一量距的工具.docx

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一量距的工具

单元五距离测量

项目一钢尺量距和视距测量

一、应知部份

（一）钢尺量距

1）钢尺

钢尺通常由薄碳钢带制成，其宽度约为1～㎝，长度有20m，30m，50m三种。

其大体分划为厘米，一样全长刻有毫米分划，米和分米刻划处有数字注记。

依照尺的零点位置不同，有端点尺和刻线尺之分。

钢尺量距的方式与一般卷尺量距方式相同，只是在较周密的距离丈量中还需用到温度计、弹簧秤等工具。

图5－1

钢尺的优势：

钢尺抗拉强度高，不易拉伸，因此量距精度较高，在工程测量中经常使用钢尺量距。

钢尺的缺点：

钢尺性脆，易折断，易生锈，利历时要幸免扭折、避免受潮。

2）测杆

测杆多用木材或铝合金制成，直经约3cm、全长有2m、及3m等几种规格。

杆上油漆成红、白相间的20cm色段，超级夺目，测杆下端装有尖头铁脚，便于插入地面，作为照准标志。

3）测钎

测钎一样用钢筋制成，上部弯成小圆环，下部磨尖，直径3～6mm，长度30～40cm。

钎上可用油漆涂成红、白相间的色段。

通常6根或11根系成一组。

量距时，将测钎插入地面，用以标定尺端点的位置，亦可作为近处目标的对准标志。

4）锤球、弹簧秤和温度计等

锤球用金属制成，上大下尖呈圆锥形，上端中心系一细绳，悬吊后，锤球尖与细绳在同一垂线上。

它经常使用于在斜坡上丈量水平距离。

弹簧秤和温度计等将在周密量距中应用。

2.直线定线

水平距离测量时，本地面上两点间的距离超过一整尺长时，或地形起伏较大，一尺段无法完成丈量工作时，需要在两点的连线上标定出假设干个点，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式。

现介绍目估定线方式：

图5－2

如图5－2所示，A、B两点为地面上相互通视的两点，欲在A、B两点间的直线上定出C、D等分段点。

定线工作可由甲、乙两人进行。

1）定线时，先在A、B两点上竖立测杆，甲立于A点测杆后面约1～2m处，用眼睛自A点测杆后面对准B点测杆。

2）乙持另一测杆沿BA方向走到离B点大约一尺段长的C点周围，依照甲指挥手势左右移动测杆，直到测杆位于AB直线上为止，插下测杆（或测钎），定出C点。

3）乙又带着测杆走到D点处，同法在AB直线上竖立测杆（或测钎），定出D点，依此类推。

这种从直线远端B走向近端A的定线方式，称为走近定线。

直线定线一样应采纳“走近定线”。

因为钢尺由碳钢制成，碳钢本身具有延展性，钢尺的长度会因外界环境的转变，如温度、湿度等和测量时拉力的大小不同而改变。

为了将这些转变量能更正到丈量功效中，就必需对钢尺的长度加以更正，测量中经常使用一种函数式的形式来表示钢尺的实际长度。

在必然拉力下，用以温度为自变量的函数来表示在某一温度时钢尺实际长度，该函数式称作尺长方程式。

其形式如下：

式中：

——丈量温度时的钢尺实际长度（m）；

——钢尺刻划上注记的长度，即名义长度（m）；

——钢尺在检定温度时的尺长更正数；

——钢尺膨胀系数，其值约为×10-6～×10-6m/（m·℃）；

——钢尺检定温度，又称标准温度，一样取20℃；

——丈量时温度。

每根钢尺都应有尺长方程式才能测得实际长度，但尺长方程式中的会因一些客观因素阻碍而转变，因此钢尺每利用一按时期后必需从头检定。

检定的方式主若是与标准长度相较较求得。

如：

用已检定过的钢尺，有标准长度的钢尺检定场都可用于检定钢尺求得钢尺的尺长方程式。

4.钢尺量距的一样方式

（1）平坦地面上的量距方式

此方式为量距的大体方式。

丈量前，先将待测距离的两个端点用木桩（桩顶钉一小钉）标志出来，清除直线上的障碍物后，一样由两人在两点间边定线边丈量，具体作法如下：

图5－3

1）如图5－3所示，量距时，先在A、B两点上竖立测杆（或测钎），标定直线方向，然后，后尺手持钢尺的零端位于A点，前尺手持尺的结尾并携带一束测钎，沿AB方向前进，至一尺段优势停下，两人都蹲下。

