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）。
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源自文库
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、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。
长期不用仪器时应该定期充电。
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：
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。
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。
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。
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
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；
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
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。
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
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。
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。
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：通常用相对误差 K 来衡量，相对误差 K 化为分子为１的分 数形式。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
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
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。