测量学(第四章,距离测量与直线定向)ppt课件

•整尺法
丈量时由两人进行，各持钢尺的一端，前者 称为前尺手，后者称为后尺手。前尺手拿测 钎和标杆，后尺手将钢尺零点对准起点，前 尺手沿丈量方向拉直尺子，并由后尺手定方 向。当前、后尺手同时将钢尺拉紧、拉平、
拉稳时，后尺手准确地对准起点，同时前尺手 将测钎垂直插到终点处，这样就完成了第一尺 段的丈量工作。两人同时抬尺前进，后尺手走 到插测钎处停下，重复上面作业，量出第二尺 段，后尺手拔起测钎套入铁环内，再继续前进。 依同法量至终点。若末一段不足一整尺时，应 利用尺端刻有毫米的分划线量出零数。其两点 间的水平距离为：
直线AB全长DAB＝DA1＋D12＋D2B
•斜量法
当倾斜地面的坡度比较均匀时，如图所示：
可沿斜坡丈量出AB的斜距L，用测坡器测出地 面倾斜角 a，然后计算出AB的水平距离D。
DLcos
钢尺量距的误差分析 定线误差 钢尺尺长误差 测定地面倾斜的误差 温度误差 拉力误差 丈量本身的误差
4 距离丈量的精度要求及注意事项
➢倾斜地面的距离丈量
丈量距离的地面一般是倾斜的或高低不平的， 其丈量方法有下列两种。
•平量法
沿倾斜地面丈量距离，地势起伏较为复杂， 但尺段两端的高差不大时，一般都将钢尺拉 平丈量，如图所示：
将钢尺的一端对准地面点位，另一端抬高拉成 水平，对准地面点上垂球架的铅垂线或竖立的 标杆。如地面倾斜很大，不可能将钢尺拉平进 行丈量时，也可将一整尺段分成若干小段来丈 量，量时自上坡向下坡丈量为好。
（3） 根据D‘求水平距离D llcos
D Kl
Kl cos
D Dcos
Klcos2
高差测定原理
（1） 求高差主值h’
h D ta n K sl in c o s 1K sl2 i n 2
（2） 求高差h
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱhhib
h1Kslin 2(ib)
2
hD tan (ib)
2 视距测量的观测与计算
❖距离丈量的注意事项
为了避免差错，提高量距的精度，量距时注意以 下几点： 1、丈量前，要认清钢尺的零点和末端位置及分划 注记，不要用错。 2、丈量时，定线要准；尺要拉平，拉力要均匀； 对点要准，测钎要竖直地插下，并插在钢尺的同 一侧。 3、记住整尺段数，读好不足一尺段的余长。 4、钢尺不准在地面上拖拉，量距时不许车辆或行 人践踏。 5、外业工作完毕后，而用软布擦去钢尺上的泥沙 和水，涂上机油，以防生锈。
1 光电测距仪的基本工作原理
光电测距仪是通过测量光波在待测距 离上往、返一次所经过的时间t，间接地 确定两点间距离D的一种仪器。
测定两点间的距离
时，在A点安置光电测 距仪，在B安置反光棱 镜，若电磁波在测线
两端往返传播的时间
为t2D ，光波在大气中的传播速度为 c ，则可
求出两点间的水平距离D。
DKl
高差测定原理
如上图所示，视准轴水平的经纬仪可当作水准仪， 测定高差的方法与水准仪相似。此时，中丝在标 尺上的读数b为前视读数，后视读数为直接量得 的测站桩顶与仪器横轴中心的距离，，称为仪器 高。A、B间的高差计算公式为：
hib
视线倾斜时的视距原理及计算公式
水平距离测定原理 （1） 根据实测尺间隔l求假想尺间隔l’ （2） 根据l’求倾斜距离D‘
§4.1 距离丈量
1 距离丈量的常用工具
➢测尺 丈量距离的工具由所需距离的精度
决定。丈量距离的主要工具是测尺。 测尺的种类有以下几种：
•钢尺 •皮尺 •测绳
•钢尺(steel tape)
钢尺一般适用于要 求精度较高的距离 丈量工具。钢尺为 薄钢带制成的，长 度有20m,30m,50m 数种。钢尺多为刻
•垂球(plumb bob)
垂球多用钢制成。当地面 坡度较大时， 用以垂直投 点来标定测 尺的端点位 置。
•弹簧秤(spring balance)
弹簧秤在精度较高的量距 时，用于测量量距时的拉 力，以对观测距离加以改 正。
2 点的标定与直线定线
地面点的标志
直线定线
当被量距离大于一钢尺长度或地面 坡度较大时，在丈量之前必须进行直线 定线，以使所量测距离为地面上两点间 的直线距离。所谓直线定线就是在地面 上标定出位于同一直线上的若干点，以 便分段丈量。即在直线方向上竖立若干 标杆，来标定直线的位置和走向的工作 称之为直线定线。根据精度要求不同， 可分为目视定线和经纬仪定线两种。
3 光电测距仪
4 红外线测距仪 尼康Laser800 测距望远镜
尼康Laser400 测距望远镜
D32测距仪 手持式激光测距仪
蔡司Elta S伺服 型全站仪
蔡司Elta C信 息全站仪
§4.3 视距测量
视距测量(stadia measurement)是使用带有 视距丝的仪器间接地同时测定地面上两点间距 离和高差的方法。这种方法观测速度快、操作 方便，不受地形限制，尽管测距精度较低(一般 为 1 ~ 1 )，但能满定地形测量的要求，因此被广
§4.2 光电测距
