第四章 距离测量.docx

1、第四章 距离测量第四章 距离测量 测量距离是测量的基本工作之一，所谓距离是指两点间的水平长度。如果测得的是倾 斜距离，还必须改算为水平距离。按照所用仪器、工具的不同，测量距离的方法钢尺直接量距、光电测距仪测距和光学视距法测距等 第一节 钢尺量距的一般方法 一、量距的工具 钢尺是钢制的带尺，常用钢尺宽10mm，厚0.2mm；长度有20m、30m及50m几种，卷放在圆形盒内或金属架上。钢尺的基本分划为厘米，在每米及每分米处有数字注记。一般钢尺在起点处一分米内刻有毫米分划；有的钢尺，整个尺长内都刻有毫米分划。 由于尺的零点位置的不同，有端点尺和刻线尺的区别。端点尺是以尺的最外端作为尺的零点，当从建筑

2、物墙边开始丈量时使用很方便。刻线尺是以尺前端的一刻线作为尺的零点， 丈量距离的工具，除钢尺外，还有标杆、测钎和垂球。此外还有弹簧秤和温度计，以控制拉力和测定温度。 二、直线定线 当两个地面点之间的距离较长或地势起伏较大时，为使量距工作方便起见，可分成几段进行丈量。这种把多根标杆标定在已知直线上的工作称为直线定线。一般量距用目视定线， 三、量距方法 1平坦地区的距离丈量 丈量前，先将待测距离的两个端点A、B用木桩(桩上钉一小钉)标志出来，然后在端点的外侧各立一标杆，清除直线上的障碍物后，即可开始丈量。丈量工作一般由两人进行。后尺手持尺的零端位于A点，并在A点上插一测钎。前尺手持尺的末端并携带一组

3、测钎的其余5根(或10根)，沿AB方向前进，行至一尺段处停下。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B点，当两人同时把钢尺拉紧、拉平和拉稳后，前尺手在尺的末端刻线处竖直地插下测钎，得到点l，这样便量完了一个尺段。随之后尺手拔起A点上的测钎与前尺手共同举尺前进，同法量出第二尺段。如此继续丈量下去，直至最后不足一整尺段(n一B)时，前尺手将尺上某一整数分划线对准B点，由后尺手对准n点在尺上读出读数，两数相减，即可求得不足一尺段的余长， 距离要往、返丈量。迟测时要重新进行定线，取往、返测距离的平均值作为丈量结果。量距精度以相对误差表示，通常化为分子为1的分式形式。 2倾

4、斜地面的距离丈量 (1)平量法 沿倾斜地面丈量距离，当地势起伏不大时，可将钢尺拉平丈量，丈量由A向B进行，甲立于A点，指挥乙将尺拉在AB方向线上。甲将尺的零端对准A点，乙将尺子抬高，并且目估使尺子水平，然后用垂球尖将尺段的末端投于地面上，再插以插钎。若地面倾斜较大，将钢尺抬平有困难对，可将一尺段分成几段来平量， (2)斜量法 当倾斜地面的坡度均匀时，可以沿着斜坡丈量出AB的斜距L，测出地面倾斜角，然后计算AB的水平距离D。 第二节 钢尺量距的精密方法 一、钢尺量距的精密方法 1定线 欲精密丈量直线AB的距离，首先清除直线上的障碍物，然后安置经纬仪于A点上，瞄准B点，用经纬仪进行定线。用钢尺进行

5、概量，在视线上依次定出此钢尺一整尺略短的A1、12、23等尺段。在各尺段端点打下大木桩，桩顶高出地面35cm。在桩顶钉一白铁皮。利用A点的经纬仪进行定线，在各白铁皮上划一条线，使其与AB方向重合，另划一条线垂直与AB方向，形成十字，作为丈量的标志。 2量距 用检定过的钢尺丈量相邻两木桩之间的距离。丈量组一般由5入组成，2人拉尺，2人读数，1人指挥兼记录和读温度。丈量时，拉伸钢尺置于相邻两木桩顶上，并使钢尺有刻划线一侧贴切十字线。后尺手将弹簧秤挂在尺的零端，以便施加钢尺检定时的标准拉力(30m钢尺，标准拉力为10kg)；钢尺拉紧后，前尺手以尺上某整分划对准十字线交点时，发出读数口令“预备”，后尺

