工程距离测量

平 地面平整，钢尺水平
准 每尺段端点标志精确
测钎
B
A
SAB=n+ 为整尺段长
为余长
直线定向 1、两点间定线
2、过山头定线
3、延长直线
C1
A
B
C
C2
2.精密方法量距：
精密量距时采取的措施：
1.用检定过的钢尺； 2.经纬仪定线； 3.钉尺段桩，逐段量测； 4.对钢尺施加固定拉力； 5.对量距结果加三项改正数：
础，实现双轴自动误差修正。双轴光电液体补偿是全站仪高精度测量的基本条件
之一。
Δ δ = δ c o s t g ( 2 - 2 4 )
5、自动瞄准与跟踪
1．自动瞄准。
全站仪的自动瞄准技术，或称为自动识别目 标技术，在原理上有三个基本技术环节。
1)目标标准位置图像的存储。 2)初次瞄准目标的图像获取与识别。 3)全站仪自动寻标瞄准。自动寻标瞄准过程
读数：每个测点读四个读数 上丝读数 a 下丝读数 b 中丝读数
竖盘读数 L
读至毫米 读至毫米 读至厘米
读至分
视距测量通常只测盘左（或盘右），测量前 要对竖盘指标差进行检验与校正。
视距测量表
视距测 量表
计算公式
D 100a bcos2
h D tan i l H p H A h H A D tan i l
技术。有棱镜激光测距技术，即测距系统必有反 射器，无棱镜激光测距系统，即测距系统没有反 射器。
无反射器激光测距，光电测距时光射向目标，光 在目标表面的光反射，是反射方向杂乱的漫反射。 漫反射的光损失严重，如果返回的反射光强度足 够，测距仪可探测到反射光实现距离测量，这就 是无棱镜光电测距。
4、光电液体补偿技术
n' n cos
S' 100n cos
则 D S'cos 100n cos2 2.高差公式：高差主值 h' D tan
AB高差 h h'i l D tan i l
三.视距测量观测和计算
三.视距测量观 测和计算
观测：在测站安置经纬仪，对中、整平、量仪器高； 在测点竖水准尺，瞄准(要求三丝都能读数)。
第六单元 距离测量
一、视距测量 二、钢尺量距 三、光电测距及全站仪
概述
距离是指地面上两点之间的直线长度，距离测量是 测量的基本工作之一。
水平面两点之间的距离是水平距离（简称平距）， 不同高度上两点之间的距离称为斜距斜距加上倾斜 改正后，才能转化为平距。坐标的计算、施工放样 等通常用到的距离（如没有特殊说明）一般指水平 距离。
上述 角又称为竖轴误差。从式(2-24)可见，只要能测定 ，就可以利用水
平角及竖直角修正竖轴误差对水平角的影响。这就是全站仪进行竖直角修正基础
上的水平角的修正。
所谓的全站仪双轴光电液体补偿就是对竖直角、水平角同时误差修正的精密
补偿系统。
全站仪在粗平后的光电自动补偿功能是以光电传感技术、倾斜测微技术为基
二、钢尺量距
卷尺量距概 述
一般量距方法 量距相对精度： 1200015000 主要用途：图根导线边长丈量、一般工 程的距离放样。
精密量距方法 量距相对精度：110000140000 主要用途：砼、钢结构等较精密工程的 放样等。
钢尺量距的作业要求
1.一般方法量距
1.一般方法量距：
直 目估定线，保证量距时沿直线方向进行
利用光电经纬仪(或称电子经纬仪)及 光电测距仪迅速测定地面点位置的方 法。
全站仪，光电经纬仪及光电测距仪组 合而成，或者由光电经纬仪及光电测 距仪集成而一测量仪器。
现代全站测量特点： 1.测量光电化。全站仪瞄准目标(反射
器)以后启动测量，测角、测距、数 据记录与处理几乎同步自动进行，并 根据需要快速给出地面点的位置。 2.备有数据群的存储设备。
视距测量工作轻便、灵活，但精度低，适 于200米以内的碎部测量；
电磁波测距、GPS测量精度高，成本高，但 测程远，适于地形条件复杂、距离远的高 精度测量。
一、 视 距 测 量
视距测量
视距测量——利用测量望远镜的视距丝，间接测定
距离和高差的方法。
优点：测量速度快，不受地 形限制。
不足：精度低，距离相对误 差一般约为1/300，高 差一般为分米级。
求直线AB的水平距离及边长相对中误差？