光电测距仪(electro optical distance measurement)的种类比较多。按其测程大小，可 分为短程(3km以内)、中程(3-15km)和远程(大于 15km)三种;如按载波来分，采用可见光或红外 光作为载波的称为光电测距，采用微波段的无 线电波作为载波的称为微波测距。光电测距仪 中利用氦氖(He-Ne)气体激光器，其波长为 0.6328m的红色可见光的就是激光测距仪。它 的测程长，精度也高。光电测距仪中使用的载 波在电磁波红外线波段，波长一般为0.86～ 0.94m的称红外测距仪。
直线全长＝尺长×测钎数＋不足整尺的零数
即：
Dnlq
•串尺法
当量距的精度要求较高时，采用串尺法进 行。如下图所示：
丈量前，按直线定线方法，在AB直线上， 定出若干小于尺长的尺段，如A1、12、 ‥‥‥7B。从一端开始依次分别丈量各尺段 的长度。丈量时，在尺段的两端点上将钢尺 拉紧、拉平、拉稳后，前、后尺手在这一瞬
➢辅助工具
•标杆（测杆、花杆）
标杆(measuring bar)用木材 （玻璃钢）制成，长度为2m 或3m，用红白油漆交替漆 20cm的小段，杆的底部装有 铁尖以便插入地中，或对准点 的中心，作为观测觇标用。
•测钎(measuring rod)
一般用钢丝制成。作 为量矩的辅助工具，它是 用来标定尺段的端点位置 和统计所量整尺段数目。
由于红外测距仪(infrared EDM instrument)是以 砷化镓(GaAs)发光二极管为载波源，发出红外 线的强度随注人的电信号的强度而变化，因此 这种发光管兼有载波源和调制器的双重功能。 又由于电子线路的集成化，仪器可以做得很小， 与测角设备和计算机结合，自动化程度较高。 按其所用光源分，一般有红外测距仪和激光测 距仪两种;按其精度的高低，又可分为Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ级，如下表。
200 300
泛应用在地形测图中用来测定大量碎部点的位 置和高程。
视距测量的工具包括带有测量距离装置的经 纬仪、水准仪以及与之配套的标尺。测量距离 的装置，称为视距装置。
最简单的是十字丝分划板。 在十字丝分划板上除刻有竖 丝和横丝外，还刻有两条上、 下对称的短丝，即视距测量 的视距丝。与视距测量配套 的尺子称为视距尺，也可用 普通水准尺代替。
即：
d＝(f/p) ×l
又因为：D＝d＋f＋δ＝ (f/p) ×l＋（f＋δ）
令：
f/p＝K， f＋ δ＝c
则：D＝K ×l＋c
水平距离计算式
DKlc
K为视距乘常数，c为视距加常数。对于 内对光望远镜，为了便于算计，设计仪 器时选择适当的f与p值，使K＝100。而 c≈0。即对于内对光望远镜其公式为：
划尺。钢尺的基本分划为厘米，在每米和每 分米分划上有数字注记。使用钢尺时应特别 注意钢尺零点的位置。由于钢尺零点位置不 同，可分为端点尺和刻线尺。
注：一般钢尺在始端一分米长度内有毫 米分划，用来量取小于厘米的长度。或 有的钢尺整个尺段内都有毫米分划，适 宜于精度要求较高的距离丈量。
•皮尺(flexible tape)
皮尺是用细铜丝 和麻线合织而成 的带尺，属端点 尺（即尺长从始 端拉环的外侧算 起）。最小分划为厘米，其它注记与钢 尺相同。皮尺长度有20m,30m,50m三种。 皮尺的耐拉力较差，容易拉长，只能用 于低精度要求的量距工作。
•测绳(measuring line)
测绳由一束细金属丝外裹带胶的粗布制 成。长度为长度为30m，50m，100m三 种。尺端零点位置在距拉环50cm处，每 米一注记。一般用于要求精度不高的量 测工作。
1 视距测量原理 视线水平时的视距原理及计算公式
M和N是视距丝的上丝m和下丝n按光学成 像原理在标尺上的位置，其间距l称为尺间 隔，p为十字丝面上两条视距丝的固定间 距，F为物镜的主焦点，f为物镜焦距，δ为 物镜中心至仪器中心的距离。
由于
△MFN∽△m’Fn’， m’n’＝p
所以：
d/l＝f/p
视距测量的观测
•在测站A点上安置仪 器，进行对中、整平；
•量取仪器高 i ，可用钢卷尺或直接用视距尺量
取，量至厘米，记入手簿。 •在B点竖立视距尺，注意视距尺须立竖直。 •分别以盘左和盘右的位置，用望远镜瞄准视距 尺，在尺面上读取上、中、下丝的读数，计算出 尺间隔；再读取竖盘读数，计算竖直角。
距离一般是指地面上两点间的水平距离， 是确定地面点相对位置的三个基本要素之一。
距离测量(distance measurement)是测量 工作的三项基本工作之一。距离代表了测量 对象的尺度。在实际作业中若测得的是倾斜 距离，需要改化为水平距离，则可用平面测 量的数据处理。
现阶段常用的测量距离的方法有钢尺丈 量、光电测距、视距测量三种。
❖距离丈量的精度
为了进行校核和提高丈量精度，对一条 直线都要求进行往返丈量。丈量精度是 用相对误差表示：以往返丈量之差（较 差）与其平均值之比，化为分子为1的 分数表示，称为相对误差K，即：