5章-距离丈量与直线定向.ppt

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1、5 5 距离测量与直线定向距离测量与直线定向0 0 概述概述u直接测距法直接测距法直接测距法直接测距法:步测：双步步测：双步1.5m1.5m步弓、尺链步弓、尺链线尺、竹尺、线尺、竹尺、皮尺、钢尺皮尺、钢尺u间接测距法间接测距法间接测距法间接测距法:光学视距测量光学视距测量 电磁波测距电磁波测距 全站仪全站仪 GPSGPS距离测量是测量的三项基本工作之一：距离测量是测量的三项基本工作之一：测定地面点之间的测定地面点之间的水平距离水平距离距离测量的主要方法有：距离测量的主要方法有：钢卷尺量距钢卷尺量距 主要指用钢卷尺量距主要指用钢卷尺量距主要指用钢卷尺量距主要指用钢卷尺量距 视距测量视距测量 利用

2、测量仪器的利用测量仪器的利用测量仪器的利用测量仪器的视距丝视距丝视距丝视距丝测距测距测距测距 电磁波测距电磁波测距 测距仪测距测距仪测距测距仪测距测距仪测距 三角测量法三角测量法 利用三角形的边角关系求距离利用三角形的边角关系求距离利用三角形的边角关系求距离利用三角形的边角关系求距离三角高程测量：三角高程测量：是间接测定两点间是间接测定两点间高差高差的方法。的方法。测量上要求的距离是指两点间的水平距离（简称(平平距距），若测得的是倾斜距离（简称斜斜距距），还须将其改算为平距。按所用测距工具的不同，距离测量方法一般有距离测量方法一般有钢尺量距、视距测量和光钢尺量距、视距测量和光电测距等电测距等。

3、根据测距精度要求的不同，可选择不同的测距方法。5.1 钢尺量距钢尺量距5.1.1 5.1.1 量距的工具量距的工具量距的工具量距的工具钢钢尺尺量量距距是是利利用用具具有有标标准准长长度度的的钢钢尺尺直直接接量量测测地地面面两两点点间间的的距距离离，又又称称为为距距离离丈丈量量。钢钢尺尺量量距距时时，根据不同的精度要求所用的工具和方法也不同。根据不同的精度要求所用的工具和方法也不同。1 1）钢尺钢尺钢尺钢尺最高精度可达最高精度可达1/11/1万。万。尺宽尺宽101015mm15mm。长度长度20m20m、30m30m、50m50m等。等。有有三三种种分分划划：基基本本分分划划为为厘厘米米；厘厘米

4、米(在在尺尺端端10cm10cm内为毫米分划内为毫米分划)；毫米分划。毫米分划。尺的零点位置尺的零点位置刻线尺，刻线尺，端点尺；端点尺；2 2）皮皮尺尺：用用麻麻皮皮制制成成，精精度度低低，只只用用于于精精度度要要求不高的距离丈量。求不高的距离丈量。3）因因瓦瓦尺尺：镍镍铁铁合合金金制制成成，线线状状，直直径径1.5mm，长长度度24m，尺尺身身无无分分划划和和数数字字注注记记，尺尺两两端端各各连连一一个个三三棱棱形形的的分分划划尺尺，长长8cm,最最小小分分划划1mm。全全套套由由4根根主主尺尺，一一根根辅辅尺尺组组成成。精精度度高高，1/100万万，用于用于精密量距精密量距。4）辅辅助助工

5、工具具：测测钎钎、花花杆杆、垂垂球球、弹弹簧簧秤秤和和温温度计。度计。1 1 1 1、目测法定线、目测法定线、目测法定线、目测法定线1)二点法目测定线，二端为准，概量定点。一般在平地。(1)在A、B端点上树立标杆；(2)一指挥者立B点标杆后瞄A点的标杆；(3)二位定点人员按整尺段从A概量至1号点，根据指挥确定1号点位置立在AB视线上；(4)按(3)的做法依次把2、3、4 等分段点定在AB线上。5.1.2 5.1.2 直线定线直线定线2 2、经纬仪法、经纬仪法1)纵丝法：经纬仪望远镜十字丝纵丝法：经纬仪望远镜十字丝纵丝为准纵丝为准纵丝为准纵丝为准 ，概量定点，概量定点，概量定点，概量定点。(1)