解题过程
（1）往测时， 设其真实长度为D 往 ，由尺 长方程式可知尺长改正数 l0.00m5，则：
尺长改正：
D l 0.3 00 0157 .30 20.02 m8
温度改正：
D t D 1 .2 1 5 5 ( 0 1 2 5) 0 0 .0m 11
t0 设定的标准温度 t 测量时的钢尺温度
钢尺量距例题
例：某钢尺在平坦地区，采用直线精密量 距法往返丈量AB边长（整尺法），结果为 ， 返测 D往 17.302m D返 17.30，6m丈量时往测温 度 t往 15C，t返 10C，已知该钢尺的尺长方程 式为 l 3 m 0 . 0 m 0 3 1 . 5 2 0 ( t 5 2 C ) m 0
二、全站仪基本技术装备
1、全站仪基本结构 1.全站仪结构形式，沿用了光学经纬仪的基本特点。
1)在外形结构上类似光学经纬仪。 2 )在内部结构关系保留光学经纬仪的基本轴系。 3 )人工基本操作部件、旋钮的功能与经纬仪基本相同。
2 .全站仪基本技术装备。
外表不同的:增加键盘、显示屏、蓄电池盒等。更重要的是基本技术装备。 全站仪基本技术装备: 1)基本型全站仪。全站仪基本技术装备包括有光电测量系统、光电液体
在地形测量中，因距离不太长，在距离测量中可不 考虑地球曲率的影响。
地面两点间的距离是推算点坐标的重要元素之一， 同时也是建筑工程中施工放样、设备安装的重要元 素，因而距离测量也是最常见的测量工作。
几种测距方法的比较
钢尺量距工具简单，经济实惠，但工作量 大，受地形条件限制，适用于平坦地区；
往往存在微小差异，仪器可以将其转化为改 正数对测量结果进行修正。 2．自动跟踪 现代全站仪的自动跟踪，以摄像技术和自动 寻标瞄准技术为基础，完全是全站仪按设计 要求自身进行图像判断、指挥自身照准部和 望远镜的转动寻标、瞄准、测量的全自动的 跟踪测量过程。
6、测量计算机系统与功能
尺长改正 温度改正 高差改正
Dk Dt
D'
D ' t
k
0 t0
Dh
h2 2D '
(4-1-8) (4-1-9) (4-1-4)
2.精密方法量距
尺长鉴定
钢尺长度方程式
lt l0 k l0 t t0
l0 钢尺的名义长度 k 在标准温度下，钢际 尺长 实度与名义长度数 的差
钢尺的温度线膨胀系数
用途：主要用于地形图测绘 (地形点的距离与高差)。
（一）视线水平时
十字丝板上有两根视距丝，它们在物镜光心
处的张角φ基本是不变的。两根视距丝在物方
向的间距与距离成正比
S1 S2 K l1 l2
一般制作仪器时令
K 1( 即 0 0 20 秒 0 3.3 0 4 分 8 )
一.视线水平时 视距测量
1948年瑞典AGA厂推出了第一台光波 测距仪
随着需求的增长和光学、微电子学的发展 使电磁波测距的技术迅速发展。进一步推 进了测量学的发展
尽管GPS应用很广，短程电磁波测距仪仍然大有用途
一、基本原理
D
A
D
1 2
Ct2 D
B
入射光 出射光
基本原理
通过测定电磁波在待测距离两端点间往返一次的 传播时间t，利用电磁波在大气中的传播速度C来确定 距离。
加常数改正 乘常数改正 气象改正 倾斜改正
B
•
D
A•
A S B
加常数改正
仪器 安置中心
光波发射 等效面
Ki
测 距 仪
A•
K Ki Kr
D
DD K
反射器 等效面
反射器 安置中心
Kr
反 射 器
•B D
乘常数改正
标准频率 f
实际频率 f '
标称尺长 u
0
10
u
实际尺长 u
20
30
f f ' f
测 距 仪
•
A
关键：精确测定传播时间t
C C0 n
D 1 Ct 2
D
➢C0：299 792.458km/s ➢n：大气折射率
反 射 器
•
B
电磁波测距仪的分类
按所采用的载波
光电测距仪
红外测距仪 激光测距仪
微波测距仪
按测定时间的方式不同
脉冲式测距仪 相位式测距仪
电磁波测距成果的整理
Biblioteka Baidu
确符合。这种情况无须补偿。
若仪器不精确水平，对径指标(箭头)偏离水平位置，存在一个角。
