測(cè)量4距離測(cè)量課件

2023/12/5第四章距離測(cè)量1第四章距離測(cè)量?jī)?nèi)容要求：1．掌握鋼尺量距2．理解鋼尺量距誤差3．熟練掌握視距測(cè)量4．理解電磁波測(cè)距重點(diǎn)講授：鋼尺量距視距測(cè)量電磁波測(cè)距。2023/12/5第四章距離測(cè)量2第四章距離測(cè)量4.1鋼尺量距1、量距工具2、直線定線3、量具方法4、鋼尺量距成果整理5、鋼尺檢定2023/12/5第四章距離測(cè)量34.1鋼尺量距相關(guān)概念：在測(cè)區(qū)面積不大的情況下（半徑小于10km的范圍），可以不考慮地球曲率的影響，用水平面代替水準(zhǔn)面。兩點(diǎn)間連線垂直投影在水平面上的長(zhǎng)度稱為水平距離。地面上兩點(diǎn)間的距離是指這兩點(diǎn)沿鉛垂線方向在大地水準(zhǔn)面上投影點(diǎn)間的弧長(zhǎng)。2023/12/5第四章距離測(cè)量44.1鋼尺量距直線量距的一般方法直接量距：用長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)直接與被測(cè)距離比較，從而獲得被測(cè)距離長(zhǎng)度。（皮尺、鋼尺、銦瓦基線尺）。間接量距：根據(jù)已知條件，依據(jù)一定的關(guān)系式間接推算出被測(cè)距離。（視距測(cè)量、視差法測(cè)距、物理測(cè)距）2023/12/5第四章距離測(cè)量5直線量距的精度及其適用范圍方法 精度 適用范圍4.1鋼尺量距1、步測(cè)法1/50野外踏勘、選點(diǎn)和小比例尺地形圖的測(cè)繪2、視距法3、鋼尺一般量距4、鋼尺精密量距5、激光紅外測(cè)距儀1/200~1/300地形測(cè)量中的碎部測(cè)量1/2000~1/3000導(dǎo)線測(cè)量，一般建筑軸線丈量1/5000~1/2萬(wàn)精密導(dǎo)線測(cè)量，工業(yè)廠房主要軸線的測(cè)量測(cè)程：2KM～20KM精度：

(3mm+2PPM)2023/12/5第四章距離測(cè)量64.1.1量距工具鋼尺量距：是利用具有標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的鋼尺直接測(cè)量地面兩點(diǎn)間的距離，又稱距離丈量。量距常用的工具有：測(cè)繩、皮尺、鋼尺、因瓦尺。測(cè)纖、花桿、垂球、彈簧稱和溫度計(jì)。2023/12/5第四章距離測(cè)量74.1.2直線定線直線定線

將待測(cè)距離上的分段點(diǎn)標(biāo)定在同一條直線上的工作。量定線的目的：保證待測(cè)距離的直線性定線的方法：花桿目視定線經(jīng)緯儀正倒鏡分中法2023/12/5第四章距離測(cè)量84.1.2直線定線直線定線的實(shí)施在兩點(diǎn)間定線；在兩點(diǎn)的延長(zhǎng)線上定線；兩點(diǎn)不通視時(shí)的定線：逐漸趨近法。2023/12/5第四章距離測(cè)量94.1.3量距方法平坦地面的距離丈量

D=nL0+△L0在平坦地面丈量距離時(shí)，可把尺子放在地面上逐段進(jìn)行丈量至少往返測(cè)各一次。量距精度以相對(duì)誤差表示，并將其換算為分子為1的分?jǐn)?shù)形式，精度一般不低于1/3000|往測(cè)–

返測(cè)|/往返均值=1/MAB2023/12/5第四章距離測(cè)量104.1.3量距方法平坦地面測(cè)量算例：整尺段數(shù)為3，余長(zhǎng):往測(cè)24.890m,返測(cè)24.840mD=nL0+△L0

往測(cè)距離為：174.890m

返測(cè)距離為：174.840m

平均距離為：174.865m相對(duì)誤差：|往測(cè)–

返測(cè)|/往返均值=1/M

|174.890-174.840|/174.865=1/3500

AB2023/12/5第四章距離測(cè)量114.1.3量距方法傾斜地面的距離丈量平量法如果地面起伏不大，丈量時(shí)將尺子一端抬高，并用目估法使尺子大致水平，然后用測(cè)釬（或垂球）將尺子的端點(diǎn)投到地面上。將量得的各段水平距離求和即為所量距離。2023/12/5第四章距離測(cè)量124.1.3量距方法傾斜地面的距離丈量斜量法

