距离测量

3.测尺和尺段：
1 D c 2 2 f
• =2π(N+ΔN) • D=u×(N+ΔN)
•
u
c 2f
u称为测尺，N称为整尺段，ΔN称为尾尺段。
• 4.组合测距过程：D=u×ΔN
• 1)设测尺。相位法按上式采用多测尺组合测距过程。如采用u1、u2，
• •
一般地设f1≈15MHZ，精测尺u1=10m， f2≈150kHZ，粗测尺u2=1000m。
1.目测法定线：
• 1) 二点法目测定线，二端为准，概量定点。一般在平地。
• (1)在A、B端点上树立标杆； • (2)一指挥者立B点标杆后瞄A点的标杆； • (3)二位定点人员按整尺段从A概量至1号点，根据指挥确定1号点位置 立在AB视线上； • (4)按(3)的做法依次把2、3、4 ……等分段点定在AB线上。
li li li lt i
Di li2 hi2
• 2)计算与检核：
五、钢尺量距的误差
•
钢尺丈量误差包括有钢尺本身误差、操作误差和外界 影响误差。 • 1.钢尺本身误差：包括尺长误差和检定误差。一般地， 这类误差少于0.5mm。 • 2.操作误差：包括温度误差、拉力误差、定线误差、 垂曲误差、对点读数误差等。 • 3.外界影响误差：主要是风力、气温的影响，一般在 阴天、微风的天气，外界环境对钢尺丈量的误差影响 比较小。
A点安置经纬仪，B立尺； 测竖直角为， 读数为M、N(l上、l下) ， 计算： DAB=klcos2α h′=klcosαsinα HB=HA +h′+ i - v
4.3 光电测距原理
•
一、基本原理 • 光电测距，即是以光和电子技术测量距离。或者说， 以光和电子测量距离的技术。
• 光束速度c经过了二倍的距离，即2D；同时，测距仪测出光束从 发射到接收期间的时间t2D 。根据速度乘以时间得路程的原理，便 可知，2D=c×t2D， • 实现式(3-1)的基本条件：t2D的测定，相位法、脉冲法
2.反射器 • 单棱镜、三棱镜反射器
四、D3000红外测距仪的一般使用
• 1.基本操作(半站型)
• • • • • • • • • • • 1)经纬仪和反射器的安置。 2)测距仪的安置。 (1)安装电池。(2)把测距仪装载在经纬仪的支柱上。 3)瞄准反射器。 (1)经纬仪瞄准反射器。觇牌中心。 (2)测距仪瞄准反射器。 4)开机检查。 5) 测距。正常测距、跟踪测距、连续测距、平均测距。 6)测量气象元素。 7)关机收测。 测线环境要求：大气透明度比较好，测线没有障 碍物；测线上只架设一个反射器，不得存在多个反射 器；测线上没有强烈光源，太阳光不得对射测距仪。
三、钢尺一般丈量法
• 1.准备工作： • 1)主要工具：钢尺、垂球、测钎、标杆等。钢尺完好，刻划清楚。 • 2)工作人员组成：主要工作人员是拉尺、读数、记录共2--3人。
• 3)场地：比较平坦，已定线，并插有测钎。 • 2.丈量工作： • 1)往测：从A丈量至B，逐段丈量整尺段n，尺段长为lo；最后丈量零 尺段长q。长度为D往； • 2)返测：从B丈量至A，返测全长长度为D返。 • 3.计算与检核： • 1)计算 D往=n lo往 +q往 D返=n lo返+q返 • 2)检核 ΔD=D往-D返
2.精密量距。一尺段丈量方法：
• 1)拉尺。拉尺员拉挂有弹簧秤的钢尺，拉力指示为100N (30米) ，钢尺 面刻划与分段点标志对齐。 • 2)读数。二位读数员依次读取分段点标志横线所对的钢尺刻划值。前 端读数员读至cm，后端读数员读至0.5mm，如前端读数l前=29.9800m， 后端读数l后=75.5mm。 • 3)记录。记录l前、 l后，计算尺段丈量值 l’= l前- l后。 • 4)重复丈量。按步骤1)、2)、3)重复丈量和记录，计算获得l”、l”’。 • 5)检核。Δl容=±2～3mm。
li l l l 3
• 6)记录温度t，抄录尺段高差h。
3.计算：