2）后尺手以手势指挥前尺手将钢尺拉在AB直线方向上；后尺手以尺的零点对准A点，两人同时将钢尺拉紧、拉平、拉稳后，前尺手喊“预备”，后尺手将钢尺零点准确对准A点，并喊“好”，前尺手随即将测钎对准钢尺结尾刻划竖直插入地面（在坚硬地面处，可用铅笔在地面划线作标记），得1点。

如此便完成了第一尺段A1的丈量工作。

3）接着后尺手与前尺手一起举尺前进，后尺手走到1点时，即喊“停”。

同法丈量第二尺段，然后后尺手拔起1点上的测钎。

如此继续丈量下去，直至最后量出不足一整尺的余长q。

那么A、B两点间的水平距离为

式中:

n—整尺段数（即在A、B两点之间所拔测钎数）；

—钢尺长度（m）；

q—不足一整尺的余长（m）。

为了避免丈量错误和提高精度，一样还应由B点量至A点进行返测，返测时应从头进行定线。

取往、返测距离的平均值作为直线AB最终的水平距离。

（二）视距测量

视距测量是用望远镜内的视距丝装置，依照光学原理同时测定距离和高差的一种方式。

这种方式具有操作方便、速度快、一样不受地形限制等优势。

尽管精度较低（一般视距测量仅能达到1/200~1/300的精度），但能知足测定碎部点位置的精度要求。

因此视距测量被普遍地应用于地形测图中。

1.视距测量原理

视距测量所用的仪器要紧有经纬仪、水准仪和平板仪等。

进行视距测量，要用到视距丝和视距尺。

视距丝即望远镜内十字丝平面上的上下两根短丝，它与横丝平行且等距离，如图5-4所示。

视距尺是有刻划的尺子，和水准尺大体相同。

图5－4

（1）视线水平常的水平距离和高差公式

如图5-4所示，在A点安置经纬仪，在B点竖立视距尺，用望远镜照准视距尺，当望远镜视线水平常，视线与尺子垂直。

上、下视距丝读数之差称为视距距离或尺距离，用表示。

视距距离可由上、下视距丝读数之差求得。

式中：

K——视距乘常数，通常K=100

同时，由图8-4可知，A、B两点间的高差h为

式中：

——仪器高（m）；

——十字丝中丝在视距尺上的读数，即中丝读数（m）。

（2）视线倾斜时的水平距离和高差公式

在地面起伏较大的地域进行视距测量时，必需使望远镜视线处于倾斜位置才能对准尺子。

现在，视线便不垂直于竖立的视距尺尺面。

下面介绍视线倾斜时的水平距离和高差的计算公式。

图5－5

如图5-5所示，若是咱们把竖立在B点上视距尺的尺距离MN，化算成与视线相垂直的尺距离M′N′，就可用式视线水平常的公式计算出倾斜距离L。

然后再依照L和垂直角α，算出水平距离D和高差h。

B点高出A点，尽管视距尺铅直，可是倾斜视线与视距尺仍不垂直，这时在视距尺上的读数就带有误差，因此应付标尺上的读数长度予以更正：

1）视距尺不垂直于视线的更正

2）视线倾斜更正

经这两项的更正后水平距离应为：

高差计算公式：

2.视距测量的施测与计算

（1）视距测量的施测

1）如图5-5所示，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，转动照准部对准B点视距尺，别离读取上、下、中三丝读数，并算出尺距离。

3）转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数，并计算垂直角。

4）依照尺距离、垂直角、仪器高及中丝读数，计算水平距离D和高差h。

二、实训练习

（一）实验目的

把握经纬仪视距法测定碎部点与测站点间的高差与水平距离的方式。

（二）实验器具

经纬仅、视距尺、计算器、记录板。

（三）实验内窖

1.将安置经纬仪在测站A上，安置仪器于测站点上，对中、整平后，量取仪器高至厘米。

2．在待测点上竖立视距尺。

转动仪器照准部照准视距尺，在望远镜中别离用上、下、中丝读得读数算得视距距离和标尺高v；再使竖盘指标水准管气泡居中，在读数显微镜中读取竖盘读数，依照竖盘读数算得竖角；利用视距公式和高差计算公式计算平距D和高差h。