當(dāng)坡度變化均勻時(shí)，AB的斜距L，測(cè)出地面的傾角δ，則水平距離l為：l=L×cosδ。如果未測(cè)傾角δ，而是測(cè)定了A、B兩點(diǎn)間的高差h，按直角三角形計(jì)算。2023/12/5第四章距離測(cè)量134.1.3量距方法數(shù)據(jù)處理誤差計(jì)算：往、返測(cè)較差：

D=D往－D返往、返測(cè)相對(duì)較差：容許相對(duì)較差：

測(cè)規(guī)鐵路城市公路容許相對(duì)較差1/20001/3000平地：1/3000山地：1/10002023/12/5第四章距離測(cè)量144.1.3量距方法數(shù)據(jù)處理若達(dá)到精度,所測(cè)距離最終值為：

2023/12/5第四章距離測(cè)量154.1.3量距方法精密量距適用范圍：精度要求1/10000以上時(shí)距離測(cè)量。量距方法：①清理現(xiàn)場(chǎng)、經(jīng)緯儀架設(shè)在A點(diǎn)，瞄準(zhǔn)B點(diǎn)。②在經(jīng)緯儀視線上依次定出比鋼尺一整尺段略短的尺段，并打上木樁，木樁上標(biāo)“十”字。2023/12/5第四章距離測(cè)量164.1.3量距方法精密量距量距方法：③兩人拉尺，后司尺用彈簧稱控制拉力，兩人同時(shí)讀數(shù)，要求讀至0.5mm，一人指揮。④每尺段移動(dòng)鋼尺前后位置三次，三次測(cè)量結(jié)果之差不超過2～3mm，并記錄現(xiàn)場(chǎng)溫度至0.5℃

。

⑤用水準(zhǔn)儀測(cè)量尺段間木樁頂高差、往返高差不超過±10mm。2023/12/5第四章距離測(cè)量174.1.4鋼尺量距數(shù)據(jù)整理尺長(zhǎng)改正：

鋼尺名義長(zhǎng)度l0、實(shí)際長(zhǎng)度l′則整尺段的尺長(zhǎng)改正數(shù)：△l=l′－l0

任一長(zhǎng)度l的尺長(zhǎng)改正數(shù)：△Ld=（△l/l0）L溫度改正△lt=α（t-t0）l，其中：α為鋼尺膨脹系數(shù),0.0000125/℃t為野外量距時(shí)溫度。t0為檢定鋼尺時(shí)的溫度。2023/12/5第四章距離測(cè)量184.1.4鋼尺量距數(shù)據(jù)整理傾斜改正：△lh=d-l

，其中：高差為h,斜距為l，h2=l2－d2=(l－d)(l+d)，l－d=－h(huán)2/（l+d）；由于l>>h，l≈d，所以：△lh=-(h2/2l)水平距離d=l+△ld+△lt+△lh2023/12/5第四章距離測(cè)量194.1.5鋼尺檢定由專門的計(jì)量單位在專門的鋼尺檢定場(chǎng)進(jìn)行檢定，得到在標(biāo)準(zhǔn)溫度、標(biāo)準(zhǔn)拉力下的實(shí)際鋼尺長(zhǎng)度。最終以鋼尺方程式的形式表示出來(lái)。尺長(zhǎng)方程式

lt=l0+△ld+αl0(t-t0)2023/12/5第四章距離測(cè)量20第四章距離測(cè)量4.2鋼尺量距誤差及注意事項(xiàng)2023/12/5第四章距離測(cè)量214.2鋼尺量距的誤差及注意事項(xiàng)1、定線誤差2、尺長(zhǎng)誤差3、溫度測(cè)定誤差4、鋼尺傾斜誤差5、拉力不均誤差6、鋼尺對(duì)準(zhǔn)及讀數(shù)誤差2023/12/5第四章距離測(cè)量22第四章距離測(cè)量4.3視距測(cè)量1、視距測(cè)量原理2、視線水平時(shí)視距測(cè)量公式3、視線傾斜時(shí)視距測(cè)量公式4、視距常數(shù)測(cè)定5、視距測(cè)量誤差及注意事項(xiàng)2023/12/5第四章距離測(cè)量234.3.1視距測(cè)量原理原理：利用望遠(yuǎn)鏡中的視距絲裝置(上、下絲)，根據(jù)幾何光學(xué)原理，同時(shí)測(cè)定地面兩點(diǎn)間的水平距離和高差的方法。特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、快速，受地形條件限制小，量距精度為1/200~1/300，但能滿足地形測(cè)量中碎部測(cè)量的精度要求。2023/12/5第四章距離測(cè)量244.3.2視線水平時(shí)視距測(cè)量計(jì)算公式ABnmnDFNMpdfn'm'