6、手回答“好”。在喊好的同一瞬间，两端的读尺员同时根据十字交点读取读数，估读到05mm记入手簿。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23mm，否则要重量。如在限差以内，则取三次结果的平均值，作为此尺段的观测成果。每量一尺段都要读记温度一次，估读到05。 按上述由直线起点丈量到终点是为往测，往测完毕后立即返测，每条直线所需丈量的次数视量边的精度要求而定。 3测量桩顶高程 上述所量的距离，是相邻桩顶间的倾斜距离，为了改算成水平距离，要用水准测量方法测出各桩顶的高程，以便进行倾斜改正。水准测量宜在量距前或量距后往、返观测一次，以资检核。相邻两桩顶往、返所测高差

7、之差，一般不得超过10mm；如在限差以内，取其平均值作为观测成果。 4尺段长度的计算 精密量距中，每一尺段长需进行尺长改正、温度改正及倾斜改正，求出改正后的尺段长度。计算各改正数如下： (1)尺长改正 钢尺在标准拉力、标准温度下的检定长度L，与钢尺的名义长度L0往往不一致，其差LLL0数 ，即为整尺段的尺长改正。任一尺段L 的尺长改正数为 Ld(LL0)L/L0 (2)温度改正 设钢尺在检定时的温度为t0，丈量时的温度为t，钢尺的线膨胀系数为，则某尺段L 的温度改正为 Lt(tt0)L (3)倾斜改正 设L为量得的斜距，h为尺段两端间的高差，现要将L改算成水平距离d，故要加倾斜改正数 Lhh2

8、/2L 倾斜改正数永远为负值。 二、钢尺的检定 1尺长方程式 钢尺由于其制造误差、经常使用中的变形以及丈量时温度和拉力不同的影响，使得其实际长度往往不等于名义长度。因此，丈量之前必须对钢尺进行检定，求出它在标准拉力和标准温度下的实际长度，以便对丈量结果加以改正。尺长方程式，其一般形式为 2钢尺检定的方法 钢尺应送没有比长台的测绘单位校定，但若有检定过的钢尺，在精度要求不高时，可用检定过的钢尺作为标准尺来检定其它钢尺。检定宜在室内水泥地面上进行，在地面上贴两张绘有十字标志的图纸，使其间距约为一整尺长。用标准尺施加标准拉力丈量这两个标志之间的跟离，并修正端点使该距离等于标准尺的长度。然后再将被检定

9、的钢尺施加标准拉力丈量该两标志问的距离，取多次丈量结果的平均值作为被检定钢尺的实际长度，从而求得尺长方程式。第三节 钢尺量距的误差分析 一、定线误差 二、尺长误差 钢尺必须经过检定以求得其尺长改正数。尺长误差具有系统积累性，它与所量距离成正比。 三、温度误差 由于用温度计测量温度，测定的是空气的温度，而不是尺于本身的温度，在夏季阳光曝晒下，此两者温度之差可大于5C。因此，量距宜在阴天进行，并要设法测定钢尺本身的温度。 四、拉力误差 钢尺具有弹性，会因受拉而伸长。量距时，如果拉力不等于标准拉力，钢尺的长度就会产生变化。精密量距时，用弹簧秤控制标准拉力，一般量距时拉力要均匀，不要或大或小。 五、尺

10、子不水平的误差 钢尺一般量距时，如果钢尺不水平，总是使所量距离偏大。精密量距时，测出尺段两端点的高差，进行倾斜改正。用普通水准测量的方法是容易达到的。 六、钢尺垂曲和反曲的误差 钢尺悬空丈量时，中间下垂，称为垂曲。故在钢尺检定时，应按悬空与水平两种情况分别检定，得出相应的尺长方程式，按实际情况采用相应的尺长方程式进行成果整理，这项误差可以不计。 在凹凸不平的地面量距时，凸起部分将使钢尺产生上凸现象，称为反曲。设在尺段中 部凸起05m，由此而产生的距离误差，这是不能允许的。应将钢尺拉平丈量。 七、丈量本身的误差 它包括钢尺刻划对点的误差、插测钎的误差及钢尺读数误差等。这些误差是由人的感官能力所限