6、在在丈丈量量直直线线一一端端A安安置置经经纬纬仪仪，望望远远镜镜精精确确瞄瞄准准另另一一端端B树立的目标，此时照准部在水平方向上不得转动；树立的目标，此时照准部在水平方向上不得转动；(2)沿沿BA方向按尺段长概量方向按尺段长概量B1；(3)纵纵转转望望远远镜镜瞄瞄到到1处处附附近近，指指挥挥1号号分分段段点点测测钎钎定定在在十十字丝的纵丝影像上。字丝的纵丝影像上。(4)仿步骤仿步骤(2)(3)，依次在，依次在AB线上定分段点线上定分段点2、3、45.1.3 钢尺一般丈量法钢尺一般丈量法 1 1 1 1）准备工作：）准备工作：）准备工作：）准备工作：（1 1 1 1）主主主主要要要要工工工工具具

7、具具：钢钢钢钢尺尺尺尺、垂垂垂垂球球球球、测测测测钎钎钎钎、标标标标杆杆杆杆等等等等。钢钢钢钢尺完好，刻划清楚。尺完好，刻划清楚。尺完好，刻划清楚。尺完好，刻划清楚。（2 2 2 2）工工工工作作作作人人人人员员员员组组组组成成成成：主主主主要要要要工工工工作作作作人人人人员员员员是是是是拉拉拉拉尺尺尺尺、读读读读数数数数、记录共记录共记录共记录共3-43-43-43-4人。人。人。人。（3 3 3 3）场地：比较平坦，已定线，并插有测钎。）场地：比较平坦，已定线，并插有测钎。）场地：比较平坦，已定线，并插有测钎。）场地：比较平坦，已定线，并插有测钎。2）丈量工作：）丈量工作：（1）往往测测：

8、从从A丈丈量量至至B，逐逐段段丈丈量量整整尺尺段段n，尺尺段段长长为为lo；最后丈量零尺段长最后丈量零尺段长q。长度为长度为D往往；（2）返测返测：从从B丈量至丈量至A，返测全长长度为返测全长长度为D返返。3）计算与检核：）计算与检核：（1）计算：）计算：D往往=n lo往往+q往往 ，D返返=n lo返返+q返返 （2）检核：）检核：D=D往往-D返返 5.1.4 精密量距方法精密量距方法 1）准备工作：）准备工作：（1）工工具具：钢钢尺尺、弹弹簧簧秤秤、温温度度计计等等。检检验验钢钢尺尺，且且有有尺尺长方程式。长方程式。l=lo+lo+(t-to)lo （2）人员：主要）人员：主要5人。人

9、。（3）场场地地：经经整整理理便便于于丈丈量量；定定线线后后的的分分段段点点设设有有精确的标志。精确的标志。2)精密量距：一尺段丈量方法精密量距：一尺段丈量方法(1)拉尺：拉尺：拉尺：拉尺：拉尺员拉挂有弹簧秤的钢尺，拉力指示为100N(30米)，钢尺面刻划与分段点标志对齐。(2)读数：读数：读数：读数：二位读数员依次读取分段点标志横线所对的钢尺刻划值。前端读数员读至cm，后端读数员读至0.5mm，如前端读数l前=29.9800m，后端读数l后=75.5mm。(3)记录：记录：记录：记录：记录l前、l后，计算尺段丈量值 l=l前 l后。(4)重复丈量：重复丈量：重复丈量：重复丈量：按步骤1)、2

10、)、3)重复丈量和记录，计算获得l”、l”。(5)(5)检核：检核：检核：检核：ll容容容容=2=23mm3mm。(6)(6)记录温度记录温度记录温度记录温度t t，抄录尺段高差抄录尺段高差抄录尺段高差抄录尺段高差h h。精密量距中，每一尺段需进行尺长改正、温度改正及倾精密量距中，每一尺段需进行尺长改正、温度改正及倾斜改正，求出改正后的尺段长度。斜改正，求出改正后的尺段长度。尺长改正尺长改正 钢钢尺尺名名义义长长度度l0一一般般和和实实际际长长度度不不相相等等，每每量量一一段段都都需需加加入入尺尺长长改改正正。在在标标准准拉拉力力、标标准准温温度度下下经经过过检检定定实实际际长长度度为为l，其