m—儀器中心至物鏡光心的距離，常數(shù)值—物鏡焦距，常數(shù)值—焦點(diǎn)至水準(zhǔn)尺的距離，變量2023/12/5第四章距離測(cè)量254.3.2視線水平時(shí)視距測(cè)量計(jì)算公式—上、下十字絲的間隔，常數(shù)值—上、下十字絲在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)差，觀測(cè)值mnmnABDFNMpdfln'm'

2023/12/5第四章距離測(cè)量264.3.2視線水平時(shí)視距測(cè)量計(jì)算公式對(duì)于內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡，一般有K=100,C=02023/12/5第四章距離測(cè)量274.3.2視線水平時(shí)視距測(cè)量計(jì)算公式i—儀器高v—中橫絲在尺上的讀數(shù)mnmniABDFNMpdfvlhn'm'

2023/12/5第四章距離測(cè)量284.3.3視線傾斜時(shí)視距測(cè)量計(jì)算公式

DAN'B

M

'D'l

MN2023/12/5第四章距離測(cè)量294.3.3視線傾斜時(shí)視距測(cè)量計(jì)算公式ODMQNBAJN'lD'

M

'2023/12/5第四章距離測(cè)量304.3.3視線傾斜時(shí)視距測(cè)量計(jì)算公式2023/12/5第四章距離測(cè)量314.3.3視線傾斜時(shí)視距測(cè)量計(jì)算公式h'—初算高差，在

QJO中，h'

=D

tg

iODMQNBAvJh'hN'lD'

M

'2023/12/5第四章距離測(cè)量324.3.4視距測(cè)量方法測(cè)量步驟:安置儀器

量?jī)x高i

上、中、下三絲讀數(shù)(l、v)

豎盤水準(zhǔn)管氣泡居中，豎盤讀數(shù)(L)

計(jì)算α、D、h計(jì)算公式（使用順時(shí)針刻劃豎盤的經(jīng)緯儀，當(dāng)x=0時(shí)，）2023/12/5第四章距離測(cè)量33第四章距離測(cè)量4.4電磁波測(cè)距1、電磁波測(cè)距儀分類2、光電測(cè)距儀測(cè)距基本原理3、相位式光電測(cè)距儀4、距量測(cè)量的步驟5、全站儀及其使用6、全站儀使用注意事項(xiàng)2023/12/5第四章距離測(cè)量344.4.1電磁波測(cè)距儀分類按載波分為：

微波測(cè)距儀：采用微波段的無(wú)線電波作為載波；

光電測(cè)距儀：采用光波作為載波，又分為以下兩類：激光測(cè)距儀：用激光作為載波；紅外測(cè)距儀：用紅外光作為載波。2023/12/5第四章距離測(cè)量354.4.1電磁波測(cè)距儀分類按測(cè)定時(shí)間方式的不同分為：