11、而产生，误差有正有负，在丈量结果中可以互相抵消一部分，但仍是量距工作的一项主要误差来源。 综上所述，精密量距时，除经纬仪定线、用弹簧秤控制拉力外，还需进行尺长、温度和斜改正。而一般量距可不考虑上述各项改正。但当尺长改正数较大或丈量时的温度与标准温度之差大于8时进行单项改正，此类误差用根尺往返丈量发现不了。另外尺子拉平不容易做到，丈量时可以手持一悬挂垂球，抬高或降低尺子的一端，尺上读数最小的位置就是尺子水平时的位置，并用垂球进行投点及对点。第四节光电测距仪简介 一、概况 电磁波测距按测程来分，有短程(3km)、中程(315km)和远程(15km)之分。按测距精度来分，有级(5mm)、级(5mm1

12、0mm)和级(10mm)。按载波来分，采用微波段的电磁波作为载波的称为微波测距仪；采用光波作为裁波的称为光电测距仪。光电测距仪所使用的光源有激光光源和红外光源(普通光源已淘汰)，采用红外线波段作为载波的称为红外测距仪。 二、测距原理 欲测定A、B两点间的距离D，安置仪器于A点，安置反射镜于B点。仪器发射的光束由A至B，经反射镜反射后又返回到仪器。设光速c为已知，如果光束在待测距离D上往返传播的时间 。已知，则距离D可由下式求出 式中cc。n，c。为真空中的光速值，其值为299792458ms, n为大气折射率，它与测距仪所用光源的波长，测线上的气温t, 气压P和湿度e有关。 测定距离的精度，主

13、要取决于测定时间 的精度，d刀合cJfz。例如要求保证lcm的测距精度，时间测定要求准确到6710lls，这是难以做到的。因此，大多采用间接测定法来测定 。间接测定 的方法有下列两种： 1脉冲式测距 由测距仪的发射系统发出光脉冲，经被测目标反射后，再由测距仪的接收系统接收，测出这一光脉冲往返所需时间间隔( )的钟脉冲的个数以求得距离D。由于计数器的频率一殷为300MHz(300106Hz)，测距精度为O.5m，精度较低。 2相位式测距 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依移，以测定距离D。红外光电测距仪一般都采用相位测距法。 在砷化镕(GaAs)

14、发光二极管上加了频率为f的交变电压(即注入交变电流)后，它发出的光强就随注入的交变电流呈正弦变化，这种光称为调制光。测距仪在A点发出的调制光在待测距离上传播，经反射镜反射后被接收器所接收，然后用相位计将发射信号与接受信号进行相位比较，由显示器显出调制光在待测距离往、返传播所引起的相位移。 第五节 视距测量 视距测量是用望远镜内视距丝装置，根据几何光学原理同时测定距离和高差的一种方法。这种方法具有操作方便，速度快，不受地面高低起伏限制等优点。虽然精度较低，但能满足测定碎部点位置的精度要求，因此被广泛应用于碎部测量中。视距测量所用的主要仪器、工具是经纬仪和视距尺。 一、视距测量原理 1视线水平时的

15、距离与高差公式欲测定A、B两点间的水平距离D及高差h，可在A点安置经纬仪，B点立视距尺，设望远镜视线水平，瞄准B点视距尺，此时视线与视距尺垂直。求得上，下视距丝读数之差。上，下丝读数之差称为视距间隔或尺间隔。 2视线倾斜时的距离与高差公式在地面起伏较大的地区进行视距测量的，必须使视线倾斜才能读取视距间隔。由于视线不垂直于视距尺，故不能直接应用上述公式。 二、视距测量的观测与计算 施测时，安置仪器于A点，量出仪器高i，转动照准部瞄准B点视距尺，分别渎取上、下、中三丝的读数，计算视距间隔。再使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数，并计算竖直角。用计算器计算出水平距离和高差。 三、视距测量误差及注意事项 1视距测量的误差 读数误差用视距丝在视距尺上读数的误差，与尺子最小分划的宽度、水平距离的远近和望远镜放大倍率等因素有关，因此读数误差的大小，视使用的仪器，作业条件而定。 垂直折光影响祝距尺不同部分的光线是通过不同密度的空气层到达望远镜的，越接近地面的光线受折光影响越