第四章 距离测量

目估定线示意图
经纬仪定线示意图
B A
A
1
2
经纬仪定线
3
4
5
B
三、一般量距方法
1、平坦地面的量距方法 直 目估定线，保证量距时沿直线方向进行 平 地面平整，钢尺水平 准 每尺段端点标志精确
测钎
A 式中



B
DAB nl q
n—整尺段数； l—钢尺长度（m）； q—不足一整尺的余长（m）。
第四章
距离测量
距离测量是指测量地面上两点之间的水平距离。
距离测量分为钢尺量距、视距测量和光电测距。
第一节 钢尺测量
一、量距的工具
1、钢尺（钢卷尺） 长度有20m、30m和50m等几种
端点尺 刻线尺
2、辅助工具
二、直线定线
定义：水平距离测量时，当地面上两点间的距离超过一整尺长 时，或地势起伏较大，一尺段无法完成丈量工作时，需 要在两点的连线上标定出若干个点，这项工作称为直线 定线。 按精度要求的不同，直线定线有目估定线和经纬仪定线两 种方法。现介绍目估定线方法：
令K f p ,C
f p
l f
f

D Kl C
通常，k=100 式中：k-视距乘常数 C-视距加常数，通常设计为零。 故有：
D Kl 100l
A、B两点间的高差为：
h iv
i-仪器高，m； v-十字丝中丝在视距上的读数，即中丝读数，m。
二、视线倾斜时的视距测量公式
D AB L AB h AB
2 2
四、精密量距方法
1、钢尺检定 钢尺由于材料原因、刻划误差、长期使用的变形以及丈量 时温度和拉力不同的影响，其实际长度往往不等于尺上所标注 的长度即名义长度，因此，量距前应对钢尺进行检定。
（1）钢尺的尺长方程式
经过检定的钢尺，其长度可用尺长方程式表示。
lt l0 l (t t0 )l0
3．成果计算
根据尺长改正、温度改正和倾斜改正，计算尺段改正后的水平距离。 l ld l 尺长改正： l0 温度改正： 倾斜改正：
lt (t t0 )l
lh h
2
2l
尺段改正后的水平距离：
D l ld lt lh
每一尺段经过尺长、温度和倾斜改正算成水平距离后，求 出总和。若想对误差符合精度要求，取往返结果的平均值作 为最后成果，否则重测。
五、钢尺量距注意事项
采用合适的方法准确定线。 尽量采用检定过的钢尺进行测量，量距时尽可能保持钢尺水平
一般量距时，尽可能在阴天进行，保持拉力均匀；精密量距时， 尽可能用点温计测定尺温进行温度改正，使用弹簧秤控制标准拉
力。
认真操作，以减少钢尺端点对不准、测钎插不准、尺子读数不 准等引起的丈量误差。
第二节 视距测量
视距测量是利用望远镜内的视距装置配合视距尺，根据几 何光学和三角测量原理，同时测定距离和高差的方法。最简单 的视距装置是测量仪器(如经纬仪、水准仪)的望远镜十字丝分 划板上刻制上、下对称的两条短线，称视距丝。如图。视距测 量中的视距尺可用普通水准尺，也可用专用视距尺。 视距测量精度一般为1/200 ～ 1/300 ， 精 密 视 距测 量 可 达 1/2000。由于视距测量用一台 经纬仪即可同时完成两点间平 距和高差的测量，操作简便， 所以当地形起伏较大时，常用 于碎部测量和图根的加密。
长期不用仪器时应该定期充电。
三、视距测量的施测
步骤： （1）在A点安置经纬仪，量取仪器高，在B点竖立视距尺。 （2）盘左（或盘右）位置，转动照准部瞄准B点视距尺，分别 读取上、下、中三丝读数，并算出尺间隔l。
（3）打开竖盘自动归零开关，读取竖盘读数，并计算垂直角 α。
（4）根据尺间隔、垂直角α、仪器高及中丝读数v，计算水平 距离D和高差h。
四、视距测量注意事项
1）读数误差 读数时应注意消除视差。
2）标尺不竖直误差
选用安装圆水准器的标尺 。 3）外界条件的影响 尽可能使仪器视线高出地面lm，并选择合适的天气作业 4）还有标尺分划误差、竖直角观测误差、视距常数误差
等。
第三节 光电测距
一、光电测距原理
光电测距是利用测定光波在被测距离上往返传播的时间来 间接求得距离值。 优点：测程远，不受地形限制，劳动强度低，精度高，操作简 便，作业速度快。
l l cos
'
D Kl Kl cos
' '
D D cos kl cos
'
2
—视线倾斜时水平距 离的计算公式
h h iv
'
h D sin Kl cos sin
' '
1 2
Kl sin 2
h
1 2
Kl sin 2 i v
二、光电测距仪测距
1、光电测距仪结构 测距主机 反射棱镜 电源 充电设备 2、光电测距仪操作方法 安置仪器 安置反射器棱镜 观测竖直角 测距准备 电瞄准 距离测量