11、差值其差值l为整尺段的尺长改正，即为整尺段的尺长改正，即l=ll0任一长度任一长度l尺长改正公式为：尺长改正公式为：ldll/l03)钢尺量距成果整理钢尺量距成果整理温度改正温度改正设钢尺在检定时的温度为设钢尺在检定时的温度为t0，丈量时的温度为丈量时的温度为t，钢尺的线膨胀系数钢尺的线膨胀系数(一般为一般为0.0000125/)。则。则某尺段某尺段l的温度改正为：的温度改正为：lt=(t-t0)l倾斜改正倾斜改正设沿地面量斜距为设沿地面量斜距为l，测得高差为测得高差为h,换成平距换成平距d要进行倾要进行倾斜改正。公式为：斜改正。公式为：上式级数展开，当高差不大时，上式级数展开，当高差不大时，

12、h与与l比值很小，取前比值很小，取前两项得倾斜改正为：两项得倾斜改正为：每一尺段改正后的水平距离为：每一尺段改正后的水平距离为：A-1-2-15-Bu精密钢尺丈量与计算的例子精密钢尺丈量与计算的例子精密钢尺丈量与计算的例子精密钢尺丈量与计算的例子由于钢尺制造误差，以及长期使用产生的变形使得钢尺由于钢尺制造误差，以及长期使用产生的变形使得钢尺名义长度名义长度名义长度名义长度和和实际长度实际长度实际长度实际长度不一样，因此在精密量距前必须对钢尺不一样，因此在精密量距前必须对钢尺进行检定。进行检定。钢尺检定室应是恒温室，一般用平台法。将钢尺放在长钢尺检定室应是恒温室，一般用平台法。将钢尺放在长度为度

13、为30m(或或50m)的水泥平台上，平台二端安装有施加拉力的的水泥平台上，平台二端安装有施加拉力的拉力架。给钢尺施加标准拉力拉力架。给钢尺施加标准拉力(100N)，然后用标准尺量测被然后用标准尺量测被检定钢尺，得到在检定钢尺，得到在标准温度、标准拉力下的实际长度标准温度、标准拉力下的实际长度标准温度、标准拉力下的实际长度标准温度、标准拉力下的实际长度，最后，最后给出尺长随温度变化的函数式，称为给出尺长随温度变化的函数式，称为尺长方程式尺长方程式尺长方程式尺长方程式。lt=l0+ld+(t-t0)l05.1.5 钢尺检定钢尺检定影响钢尺量距精度的因素很多，主要有定线误差、尺长影响钢尺量距精度的因

14、素很多，主要有定线误差、尺长误差、温度测定误差、钢尺倾斜误差、拉力不均误差、钢尺误差、温度测定误差、钢尺倾斜误差、拉力不均误差、钢尺对准误差、读数误差等。现择其主要者讨论如下。对准误差、读数误差等。现择其主要者讨论如下。定线误差定线误差在在量量距距时时由由于于钢钢尺尺没没有有准准确确地地安安放放在在待待量量距距的的直直线线方方向向上上，所量的是折线而不是直线，造成量距结果偏大，如图所示。，所量的是折线而不是直线，造成量距结果偏大，如图所示。5.1.6 钢尺量距误差及注意事项钢尺量距误差及注意事项设定线误差为设定线误差为，一尺段的量距误差为：一尺段的量距误差为：当当 ，l=30m时时，0.12m

15、，3mm，所所以以目目视视定线即可达此精度。定线即可达此精度。尺长误差尺长误差钢尺名义长度与实际长度之差产生的尺长误差对量距的钢尺名义长度与实际长度之差产生的尺长误差对量距的影响，是随着距离的增加而增加的。在高精度量距时应加尺影响，是随着距离的增加而增加的。在高精度量距时应加尺长改正，并要求钢尺检定误差长改正，并要求钢尺检定误差1mm。温度测定误差温度测定误差据钢尺温度改正公式据钢尺温度改正公式lt=(t-t0)l，当温度引起的误差为当温度引起的误差为1/30000时，温度测量误差不应超出时，温度测量误差不应超出3，此外在测试温度，此外在测试温度计显示的是空气环境温度，不是钢尺本身的温度。在阳

