第四章 距离测量共74页文档
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(Reflector)
距离测量方法 比较：
1、钢尺量距 精度1/1000-1/25000，外业工作繁重， 工作效率低，复杂地形条件下难以实施。
2、视距法测距 精度1/200-1/300，不收地形条件限 制，但测距短，精度还不高，适用于地形测量。
3、电磁波测距 高精度（5-10mm），迅速、简便， 劳动强度小，测程大，不受地形条件限制。
教学重点：直线定线与距离测量的方法；精密（钢尺） 量距；精密（钢尺）量距尺段长度（改正值的计算）； 视距测量的原理及施测方法；全站仪的基本操作等。
教学难点：精密（钢尺）量距尺段长度（改正值的计 算）；光电测距的原理；全站仪测三维坐标和三维坐标 放样的原理和操作方法。
第一节 距离测量的方法
一、工程测量中的三种距离
第四章 距离测量
第一节 距离测量的方法 第二节 钢尺量距 第三节 视距测量 第四节 电磁波测距 第五节 全站仪及其使用
本章要求
教学目的：理解距离的概念；了解距离测量的仪器和工 具；掌握钢尺普通量距、精密量距的实施及成果三项改 正、精度评定方法；掌握视距测量的原理和方法；理解 光电测距的原理和光电测距仪的使用方法，掌握成果计 算方法；了解全站仪的分类、等级、主要技术指标；掌 握全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维 坐标放样的原理和操作方法等。
永久性标志可用石桩或 混凝土桩，在石桩顶刻十字 或在混凝土桩顶埋入刻有十 字的钢柱以表示点位，如右 图b)所示。
在点上竖立的观测标志
二、丈量工具
一般使用的量距工具为钢尺、皮尺、竹尺和测绳，还有 测钎、标杆和垂球等辅助工具。
两种量距尺 (length: 20 m, 30 m, or 50 m)
– 塑料尺（Plastic tapes） – 钢尺 （Steel tapes）
D 平 / ΔD
在困难地区钢尺量距相对误差不应大于1/1000 。
五、钢尺精密量距
1、清理场地，经纬仪定线 2、钉尺段桩 3、测量尺段高差 4、分段丈量（互差小于3mm,标准拉力100N） 5、加三项改正数 （1）尺长改正:△Lq=D(L-L0)/L0 （2）温度改正:△Lt=Dα(t-t0) （3）倾斜改正: △Lh= h2/2D
–钢尺量距：利用钢卷尺直接丈量距离 –视距法测距：在所测距离的两端，分别架设经纬仪和视距尺，
读出视距尺上的间隔数值以及竖直角，即可计算出水平距离。
–电磁波测距：利用光波在待测距离上往返传播的时间来测定
距离。
钢尺量距
视距法测距
A
电 磁 波 测 距
B
D 1 ct 2
反光镜 Reflecting Prism
经纬仪定线
将经纬仪安置于A点，瞄准B点，然后在AB的视 线上用钢尺量距，依次定出比钢尺一整尺略短的尺 段端点1，2，…。在各尺段端点打入木桩，桩顶高 出地面5cm～பைடு நூலகம்0cm，在每个桩顶刻划十字线，其中 一条在AB方向上，另一条垂直AB方向，以其交点 作为钢尺读数的依据。
A 1 23
4
5B
量距
量距是用经过检定的钢尺，两人拉尺，两人读 数，一人记录及观测温度。
1 K = D 平 / ΔD
平坦地区钢尺量距相对误差不应大于1/3000。
2、在倾斜地面丈量
当地面坡度较大，不可能将整根钢尺拉平 丈量时，则可将直线分成若干小段进行丈 量。每段的长度视坡度大小、量距的方便 而定。
往返丈量较差 ΔD = D往-D返
距离平均值
D平=
1 2
（D往+D返）
相对误差 K= 1
目估法
经纬仪法
3、直线定线的实施
在两点间定线
在两点的延长线上定线
两点不通视时的定线：逐渐趋近法
两点间定线
两点间互不通视定线
四、一般丈量方法（往返丈量）
1、 在平坦地面丈量 距离用下式计算：D=nl+Δl 式中：l——整尺段的长度； n——丈量的整尺段数； Δl——不足一整尺段的尾数。
为了校核、提高精度，还要进行返测，用往、 返测长度之差 与全D长平均数 之D平比均 ，并化 成分子为1的分数来衡量距离丈量的精度。这个 比值称为相对误差K：