三、全站仪测距
全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic Total Station）。
是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、 垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器 系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所 以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精 密工程测量或变形监测领域。 从结构上来看分为：组合式和整体式两种。 组合式—电子经纬仪、光电测距仪与电子手薄相结合 整体式—电子经纬仪、光电测距仪公用一个望远镜，成为一 个整体。
1、脉冲式测距仪测距原理
D
1 2
c t
式中：c c0 / n
c0为真空中的光速值，n为大气折射率 特点：此种方法精确测定光波往返时间比较困难，故而测 距精度较低。
2、相位式测距仪测距原理
相位式测距仪是通过测定测距仪发出的连续调制光波在 待测距离上往返传播所产生的相位差，间接测得时间，测距 精度较高。 工程中使用的红外测距仪，都是采用相位法测距原理。 由测距仪的发射系统发出一种连续的调制光波，测出该调 制光波在测线上往返传播所产生的相位移，以测定距离D。
一、视线水平时的视距测量公式
d f δ
11
M
n′
l v
n
n
12
φ
F m′
p
m
l
13
m
N
h B A D
i
d-物镜前焦点F到视距尺间的水平距离 l p p f=物镜的焦距 p-仪器上下丝间的距离 f D d f l f l -上下丝在视距尺上的读数之差 p
即d l
d
f
f
D d f
四、光电测距仪及全站仪测距的注意事项
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； 测线应避开强磁场干扰的地方，不宜接近变压器、高压器；
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；
镜站的后面不应有反光镜和其他强光源等背景的干扰； 严防阳光及其他强光直射接受物镜，使光线镜头聚焦进入机 内烧毁部分原件，阳光下作业应撑伞保护仪器；
式中
lt—钢尺在温度t时的实际长度（m）； l0—钢尺的名义长度（m）； Δl—尺长改正数（m）； α—钢尺的膨胀系数，α=1.25×10-5m/1℃； t0—钢尺检定时的温度（℃）； t—钢尺使用时的温度（℃）。
（2）钢尺的检定方法 将被检定钢尺与已有尺长方程式的标准钢尺相比较。 两根钢尺并排放在平坦地面上，都施加标准拉力 (100N或150N)，并将两根钢尺的末端刻划对齐，在零 分划附近读出两尺的差数。 这样就能够根据标准尺的尺长方程式计算出被 检定钢尺的尺长方程式。
往 返
D平 均
D平 均
D往 D返
在平坦地区，钢尺量距一般方法的相对误差一般不应大 于1/3000；在量距较困难的地区，其相对误差也不应大于 1/1000。
2、倾斜地面的量距方法 视地形情况可用平量法或倾量法。
分段丈量 尺子水平
相对误差只能达到1/2000—1/5000。
D AB L AB cos
检核:取往、返测距离的平均值作为直线AB最终的水平距离。 1 D平 均 ( D往 D返 ) 2 式中 D平均—往、返测距离的平均值（m）；
D往 —往测的距离（m）； D返 —返测的距离（m）。
精度：通常用相相对误差分母愈大,则 K 值愈小，精度愈高；反之， D D 1 精度愈低。 K
2．量距步骤 (1) 清理场地
A B
(2) 直线定线
A 1 2
3
4
5
B
(3) 测桩顶间高差—往返观测或双面尺法，所测高差之差， 不超过±10mm,如在限差之内，取平均值作为观测成果。
(4) 丈量距离—检定过的钢尺丈量相邻两木桩之间的距离。 每尺段要移动钢尺位置丈量三次，三次测得的结果的较差视 不同要求而定，一般不得超过2～3mm，否则要重量。若在限 差以内，则取平均值。作为此尺段的观测成果。标准拉力 (30m尺子，100N)。测记温度，估读到0.5℃。 往返测，丈量次数视量边精度要求而定 (5) 记录结果并计算