16、光暴计显示的是空气环境温度，不是钢尺本身的温度。在阳光暴晒下，钢尺与环境测试可差晒下，钢尺与环境测试可差5。所以量距宜在阴天进行。所以量距宜在阴天进行。最好用半导体温度计测量钢尺的自身温度。最好用半导体温度计测量钢尺的自身温度。拉力不均误差拉力不均误差钢钢尺尺具具有有弹弹性性，会会因因受受拉拉而而伸伸长长。钢钢尺尺弹弹性性模模量量E=2105MPa，设设钢钢尺尺断断面面积积A=0.04cm2,钢钢尺尺拉拉力力拉拉力力误误差为差为p，据虎克定律，钢尺伸长误差为据虎克定律，钢尺伸长误差为：当当拉拉力力误误差差为为30N，尺尺长长30m，钢钢尺尺量量距距误误差差为为1mm，所以精密量距时应使用弹簧秤

17、控制拉力。所以精密量距时应使用弹簧秤控制拉力。钢尺倾斜误差钢尺倾斜误差钢尺量距时若钢尺不水平，或钢尺测量距离时两端高差钢尺量距时若钢尺不水平，或钢尺测量距离时两端高差测定有误差，对测量会产生误差，使距离测量值偏大，倾斜测定有误差，对测量会产生误差，使距离测量值偏大，倾斜改正公式见式改正公式见式(4-5)(lh=-h2/2l)。高差的大小及其测定误差对测距误差有影响。对于高差的大小及其测定误差对测距误差有影响。对于30m的钢尺，当的钢尺，当h=1m，高差测定误差高差测定误差mh=5mm时，产生测距误时，产生测距误差为差为0.17mm。所以在精密量距时，用普通水准仪测定高差所以在精密量距时，用普通

18、水准仪测定高差即可即可在普通量距时，用目估持平钢尺，经统计会产生在普通量距时，用目估持平钢尺，经统计会产生50倾斜倾斜(相当于相当于0.44m高差误差高差误差)，对量距约产生，对量距约产生3mm误差。误差。钢尺对准及读数误差钢尺对准及读数误差在在量量距距时时，由由于于钢钢尺尺对对点点误误差差、测测钎钎安安置置误误差差及及读读数数误误差差都都会会使使量量距距产产生生误误差差。这这些些误误差差是是偶偶然然误误差差，所所以以量量距距时时，应应仔仔细细认认真真。并并采采用用多多次次丈丈量量取取平平均均值值的的方方法法，以以提提高高量量距距精精度度。此此外外，钢钢尺尺基基本本分分划划为为1mm，一一般般

19、读读数数也也到到毫毫米米，若若不不仔仔细细会会产产生生较较大大误误差差，所以测量时要认真仔细。所以测量时要认真仔细。5.2 视视 距距 测测 量量视距测量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：利用测量望远镜的视距丝，间接测定距：利用测量望远镜的视距丝，间接测定距：利用测量望远镜的视距丝，间接测定距离和高差的方法。离和高差的方法。离和高差的方法。离和高差的方法。优点优点优点优点：测量速度快，不受地形限制。：测量速度快，不受地形限制。：测量速度快，不受地形限制。：测量速度快，不受地形限制。不足不足不足不足：精度低，距离相对误差一般约为：精度低，距离相对误差一般约为：精度低，

20、距离相对误差一般约为：精度低，距离相对误差一般约为1/3001/3001/3001/300，高，高，高，高差一般为分米级。差一般为分米级。差一般为分米级。差一般为分米级。用途用途用途用途：主要用于地形图测绘：主要用于地形图测绘：主要用于地形图测绘：主要用于地形图测绘(地形点的距离与高差地形点的距离与高差地形点的距离与高差地形点的距离与高差)。视距测量是利用望远镜内的视距装置配合视距视距测量是利用望远镜内的视距装置配合视距视距测量是利用望远镜内的视距装置配合视距视距测量是利用望远镜内的视距装置配合视距尺，根据几何光学和三角测量原理，同时测定距离尺，根据几何光学和三角测量原理，同时测定距离尺，根据

