测量学 第四章 距离测量

第四章距离测量
确定地面点之间的水平距离的工作称为距离测量。

水平距离是指两地面点连线投影到水平面上的长度。

皮尺量距
钢尺量距
距离测量方法光电测距仪测距
视距测量
§4.1 钢尺量距
一、钢尺的丈量工具
1.钢尺
常用的有20m、30m、50m钢尺，一般在米、分米位有注记，使用时要注意零点的位置。

控制测量、施工放样使用钢尺。

刻线尺
零点位置
端点尺
2.量距的辅助设备（垂球、测钎、花杆等）
垂球——用于对点。

测钎——用于标定钢尺的端点位置和计算丈量的整尺段数。

花杆——显示点位和标定直线方向。

精密量距时还需要弹簧称和温度计。

二、直线定线
1.目估定线
当两点距离较远，需分段丈量时，为使各点处在同一直线上，用花杆以标定直线的位置，这项工作称为直线定线。

2.经纬仪定线
钢尺精密量距时，必须用经纬仪定线。

三、钢尺量距方法
一般方法
（1）平坦地面的距离丈量
采用边定线边丈量的方法，先确定整尺段数，再量余长。

D=n l + q
为了检核和提高精度，除了往测以外，还要返测。

符合精度要求后取平均值为最后结果。

相对误差——往返丈量的距离之差的绝对值与平均距离之比，并化成分子为一的分数。

M
D
D
D
D
T
1
1
=
∆
=
∆
=若
3000
1
≤
T，则）
返
往
D
D
D+
=(
2
1
（2）倾斜地面的距离丈量
①水平钢尺法
∑+
+
+
=
4
3
2
1
D
D
D
D
D
②高差改正法
'2
2D
h D D -=‘
或 2
2')(h D D -=
四、钢尺量距的误差
钢尺量距的主要误差来源有： 1.尺长误差 2.操作误差 (1)定线误差
(2)钢尺倾斜误差 (3)拉力误差
(4)对点、读数误差 3.外界影响 (1)温度影响
(2)刚尺垂曲误差
§4.2 电磁波测距
电磁波测距仪可分为微波测距仪、激光测距仪、红外测距仪。

以光波（激光和红外光）为载波的又称为光电测距仪。

测程在15千米以上的为远程，3-15千米的为中程，3千米以下的为短程。

一、电磁波测距的精度
测距仪的测距精度表示为： bD a m D +=
式中：D m 为测距中误差， a 为固定误差（mm ），b 为比例误差（mm /km ），
D 为测距长度。

二、电磁波测距原理
基本公式： ct D 2
1
= c 为大气中的光速，t 为光线往返时间。

由于n
c c 0
=
，因而有：t n c D 20= 。

0c 为真空光速，n 为大气折射率。

任何波长的光波在真空中的传播速度为常数0c =299792458±1.2米/秒。

大气折光率n 是温度、气压和工作波长的函数，即：n=f( t, p,λ)。

1.脉冲式法测距
通过测定脉冲波在测线上往返传播过程中德脉冲数来测定距离。

由于精确测定光波的往返传播时间较困难，因此脉冲式光电测距仪测距精度较低，多为以厘米级精度范围，但测程较远，多用于地形测量。

2.相位法测距测距
相位法测距是根据调制波往返于被测距离上相位差，间接确定距离的方法。

测距仪发出高频调制光波，往返后产生了相位位移ϕ，ϕ所对应的是调制光波往返传播的距离2D 。

)(2)2(22N N N N ∆+=∆+
=∆+=ππ
ϕ
πϕπϕ
)2(2)(2π
ϕλλ∆+=∆+=N N N D
相位式测距仪工作时相当于用尺长为λ/2的尺子（光尺）进行测量，被测距离等于N 个整尺（λ/2）N 和一个余长（λ/2）△N 即（λ/2） （△ϕ/2π）之和。

测距仪通常采用2个以上调制频率，即两种光尺共同完成测距。

如f1=15兆赫，λ1/2=10米（称为为精测尺），可以测定距离尾数m、dm、cm、mm四位数；f2=30千赫，λ2/2=5000米（称为为粗测尺），可以测定1000m、100m、10m、m四位数。

f1和f2组合起来可以测出1000m、100m、10m、m、dm、cm、mm。

§4.3 视距测量
视距测量是根据光学和三角学原理测定距离和高差的一种方法，其操作简便，但相对误差为1/300～1/200,精度低，主要用于地形图的碎部测量。

一、视线水平时视距测量公式
当地面比较平坦，起伏变化不大时，可视线水平进行测量。

计算公式为：D=kn+C, 通常K=100，C=0，n为视距间隔。

h=i-l
二、视线倾斜时视距测量公式
当地面起伏变化比较大时，可视线倾斜进行测量。

计算公式为：D=kncos2a
1
+
=2
sin
kn
l
h-
i
a
2
三、视距测量的观测和计算
视距测量的观测步骤为：
1.安置仪器于测站，量取仪高，测点上立视距尺。

2.瞄准视距尺，读取上、下、中丝读数。

3.读取竖盘读数，一般读至分。

4.在记录表格上进行计算。

如P.82
§4.4 全站仪
一、全站仪的基本结构
全站仪也称为电子速测仪，由电子测角、光电测距和数据处理系统组成。

全站仪的最高测角精度可达±0.5″，最高测距精度可达±(1+1×10-6·D) mm。

1. 莱卡Leica TC1800全战仪
主要技术指标为：测角±1″，测距±(1+2×10-6·D) mm
单棱镜测程为2500m，三棱镜测程为3500m
2. 苏一光RTS632BL全战仪
主要技术指标为：测角±2″，测距±(2+2×10-6·D) mm
单棱镜测程为2200m，三棱镜测程为2600m。

二、全站仪新技术
1.无反光棱镜全站仪
2.自动目标识别
3.自动跟踪
4.镜站测量。