脈沖式測(cè)距儀；

相位式測(cè)距儀。光電測(cè)距儀按測(cè)程可分為：短程測(cè)距儀：測(cè)程小于3km，用于普通工程測(cè)量和城市測(cè)量；中程測(cè)距儀：測(cè)程為3km~15km，通常用于一般等級(jí)控制測(cè)量；長(zhǎng)程測(cè)距儀：測(cè)程大于15km，通常用于國(guó)家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線。2023/12/5第四章距離測(cè)量364.4.1電磁波測(cè)距儀分類按儀器的標(biāo)稱精度指標(biāo)分級(jí)儀器的標(biāo)稱精度表達(dá)式為：I級(jí)：｜mD｜≤5mmII級(jí)：5＜｜mD｜≤10mmⅢ級(jí)：10＜｜mD｜≤20mm2023/12/5第四章距離測(cè)量374.4.2光電測(cè)距儀測(cè)距基本原理基本原理：ADBn為光在大氣中光的折射率2023/12/5第四章距離測(cè)量384.4.3相位式光電測(cè)距儀原理框圖：2023/12/5第四章距離測(cè)量394.4.3相位式光電測(cè)距儀相位示意圖：2023/12/5第四章距離測(cè)量404.4.3相位式光電測(cè)距儀相位法測(cè)距的基本公式：將φ及λ代入得：將Δt代入得：D＝C*Δt/2φ＝2πfΔtΔt＝φ/2πfλ＝c/f平坦地面的距離丈量D=nL0+△L02023/12/5第四章距離測(cè)量414.4.3相位式光電測(cè)距儀相位法測(cè)距的基本原理上式與鋼尺量距公式相比，λ/2相當(dāng)于尺長(zhǎng)，N為整尺段，（λ/2）*ΔN為余尺長(zhǎng)。因此我們稱λ/2為“光測(cè)尺”。由于相位計(jì)只能分辨出0～2π之間的相位變化，面不能測(cè)出整周期相位數(shù)N，同時(shí)相位計(jì)的精度一般為1/1000，因此若選用波長(zhǎng)大的波，則無(wú)法保證精度要求，若采用波長(zhǎng)短的波，則無(wú)法測(cè)量長(zhǎng)的距離。2023/12/5第四章距離測(cè)量424.4.3相位式光電測(cè)距儀相位法測(cè)距的基本原理為解決這一問題，在測(cè)距儀上通常采用多個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)距。用短尺測(cè)定精確的小數(shù)。用長(zhǎng)尺測(cè)定距離的大數(shù)。2023/12/5第四章距離測(cè)量434.4.4距量測(cè)量的步驟1、將測(cè)距儀和反射鏡分別安置于待測(cè)距離的兩端，仔細(xì)地對(duì)中。2、測(cè)距儀接通電源后照準(zhǔn)反射鏡，檢查經(jīng)反射鏡反回的光強(qiáng)信號(hào)，合乎要求后即可開始測(cè)距。為避免錯(cuò)誤和減少照準(zhǔn)誤差的影響，可進(jìn)行若干個(gè)測(cè)回的觀測(cè)。2023/12/5第四章距離測(cè)量444.4.4距量測(cè)量的步驟3、測(cè)距讀數(shù)值記入手簿中，接著觀測(cè)豎直角并記入手簿的相應(yīng)欄內(nèi)。4、由溫度計(jì)和氣壓計(jì)讀取大氣溫度和氣壓值。5、按氣溫和氣壓進(jìn)行氣象改正，按測(cè)線的豎直角進(jìn)行傾斜改正，最后求得測(cè)線的水平距離。2023/12/5第四章距離測(cè)量454.4.5測(cè)距成果的整理(1)儀器系統(tǒng)誤差的改正包括加常數(shù)改正、乘常數(shù)改正和周期誤差的改正。(2)電磁波在大氣中傳輸時(shí)受氣象條件的影響很大，因而要進(jìn)行氣象改正。(3)歸算改正主要有傾斜改正、歸算至參考橢球面的改正和投影到高斯平面上的改正等。2023/12/5第四章距離測(cè)量464.4.6全站儀及其使用全站儀簡(jiǎn)介：全站儀，即全站型電子速測(cè)儀（ElectronicTotalStation），它是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等組成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果能自動(dòng)顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測(cè)量?jī)x器。2023/12/5第四章距離測(cè)量474.4.6全站儀及其使用全站儀簡(jiǎn)介：全站儀較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和處理過程的電子化和一體化，因此得到了廣泛的應(yīng)用。其基本功能是在儀器照準(zhǔn)目標(biāo)后，通過微處理器的控制，能自動(dòng)完成測(cè)距，水平方向和天頂距讀數(shù)、觀測(cè)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)。2023/12/5第四章距離測(cè)量484.4.6全站儀及其使用全站儀（圖）2023/12/5第四章距離測(cè)量494.4.6全站儀及其使用全站儀觀測(cè)數(shù)據(jù)的記錄方式：通過電纜，將儀器的數(shù)據(jù)傳輸接口和外接的記錄器連接起來(lái)，數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在外接的記錄器中