21、几何光学和三角测量原理，同时测定距离尺，根据几何光学和三角测量原理，同时测定距离和高差的方法。最简单的视距装置是测量仪器和高差的方法。最简单的视距装置是测量仪器和高差的方法。最简单的视距装置是测量仪器和高差的方法。最简单的视距装置是测量仪器(如经如经如经如经纬仪、水准仪纬仪、水准仪纬仪、水准仪纬仪、水准仪)的望远镜十字丝分划板上刻制上、下的望远镜十字丝分划板上刻制上、下的望远镜十字丝分划板上刻制上、下的望远镜十字丝分划板上刻制上、下对称的两条短线，称对称的两条短线，称对称的两条短线，称对称的两条短线，称视距丝视距丝视距丝视距丝。视距测量中的视距尺。视距测量中的视距尺。视距测量中的视距尺。视距测

22、量中的视距尺可用普通水准尺，也可用专用视距尺。可用普通水准尺，也可用专用视距尺。可用普通水准尺，也可用专用视距尺。可用普通水准尺，也可用专用视距尺。5.2.1 5.2.1 视距测量原理视距测量原理视视视视距距距距测测测测量量量量精精精精度度度度一一一一般般般般为为为为1/2001/2001/2001/2001/3001/3001/3001/300，精精精精密密密密视视视视距距距距测测测测量量量量可可可可达达达达1/20001/20001/20001/2000。由由由由于于于于视视视视距距距距测测测测量量量量用用用用一一一一台台台台经经经经纬纬纬纬仪仪仪仪即即即即可可可可同同同同时时时时完完完完

23、成成成成两两两两点点点点间间间间平平平平距距距距和和和和高高高高差差差差的的的的测测测测量量量量，操操操操作作作作简简简简便便便便，所所所所以以以以当当当当地地地地形形形形起起起起伏伏伏伏较较较较大大大大时时时时，常常常常用用用用于于于于碎碎碎碎部部部部测测测测量量量量和和和和图图图图根根根根的的的的加加加加密。密。密。密。5.2.2 5.2.2 视线水平时视距测量公式视线水平时视距测量公式视距尺视距尺焦距焦距物镜物镜调焦透镜调焦透镜焦距焦距待测距离待测距离待测距离待测距离D D为：为：为：为：D=DD=Df f1 1 l=N-M从凸透镜从凸透镜从凸透镜从凸透镜L L1 1成像原理可得：成像原

24、理可得：成像原理可得：成像原理可得：D=K lC令令令令 f f1 1/p=K /p=K ，f f1 1 C C则：则：则：则：式中：式中：式中：式中：KK视距乘常数视距乘常数视距乘常数视距乘常数 CC视距加常数视距加常数视距加常数视距加常数 l l尺间隔尺间隔尺间隔尺间隔 在在在在仪仪仪仪器器器器设设设设计计计计时时时时，选选选选择择择择适适适适当当当当参参参参数数数数，可可可可使使使使K=100K=100K=100K=100，C C C C值值值值很很很很小小小小，可可可可忽忽忽忽略略略略不不不不计计计计，所所所所以以以以视视视视线线线线水水水水平平平平时时时时视视视视距距距距测测测测量量

25、量量公公公公式式式式为为为为：D=K D=K l l100 100 l l 视线水平时，高差由下图可得：视线水平时，高差由下图可得：视线水平时，高差由下图可得：视线水平时，高差由下图可得：HHi i s s式中：式中：式中：式中：i i仪器高；仪器高；仪器高；仪器高；ss中丝读数。中丝读数。中丝读数。中丝读数。5.2.3 视线倾斜时视距测量公式视线倾斜时视距测量公式设设设设视线竖直角为视线竖直角为视线竖直角为视线竖直角为，由于十字丝上、由于十字丝上、由于十字丝上、由于十字丝上、下下下下丝丝丝丝的的的的间间间间距距距距很很很很小小小小，视视视视角角角角22约约约约为为为为3434，故故故故可可可