对径指标偏离值等于2 角。对径符合读数技术使指标重合起来，实现
对角的测定，达到竖直角修正，即补偿的目的。
3．双轴光电液体补偿
只对竖直角进行修正，故称为单轴光电液体补偿。一般全站仪都装备有单轴
光电液体补偿。
双轴光电液体补偿就是对竖直角、水平角同时误差修正的精密补偿系统 。
温度改正：
D t D 1 .2 1 5 5 ( 0 1 2 0 ) 0 0 .0m 21
则，AB的往测距离为
D 返 1.3 7 0 6 0 .0 2 0 .0 8 2 1.1 3 7m 6 07
解题结果
（3）直线AB的水平距离及边长相对误差计 算：
水平距离
D 往 D 返 1.7 30 3 17.7 30 6 17.7 30 m 52
则，AB的往测距离为
D 往 1.3 7 2 0 .0 2 0 .0 8 1 11 .3 7m 3 07
由于在水平距离丈量，不需加入倾斜改正， 仅需进行尺长和温度改正。
解题过程
（2）返测时， 设其真实长度为D返 ，由尺 长方程式可知尺长改正数 l0.00m5，则：
尺长改正：
D l 0.3 00 0157 .30 20.02 m8
S D cos
B
D
•
A
•
A S
B
全站仪测量
学习目标： 明确全站测量技术的技术原理与方法， 明确全站仪的基本结构、功能和现代全站测量技术的作用和意义， 掌握几种全站仪基本应用和地面点定位的速测技术手段。
一、全站测量技术概念
1、全站测量概念
测量人员在测站上对地面点的坐标、高程等参数 进行同时测定的方法。或者说，测量人员在测站 上快速测定地面点的坐标、高程等参数的技术。
补偿技术、测量计算机系统。 2)自动型全站仪。除光电测量系统、光电液体补偿技术、测量计算机系
统,还设有光电自动瞄准和跟踪系统。
3、全站仪测量系统
全站仪测量系统，即光电测距系统、光电测角系 统。
光电测角系统即水平角、竖直角的光电测量系统。 全站仪测量系统是全站仪的技术核心。 有的光电测距系统中，装备有、无棱镜激光测距
光学速测法、半站光电速测法和全站光电速测法
2、光学速测法
利用光学经纬仪及视距法原理迅速测定地面点位 置的方法。
3、半站光电速测法
利用光学经纬仪器及光电测距仪器迅速测定地面 点位置的方法。
4、全站光电速测法
利用光电经纬仪(或称电子经纬仪)及光电测距仪 迅速测定地面点位置的方法。
全站光电速测法(现代全站测量)
2
2
边长相对误差
D 往D 返17 .3031 77 .30671
D
17 .3052 5678
距离测量的误差来源
尺长误差
系统
温度的影响
部分系统，部分偶然
倾斜的影响
系统
拉力不准引起的误差 部分系统,部分偶然
尺子垂曲与反曲引起的误差 系统
定线误差
系统
读数误差
偶然
三、光电测距及全站仪
1941年瑞典物理学家Bergstrand在研究光 速时开发了高精度测量t的技术
1.视距公式： n a b （尺间隔） Dab 100n
2.高差公式： h i l HB HA h HA il
读数要求：上下丝读数a、b读至毫米，中丝 读至厘米， 仪器高 i 量至厘米。
二.视线倾斜时视距测量公式
二.视线倾斜 时视距测量
公式
n'
n’为水准尺与视线 垂直时的尺间隔
1.视距公式：
DR
DD
f f
D
乘常数
R
f f'
乘常数改正值
DR RD
DDDR
气象改正
假定大气状态：t0＝15 0 C ，P0=1013hPa，气象改正数公式：
DtP279100.2.090P37tD'
∆Dtp：mm
D´(观测距离)：km
改正后的距离： D D' DtP
倾斜改正
倾斜距离
DD' KDRDtP
水平距离
1. 补偿，即对仪器存在不精密水平状态的一种修正。机械摆式的补偿。
2. 液体补偿。原理上，液体补偿把补偿器自身重力转化为液体自身液 平面的形式提供水平补偿功能。 如何提供？
如图，把读数指标以对径符合读数技术放在水平位置上，图的顶端
是一个“液体盒”。若仪器精确水平，对径指标(箭头)射入液体盒，在
液平面全反射后与处指标重合。此时对径指标反映在读数窗口上是正