钢尺使用应注意几点
野外测量（Fieldwork）开始之前，应查看并弄 清钢尺的零点处、刻度及标注（Graduations）
所有钢尺具有名义长度（Nominal length）
精密量距要求钢尺必须具有经检定所得到的尺 长方程（Tape standardisation formula）
每隔一段时间，应作尺长检定，以得到新的尺 长方程
为什么要检定尺长方程？
在不同的使用条件下，同一把钢尺的长度 会随之发生变化，这些影响因素包括
相比于塑料尺，钢尺有以下优点
– 受温度和拉力(tension)的影响小 – 使用寿命(lifetime)更长
量距一般使用钢尺，而不使用塑料尺
钢尺量距操作较复杂，不易取得高精度的结果， 相比于电磁波测距，钢尺量距精度相对偏低
三、直线定线
标定各尺段端点在同一直线上的工作称为直线定线 。 1、定线的目的：保证待测距离的直线性 2、定线的方法：
地面上两点间的距离是指这两点沿铅垂线方向在大地水 准面上投影点间的弧长。 水平距离（D）:两点间连线垂直投影在水平面上的长度。 斜距（L）:两点间连线。 垂直距离或高差（hAB）:两点高程之差。
A
高差 Δh
过A点的水平面
a
过B点的水平面
平距 D=Lcosa
垂距 v
B
二、距离测量方法
距离测量：测量地面两点之间的水平距离。
量距时由后尺手用弹簧秤控制施加于钢尺的拉 力（30 m钢尺，标准拉力为100 N）。前、后读数 员应同时在钢尺上读数，估读到0.5mm。每尺段要 移动钢尺三次不同位置，三次丈量结果的互差不应 超过2mm，取三段丈量结果的平均值作为尺段的最 后结果。
随之进行返测，如要进行温度和倾斜改正，还 要观测现场温度和各桩顶高差。
4、全站仪测距 特点相似。全站仪已成为测距仪中 的主要型式。
第二节 钢尺量距
地面上点的标志 丈量工具 直线定线 一般丈量方法 精密丈量方法 钢尺量距的误差分析
一、地面上点的标志
点的标志可分为临时性 和永久性两种。临时性标志 可采用木桩打入地中，桩顶 略高于地面，并在桩顶钉一 小钉或画一个十字表示点的 位置，如右图a)所示。
距离测量方法 比较：
1、钢尺量距 精度1/1000-1/25000，外业工作繁重， 工作效率低，复杂地形条件下难以实施。
2、视距法测距 精度1/200-1/300，不收地形条件限 制，但测距短，精度还不高，适用于地形测量。
3、电磁波测距 高精度（5-10mm），迅速、简便， 劳动强度小，测程大，不受地形条件限制。
教学重点：直线定线与距离测量的方法；精密（钢尺） 量距；精密（钢尺）量距尺段长度（改正值的计算）； 视距测量的原理及施测方法；全站仪的基本操作等。
教学难点：精密（钢尺）量距尺段长度（改正值的计 算）；光电测距的原理；全站仪测三维坐标和三维坐标 放样的原理和操作方法。
第一节 距离测量的方法
一、工程测量中的三种距离
第四章 距离测量
第一节 距离测量的方法 第二节 钢尺量距 第三节 视距测量 第四节 电磁波测距 第五节 全站仪及其使用
本章要求
教学目的：理解距离的概念；了解距离测量的仪器和工 具；掌握钢尺普通量距、精密量距的实施及成果三项改 正、精度评定方法；掌握视距测量的原理和方法；理解 光电测距的原理和光电测距仪的使用方法，掌握成果计 算方法；了解全站仪的分类、等级、主要技术指标；掌 握全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维 坐标放样的原理和操作方法等。
永久性标志可用石桩或 混凝土桩，在石桩顶刻十字 或在混凝土桩顶埋入刻有十 字的钢柱以表示点位，如右 图b)所示。
在点上竖立的观测标志
二、丈量工具
一般使用的量距工具为钢尺、皮尺、竹尺和测绳，还有 测钎、标杆和垂球等辅助工具。
两种量距尺 (length: 20 m, 30 m, or 50 m)
– 塑料尺（Plastic tapes） – 钢尺 （Steel tapes）
D 平 / ΔD
在困难地区钢尺量距相对误差不应大于1/1000 。
五、钢尺精密量距