26、可将将将将EMNEMN和和和和ENNENN近近近近似似似似看看看看成成成成直直直直角角角角。MEM=MEM=NEN=NEN=，从图可见：从图可见：从图可见：从图可见：ME+EN=(ME+EN=(ME+EN)cosME+EN)cos；l l=lcoslcosD=D=KKl l=KKl lcoscos ；ME+EN=(ME+EN=(ME+EN)cosME+EN)cos l l=l lcoscos 倾斜距离为：倾斜距离为：倾斜距离为：倾斜距离为：D=D=KKl l=KKl lcoscos水平距离为：水平距离为：水平距离为：水平距离为：D=D=DcosDcos=Klcos=Klcos2 2 初算初算初

27、算初算高差为：高差为：高差为：高差为：A A、B B两点高差为：两点高差为：在在在在实实实实际际际际工工工工作作作作中中中中，可可可可以以以以使使使使中中中中丝丝丝丝读读读读数数数数等等等等于于于于仪仪仪仪器器器器高高高高i i i i,则上式可简化为则上式可简化为则上式可简化为则上式可简化为:算出算出算出算出A A A A，B B B B间的水平距离后，高差间的水平距离后，高差间的水平距离后，高差间的水平距离后，高差h h h h也可按下式计算：也可按下式计算：也可按下式计算：也可按下式计算：h h DtgDtg i i v v观测：观测：观测：观测：在测站安置经纬仪，对中、整平、量仪器高；

28、在测站安置经纬仪，对中、整平、量仪器高；在测点竖水准尺，瞄准在测点竖水准尺，瞄准(要求三丝都能读数要求三丝都能读数)。读数：读数：读数：读数：每个测点读四个读数每个测点读四个读数 下丝读数下丝读数下丝读数下丝读数 b b；上丝读数上丝读数上丝读数上丝读数 a a 中丝读数中丝读数中丝读数中丝读数 ；竖盘读数竖盘读数竖盘读数竖盘读数 L L5.2.4 视距测量观测和计算视距测量观测和计算视距测量通常只测盘左（或盘右），测量前要对竖视距测量通常只测盘左（或盘右），测量前要对竖视距测量通常只测盘左（或盘右），测量前要对竖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。盘指标差进行

29、检验与校正。盘指标差进行检验与校正。盘指标差进行检验与校正。视距测视距测量表量表计算公式计算公式计算公式计算公式影响视距测量精度的因素有以下几方面：影响视距测量精度的因素有以下几方面：影响视距测量精度的因素有以下几方面：影响视距测量精度的因素有以下几方面：视距尺分划误差视距尺分划误差视距尺分划误差视距尺分划误差视视视视距距距距尺尺尺尺分分分分划划划划误误误误差差差差一一一一般般般般为为为为0.5mm,0.5mm,引引引引起起起起的的的的距距距距离离离离误误误误差差差差为为为为0.071m.0.071m.乘常数乘常数乘常数乘常数KK不准确的误差不准确的误差不准确的误差不准确的误差一般视距常数一般

30、视距常数一般视距常数一般视距常数K=100K=100，但由于视距丝间隔有误差，但由于视距丝间隔有误差，但由于视距丝间隔有误差，但由于视距丝间隔有误差，视距尺有系统性误差，仪器检定有误差，会使视距尺有系统性误差，仪器检定有误差，会使视距尺有系统性误差，仪器检定有误差，会使视距尺有系统性误差，仪器检定有误差，会使KK值值值值不为不为不为不为100100。KK值误差使视距测量产生系统误差。值误差使视距测量产生系统误差。值误差使视距测量产生系统误差。值误差使视距测量产生系统误差。KK值值值值应在应在应在应在1000.11000.1之内，否则应加以改正。之内，否则应加以改正。之内，否则应加以改正。之内，

31、否则应加以改正。5.2.5 视距测量误差及注意事项视距测量误差及注意事项竖直角测量误差竖直角测量误差竖直角测量误差竖直角测量误差 竖直角观测误差对视距测量有影响，根据视距竖直角观测误差对视距测量有影响，根据视距竖直角观测误差对视距测量有影响，根据视距竖直角观测误差对视距测量有影响，根据视距测量公式，其影响为：测量公式，其影响为：测量公式，其影响为：测量公式，其影响为：mmd d=K=Kl lsin2msin2m/当当当当=45=45，mm=10=10，KKl l=100m=100m，mmd d5mm5mm可见垂直角可见垂直角可见垂直角可见垂直角观测误差对视距测量影响不大。观测误差对视距测量影响