• 1)二项改化计算: • (1)各尺段尺长改正数Δli计算： lo li li lo • (2)各尺段温度改正数计算：
lt i ti to li
• 二项改正后的尺段长为 • 2)平距化算：
• 气压单位kpa，温度单位摄氏℃，ΔDtp单位毫米，Dokm以单位公里。


• • • • •
A点安置经纬仪，B立尺； 测竖直角为， 读数为M、N(l上、l下) ， 计算： DAB=klcos2α
视距测量记录计算手簿
目 标 点 号 1 2 3 4 5 6
下丝读 数 (m)
上丝读 数 (m)
Байду номын сангаас
尺间隔 i (m)
3.平视距测量方法：
• 1)经纬仪望远镜视准轴处于水平状态瞄准直立的尺子(如木制标尺)；
• 2)利用望远镜读取上、下丝所截的尺面上刻划值M、N(l上、l下)； • 3)按下式计算，按式计算距离D。
• l=N-M= l下-l上 • D=100l=kl
4.斜视距测量平距计算公式
• • • • • • •
中丝 读 数v (m) 1.211
'
″
初算高 差h' (m)
改正数 改正后 水平距 i-v 高差h 离D (m) (m) (m)
• 2.红外测距仪使用中的注意问题：
4.5 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k表示。 k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 • 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 Dtp Dokm 278.96 273.16 t
12.4
25.8 2.1
29.8685
0.567 29.863
1-2
…… 14-15
12.4 …
27.4 2.7 ………
29.8869 ……
0.435 29.884 ………
12.0
30.7 3.7
28.7100
0.932 28.695
15-B
7.9
30.5 2.4
18.8996
0.873 18.879
u2
u1
c 2 f2
c 2 f1
2 )组合测距过程
• D=u×ΔN • (1)以u1测量距离得ΔN1。例如ΔN1=0.8654，把ΔN1及u1 代入得D1=8.654m。 • (2) 以 u2 测量距离得 ΔN2 。例如 Δ N2=0.9875 ，把 ΔN2 及 u2代入得D2=987.5m。 • (3)组合完整的距离值。将u1、u2测量距离值组合为完 整的距离值，如图，其中的7.5不显示，则组合的距离 值是988.654m。
D往 D返 D 2
D 1 k D D D
四、精密量距方法
• • • • •
1.准备工作： 1)工具：钢尺、弹簧秤、温度计等。检验钢尺，且有尺长方程式。 l=lo+Δ lo +(t-to)lo 2)人员：主要5人。 3)场地：(1)经整理便于丈量；(2)定线后的分段点设有精确的标志
2.经纬仪法：
• 1)纵丝法：经纬仪望远镜十字丝纵丝为准 ，概量定点。 • (1) 在丈量直线一端 A 安置经纬仪，望远镜精确瞄准另一 端B树立的目标，此时照准部在水平方向上不得转动； • (2)沿BA方向按尺段长概量B1； • (3)纵转望远镜瞄到1处附近，指挥1号分段点测钎定在十 字丝的纵丝影像上。 • (4)仿步骤(2)(3)，依次在AB线上定分段点2、3、4……
二、D3000红外测距仪的技术指标 • 1.测距精度： m=±(a+bD) m=±(5mm+5ppm.Dkm ) • 2.测程：在满足测距精度的条件下测距仪可能测得的最大距离。
• 1.2km～3.2km。与大气状况及反射器棱镜数有关。
• 三、D3000红外测距仪主要设备 • 1.测距仪主机：外貌：前面板，操作面板。
4.4
红外测距仪及其使用
• 一、红外测距仪的类型
