仪器加常数C1是由测距仪的距离起算点与仪器安置中 心不一致产生的。由专业鉴定部门鉴定获得； 棱镜加常数C2是由放射棱镜的等效反射面与反光镜安 置中心不一致产生的。棱镜加常数C2由仪器生产商提供， 在说明书中可以查询到。
漫反射目标(非合作目标) 合作目标 平面反射镜, 角反射镜 有源反射器 同频载波应答机 非同频载波应答机 ,
8
按载波数
按反射目标
2013年8月13日2时31分
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
电磁波测距仪精度公式
mD A BD
第一速度改正和第二速度改正之和称为波道曲率改正。
2k k 2 Dk Dg Dv D 3 2 24R
K可通过实验测定。由于波道曲率改正值很小，通常在 15km以内的边长不考虑此项改正。
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控制测量学
4.10 误差来源及精度估计
测距误差来源
2013年8月13日2时31分
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控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
按测程
长程 几十公里 中程 数公里至十多公里 短程 3公里以下
单载波 可见光, 红外光, 微波 , 双载波 可见光与可见光 可见光与红外光 三载波 可见光可见光和微波可见光红外光微波 ,
2013年8月13日2时31分
13
控制测量学
4.9 测距成果的归算
（2）仪器乘常数改正△DR
乘常数是指测距仪的精测调制频率偏离其标准值而引起 的一个计算改正数的乘系数，也称为比例因子。
乘常数的检测需要由专门的鉴定机构进行检测。 总之，对于加常数和乘常数，我们在测距前先进行检 定。目前的测距仪都具有设置常数的功能，我们将加常数和 乘常数预先设置在仪器中，然后在测距的时候仪器会自动改 正。
2013年8月13日2时31分
17
控制测量学
4.9 测距成果的归算
第二速度改正： 电磁波传播速度随大气垂直折射率不同而有差异。实 际测距时，一般只是在测线两端测定气象元素，由此求出 平均值，代替严格意义下的测线折射率的积分平均值。由 此而产生的改正称为第二速度改正
Dv k (1 k ) D3 12 R 2
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控制测量学
本
章
提
要
4.2 电磁波测距的原理及分类
4.6 光波测距仪的合作目标
4.9 测距成果的归算
4.10 误差来源及精度估计
2013年8月13日2时31分
2
控制测量学
本
章
提
要
[知识点及学习要求] 1、电磁波测距原理及分类 2、测距成果的归算 3、误差来源及精度估计
5
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
（1）脉冲式测距仪。它是直接测定仪器所发射的脉冲信号 往返于被测距离的传播时间，从而求得距离值。 这种测距仪可以达到较远的测程，但精度较低，通常适 用于精度较低的远距离测量、地形测量等。 （2）相位式测距仪。它是测定仪器所发射的连续的测距信 号往返于被测距离的滞后相位来间接推算信号的传播时间， 从而求得所测距离。 这种测距仪测距精度高,测程相对较短。
2013年8月13日2时31分
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控制测量学
4.9 测距成果的归算
3、气象改正 这是电磁波测距的重要改正，因为电磁波在大气中传输 时受气象条件的影响很大。
此项改正的实质是大气折射率对距离的改正。因折射率 与气压、气温、湿度有关，因此习惯上我们称为气象改正。 （1）对于普通的距离测量，当作业的气象条件与仪器 的基准气象条件差异不大时，不进行气象改正。当存在较大 差异时，输入测区的概略气温和气压进行自动改正。 （2）对于精密测距，应根据有关规范规定，用经过鉴 定的气压计温度计，按要求的方法测定每条测线上的气压和 气温，输入仪器进行自动改正。
c c DN K 2nf 2 2nf
m 2 m 2 m f 2 mD c n c n f
与距离有关的： 光速误差 大气折射率误差 测距频率误差
2
2 2 2 2 2 2 D m mk mA mg 4
2013年8月13日2时31分
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控制测量学
4.9 测距成果的归算
4. 波道曲率改正 这项改正包括第一速度改正和第二速度改正 第一速度改正： 电磁波在近距离的传播可看成是直线， 当距离较远时，因受大气垂直折光的影响， 不是直线，是一条半径为的弧线。把弧长 化为弦长的改正称为第一速度改正。
k2 Dg D D D3 24R 2
2013年8月13日2时31分
20
作 业
1.测距成果需要加的改正包括哪几个方面？并加以 简单介绍。
2.衡量测距精度的指标有哪些？并对其进行简单介 绍。
2013年8月13日2时31分
21
控制测量学
2013年8月13日2时31分
22
控制测量学
A： 固定误差 BD ：比例误差
B : ppm 10
6
I级：mD≤5mm; 按精度分
2013年8月13日2时31分
II级：5mm<mD≤10mm。 III级 10mm<mD≤20mm。
9
控制测量学
4.6 光波测距仪的合作目标
反射器
激光、红外、微波测距仪的合作目标
全反射棱镜：激光、红外测距仪
B
4
A
2013年8月13日2时31分
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类 按测定t的方法不同
1 D vt 2
脉冲式
直接测定脉冲信 号往返传播时间