图5－6

（四）实验要求

竖直角读数到分，水平距离计算至，高差计算至。

（五）观测记录

视距测量观测数据记录表

　　　日期：

　　　　　　天气：

　　　　　　　　观测者：

　　　　　　记录者：

测站名称：

　　　　　　测站高程：

　　　　　　仪器高：

　　　　　　仪器型号：

测点

下丝读数上丝读数

（m）

视距间隔

（m）

中丝读数

（m）

竖盘读数

竖直角

水平距离

D（m）

初算高差

h′（m）

高　差

H（m）

测点高程

H（m）

°′″

°′″

项目二电磁波测距

一、应知部份

（一）电磁波测距原理

前面介绍的测距方式中，钢尺量距的速度慢，而且在一些困难地域利用起来困难，如山地、沼泽地域。

而视距测量的精度又太低。

因这人们需要采纳另外的方式进行距离测量。

随着电子技术的进展，在20世纪40年代末人们发明了电磁波测距仪。

所谓电磁波测距是用电磁波（光波或微波）作为载波，传输测距信号，以测量两点间距离的一种方式。

电磁波测距具有测程长、精度高、作业快、工作强度低、不受地形限制等优势。

电磁波测距是利用电磁波的传播速度c，测定它在两点间的传播时刻t，以计算两点间的距离。

其中由于采纳测时的工作原理的不同，又可分为脉冲式和相位式两种。

图5－7

以电磁波为载波的测距仪器统称为电磁波测距仪，按其所采纳的载波可分为：

微波测距仪：

用微波段的无线电波作为载波；

激光测距仪：

用激光作为载波；

红外测距仪：

用红外光作载波；

红外测距仪用于中、短程测距，以砷化镓（GaAs）发光二极管作光源，仪器轻便，用相位式测距工作的原理，相对脉冲测距而言，测距更精准，普遍应用于小面积操纵测量、地形测量、地籍测量和建筑施工测量中。

1.脉冲式测距

脉冲式光电测距是采纳直接测定光脉冲在待测距离上来回的时刻。

测距仪将光波调制成必然频率的尖脉冲发送出去。

如图，在尖脉冲光波离开测距仪发射镜的刹时，触发打开了电子门，现在，时钟脉冲进入电子门填充，计数器开始计数。

在仪器接收镜接收到由反光棱镜反射回的尖脉冲光波的刹时，关闭电子门，计数器停止计数。

然后依照计数器取得的时钟脉冲个数乘以每一个时钟脉冲周期就能够够取得光脉冲来回的时刻。

图5－8

由于计数器只能经历整数个的时钟周期，因此不足一个时钟周期的时刻就被抛弃掉，那么这就形成了计时上的误差，从而阻碍了测距的精度。

若是将时钟脉冲周期缩短，那么抛弃掉的时刻就会越小，测距的精度就会提高。

但事实上那个时钟脉冲周期并非能无穷缩短。

  例如，要达到±1cm的测距精度，时钟脉冲的周期要达到×秒，而这关于此刻的制造技术来讲是很难达到的。

因此一样的脉冲式测距仪要紧用于远距离测距上，测距精度为－1m。

 目前，世界上测距精度最高的脉冲式测距仪是徕卡公司的DI3000，标称精度可达到3mm＋3ppm。

只是它并非是直接采纳缩短时钟周期的方式来提高精度，而是采纳了其它的方式。

2.相位式光电测距

（1）大体原理

相位式光电测距是将发射的光波调制成正弦波的形式，通过测量正弦光波在待测距离上来回传播的相位移来解算距离的，也确实是通过测量光波传播了多少个周期来解算距离。

往

返

图5－9

如图：

从发射镜发射的光波经反射棱镜反射后由接收镜接收后所展开的图形。

咱们明白，正弦光波一个周期的相位移为2π，假设正弦光波通过发射和接收后的相位移为φ，那么φ能够分解为N个（整数个）2π周期和不足一个