• 红外测距仪，是以发射红外光的光 源装备的光电测距仪。 • 1.类型：按测程：短程测距仪，中 程测距仪，远程测距仪，超远程测 距仪。按基本功能的类型有： • 1)专用型：只用于测量距离。 • 2) 半站型：测距仪与光学经纬仪组 合在一起，称为半站型仪器。 • 3) 全站型：测距仪与光电经纬仪组 合的仪器，或者测距仪与光电经纬 仪结合为一体化仪器，称为全站型 仪器，简称全站器。
A---------1----------2-----------------15---------B
• 精密钢尺丈量与计算的例子
尺 段 起 讫 A-1 丈量 次数 1 2 3 平均 1 2 3 平均 … 1 2 3 平均 1 2 3 平均 后端读数 (mm) 76.5 65.5 86.0 18.0 9.0 27.5 ……… 35.5 26.5 55.0 80.0 61.5 50.5 前端读数 (m) 29.9300 29.9200 29.9400 29.8900 29.8800 29.9000 ……… 28.7300 28.7200 28.7500 18.9700 18.9500 18.9400 尺段长度 (m) 29.8535 29.8545 29.8540 29.8540 29.8720 29.8710 29.8725 29.8718 ……… 28.6945 28.6935 28.6950 28.6943 18.8900 18.8885 18.8895 18.8893 尺长 改正 温度 改正数 改正后 尺段长度 高 差 平距化算
4.2 光学测距原理与方法
• 一、概述
• 1.基本原理：根据几何光学原理，应 用三角定理进行测距的技术。 • 余切定理可知A、B二点的距离D为 l D ctg 2 2
• 2.光学测距方式：光学测距的方式依 角度和尺长的测量方法不同而异。
• 二、视距法测量距离
• 视距法测距是利用测量仪器望远镜十 字丝的上、下丝获得尺子刻划读数M、 N，从而实现距离测量技术。
第4章 距离测量
• 学习目标：学习光电测距、尺子量距和光学测距三种 距离测量原理与方法，在掌握现代光电测距技术原理 与方法基础上，掌握钢尺量距、光学视距基本方法。
工程上常用的三种测距方法
• 钢尺量距 • 2-4人 1 • 精度 3000
1 10000
• 视距测量 • 2人 • 精度低
1 200
• 电磁波测距 • 2人 • 精度高
三、相位法测距仪的基本结构
• 1.调制信号发生器：发出调制信号对光源进行调制；同时发出参 考信号er给测相装置。 • 2.光源：一般采用砷化镓发光二极管(GaAs，红外光) ，直接受调 制信号控制发射调制光波(频率为f) 。 • 3.接收装置：接收反射回测距仪的调制光波，把接收的光转换为 电信号em，该信号提供给测相装置。 • 4.测相装置：在测相装置通过对电信号em 、参考信号er进行相位 比较测定 N和ΔN， 在处理方法上利用自动数字测相电子电路技 术把相位移转换成距离D直接显示出来。 • 5.反射器：精密测距的合作目标。 6.电源
D
1 ct 2 D 2
二、相位法测距原理
• • • •
实质:利用测定光波的相位移代替测定t2D实现距离的测量。 1．光的调制： 使发射的光束成为一种光强度有规律明暗变化的调制光波。A-B-A 2．距离D与相位移的关系：
t2 D
2 f
D
1 D c 2 2 f
1 ct 2 D 2
1 100000 1 ~ 1000000
~
1 40000
~
1 300
• 成本低、人累
• 成本低
• 成本高、人轻松
钢卷尺
皮尺
测绳
测钎 花杆
端点尺
湖北工业大学
土建学院测量工程系
3
刻线尺
2015年2月7日星期六
4.1 钢尺量距原理与方法
• • • • • • • • • 一、概述 传统上所谓的尺子量距方法。 钢尺量距基本工作：定线、丈量、计算。 钢尺量距方法： 一般量距方法、精密量距方法。 二、定线的方法：有目测法和经纬仪法。 定线，把分段点确定在待量直线上的工作。 1.目测法：二点法、趋近法、传递法。 2.经纬仪法：精密定线方法，有纵丝法和 分中法。