2013年8月13日2时31分
t 2f
相位式
1 v D vt 2 4f
测定测距信号往返的相位 滞后相位，转化为时间
2013年8月13日2时31分
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控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
一、电磁波测距原理
电磁波测距是用电磁波(光波或微波)作为载波，来传 输测距信号，以测量两点间距离的一种方法。 它的基本原理是利用仪器发出的电磁波，通过测定出 电磁波在测线两端点间往返传播的时间t来测量距离D:
D
1 D vt 2
2013年8月13日2时31分
6
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
按照载波分类，分为以下三种： （1）激光测距仪 大多采用氦氖气体激光器作光源，测程远。 （2）红外测距仪 光源为砷化镓发光二极管，发出红外线光，测程较短。 （3）微波测距仪 载波为无线电微波，穿透能力强，在有雾、小雨、雪 的情况下也可测量。
有源反射器：微波测距仪
四面体的光学玻璃，三面互相垂直 平行性：反射光线与入射光线平行
全反射棱镜(反光镜)
2013年8月13日2时31分
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控制测量学
4.6 光波测距仪的合作目标
全反射棱镜(反光镜)
单棱镜、三棱镜、六棱镜、九棱镜
2013年8月13日2时31分
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控制测量学
4.9 测距成果的归算
2013年8月13日2时31分
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控制测量学
4.9 测距成果的归算
2. 周期误差改正 周期误差是指按一定的距离为周期重复出现的误差， 详细地说就是指由于测距仪光学和电子线路的光电信号窜 扰而使待测距离尾数呈现按精测尺长为周期变化的一种误 差。 由专业机构进行检测，当测距精度要求较高，且振幅 值大于仪器固定误差的1/2时，应加此造成的改正：加常数 乘常数 周期误差 第二类大气折光而引起的改正：气象 波道弯曲 第三类归算方面的改正：倾斜和投影到椭球面上（下册）
说明：由于现在测距仪的性能和自动化程度不同，测距 仪的精度要求也各异，故有些改正可不需进行，有的在 观测时只需在仪器中直接输入有关数值或改正值即可。 控制测量学
与距离无关的： 测相误差 加常数误差 对中误差
mD A BD
2013年8月13日2时31分
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控制测量学
4.10 误差来源及精度估计
测距精度指标
衡量仪器的测距精度，一是仪器的内部符合精度， 二是仪器的外部符合精度。 内部符合精度：指仪器对同一距离进行多次观测， 其观测值之间的符合程度。 它反映了仪器的测相误差以及外界大气条件的影响 外部符合精度：指用测距仪在基线上比测后，所得 到的量测值与基线比较而求得的精度指标。 每台仪器出厂时的标准精度也是外部符合精度。 控制测量学
2013年8月13日2时31分
12
4.9 测距成果的归算
1. 仪器加常数改正和乘常数改正
（1）仪器加常数改正△Dc
测距仪、反光镜的安置中心与测距中心不一致而产生 的距离改正，称为仪器加常数改正。 仪器加常数包括测距仪加常数C1和棱镜加常数C2. 仪器加常数C1是由测距仪的距离起算点与仪器安置中 心不一致产生的。由专业鉴定部门鉴定获得； 棱镜加常数C2是由放射棱镜的等效反射面与反光镜安 置中心不一致产生的。棱镜加常数C2由仪器生产商提供， 在说明书中可以查询到。
漫反射目标(非合作目标) 合作目标 平面反射镜, 角反射镜 有源反射器 同频载波应答机 非同频载波应答机 ,
8
按载波数
按反射目标
2013年8月13日2时31分
控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
电磁波测距仪精度公式
mD A BD
第一速度改正和第二速度改正之和称为波道曲率改正。
2k k 2 Dk Dg Dv D 3 2 24R
K可通过实验测定。由于波道曲率改正值很小，通常在 15km以内的边长不考虑此项改正。
2013年8月13日2时31分
18
控制测量学
4.10 误差来源及精度估计
测距误差来源
2013年8月13日2时31分
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控制测量学
4.2 电磁波测距仪的原理及分类
二、电磁波测距仪的分类
按测程
长程 几十公里 中程 数公里至十多公里 短程 3公里以下
单载波 可见光, 红外光, 微波 , 双载波 可见光与可见光 可见光与红外光 三载波 可见光可见光和微波可见光红外光微波 ,
2013年8月13日2时31分
13
控制测量学
4.9 测距成果的归算
（2）仪器乘常数改正△DR
乘常数是指测距仪的精测调制频率偏离其标准值而引起 的一个计算改正数的乘系数，也称为比例因子。
乘常数的检测需要由专门的鉴定机构进行检测。 总之，对于加常数和乘常数，我们在测距前先进行检 定。目前的测距仪都具有设置常数的功能，我们将加常数和 乘常数预先设置在仪器中，然后在测距的时候仪器会自动改 正。
2013年8月13日2时31分
17
控制测量学
4.9 测距成果的归算
第二速度改正： 电磁波传播速度随大气垂直折射率不同而有差异。实 际测距时，一般只是在测线两端测定气象元素，由此求出 平均值，代替严格意义下的测线折射率的积分平均值。由 此而产生的改正称为第二速度改正
Dv k (1 k ) D3 12 R 2