1、清理场地，经纬仪定线 2、钉尺段桩 3、测量尺段高差 4、分段丈量（互差小于3mm,标准拉力100N） 5、加三项改正数 （1）尺长改正:△Lq=D(L-L0)/L0 （2）温度改正:△Lt=Dα(t-t0) （3）倾斜改正: △Lh= h2/2D
–钢尺量距：利用钢卷尺直接丈量距离 –视距法测距：在所测距离的两端，分别架设经纬仪和视距尺，
读出视距尺上的间隔数值以及竖直角，即可计算出水平距离。
–电磁波测距：利用光波在待测距离上往返传播的时间来测定
距离。
钢尺量距
视距法测距
A
电 磁 波 测 距
B
D 1 ct 2
反光镜 Reflecting Prism
经纬仪定线
将经纬仪安置于A点，瞄准B点，然后在AB的视 线上用钢尺量距，依次定出比钢尺一整尺略短的尺 段端点1，2，…。在各尺段端点打入木桩，桩顶高 出地面5cm～பைடு நூலகம்0cm，在每个桩顶刻划十字线，其中 一条在AB方向上，另一条垂直AB方向，以其交点 作为钢尺读数的依据。
A 1 23
4
5B
量距
量距是用经过检定的钢尺，两人拉尺，两人读 数，一人记录及观测温度。
1 K = D 平 / ΔD
平坦地区钢尺量距相对误差不应大于1/3000。
2、在倾斜地面丈量
当地面坡度较大，不可能将整根钢尺拉平 丈量时，则可将直线分成若干小段进行丈 量。每段的长度视坡度大小、量距的方便 而定。
往返丈量较差 ΔD = D往-D返
距离平均值
D平=
1 2
（D往+D返）
相对误差 K= 1
目估法
经纬仪法
3、直线定线的实施
在两点间定线
在两点的延长线上定线
两点不通视时的定线：逐渐趋近法
两点间定线
两点间互不通视定线
四、一般丈量方法（往返丈量）
1、 在平坦地面丈量 距离用下式计算：D=nl+Δl 式中：l——整尺段的长度； n——丈量的整尺段数； Δl——不足一整尺段的尾数。
为了校核、提高精度，还要进行返测，用往、 返测长度之差 与全D长平均数 之D平比均 ，并化 成分子为1的分数来衡量距离丈量的精度。这个 比值称为相对误差K：
钢尺使用应注意几点
野外测量（Fieldwork）开始之前，应查看并弄 清钢尺的零点处、刻度及标注（Graduations）
所有钢尺具有名义长度（Nominal length）
精密量距要求钢尺必须具有经检定所得到的尺 长方程（Tape standardisation formula）
每隔一段时间，应作尺长检定，以得到新的尺 长方程
为什么要检定尺长方程？
在不同的使用条件下，同一把钢尺的长度 会随之发生变化，这些影响因素包括
相比于塑料尺，钢尺有以下优点
– 受温度和拉力(tension)的影响小 – 使用寿命(lifetime)更长
量距一般使用钢尺，而不使用塑料尺
钢尺量距操作较复杂，不易取得高精度的结果， 相比于电磁波测距，钢尺量距精度相对偏低
三、直线定线
标定各尺段端点在同一直线上的工作称为直线定线 。 1、定线的目的：保证待测距离的直线性 2、定线的方法：
地面上两点间的距离是指这两点沿铅垂线方向在大地水 准面上投影点间的弧长。 水平距离（D）:两点间连线垂直投影在水平面上的长度。 斜距（L）:两点间连线。 垂直距离或高差（hAB）:两点高程之差。
A
高差 Δh
过A点的水平面
a
过B点的水平面
平距 D=Lcosa
垂距 v
B
二、距离测量方法
距离测量：测量地面两点之间的水平距离。
量距时由后尺手用弹簧秤控制施加于钢尺的拉 力（30 m钢尺，标准拉力为100 N）。前、后读数 员应同时在钢尺上读数，估读到0.5mm。每尺段要 移动钢尺三次不同位置，三次丈量结果的互差不应 超过2mm，取三段丈量结果的平均值作为尺段的最 后结果。
随之进行返测，如要进行温度和倾斜改正，还 要观测现场温度和各桩顶高差。
4、全站仪测距 特点相似。全站仪已成为测距仪中 的主要型式。
第二节 钢尺量距
地面上点的标志 丈量工具 直线定线 一般丈量方法 精密丈量方法 钢尺量距的误差分析
一、地面上点的标志
点的标志可分为临时性 和永久性两种。临时性标志 可采用木桩打入地中，桩顶 略高于地面，并在桩顶钉一 小钉或画一个十字表示点的 位置，如右图a)所示。