32、不大。观测误差对视距测量影响不大。观测误差对视距测量影响不大。视距丝读数误差视距丝读数误差视距丝读数误差视距丝读数误差 此误差是影响视距测量精度的重要因素，它与此误差是影响视距测量精度的重要因素，它与此误差是影响视距测量精度的重要因素，它与此误差是影响视距测量精度的重要因素，它与视距远近成正比，距离越远误差越大。所以测量中视距远近成正比，距离越远误差越大。所以测量中视距远近成正比，距离越远误差越大。所以测量中视距远近成正比，距离越远误差越大。所以测量中要根据测图对测量精度的要求限制最远视距。要根据测图对测量精度的要求限制最远视距。要根据测图对测量精度的要求限制最远视距。要根据测图对测量精度的要

33、求限制最远视距。视距尺倾斜误差视距尺倾斜误差视距尺倾斜误差视距尺倾斜误差视视视视距距距距尺尺尺尺倾倾倾倾斜斜斜斜误误误误差差差差的的的的影影影影响响响响与与与与竖竖竖竖直直直直角角角角有有有有关关关关，如如如如表表表表。可可可可见见见见，视视视视距距距距尺尺尺尺倾倾倾倾斜斜斜斜时时时时，对对对对视视视视距距距距测测测测量量量量的的的的影影影影响响响响不不不不可可可可忽忽忽忽视视视视。特特特特别别别别是是是是在在在在山山山山区区区区，倾倾倾倾角角角角大大大大时时时时更更更更要要要要注注注注意意意意，必必必必要要要要时时时时可可可可在在在在视视视视距尺上附加圆水准器。距尺上附加圆水准器。距尺上附加

34、圆水准器。距尺上附加圆水准器。0.30.51.11.8允许值允许值201053竖直角竖直角外界气象条件对视距测量的影响外界气象条件对视距测量的影响外界气象条件对视距测量的影响外界气象条件对视距测量的影响大气折光的影响：视线穿过大气时会产生折射，其漪大气折光的影响：视线穿过大气时会产生折射，其漪大气折光的影响：视线穿过大气时会产生折射，其漪大气折光的影响：视线穿过大气时会产生折射，其漪从直线变为曲线，造成误差。由于视线靠近地面，折光从直线变为曲线，造成误差。由于视线靠近地面，折光从直线变为曲线，造成误差。由于视线靠近地面，折光从直线变为曲线，造成误差。由于视线靠近地面，折光大，所以规定视线应高出

35、地面大，所以规定视线应高出地面大，所以规定视线应高出地面大，所以规定视线应高出地面1m,1m,以上。以上。以上。以上。大气湍流的影响：空气的湍流使视距成像不稳定，造大气湍流的影响：空气的湍流使视距成像不稳定，造大气湍流的影响：空气的湍流使视距成像不稳定，造大气湍流的影响：空气的湍流使视距成像不稳定，造成视距误差。当视线接近地面或水面时这种现象更为严成视距误差。当视线接近地面或水面时这种现象更为严成视距误差。当视线接近地面或水面时这种现象更为严成视距误差。当视线接近地面或水面时这种现象更为严重。所以视线要高出地面重。所以视线要高出地面重。所以视线要高出地面重。所以视线要高出地面1m1m以上。以上

36、。以上。以上。除此以外，风和大气能见度对视距测量也会产生影响。除此以外，风和大气能见度对视距测量也会产生影响。除此以外，风和大气能见度对视距测量也会产生影响。除此以外，风和大气能见度对视距测量也会产生影响。风力过大，尺子会抖动，空气中灰尘和消气会使视距尺风力过大，尺子会抖动，空气中灰尘和消气会使视距尺风力过大，尺子会抖动，空气中灰尘和消气会使视距尺风力过大，尺子会抖动，空气中灰尘和消气会使视距尺成像不清晰，造成读数误差，所以应选择良好的天气进成像不清晰，造成读数误差，所以应选择良好的天气进成像不清晰，造成读数误差，所以应选择良好的天气进成像不清晰，造成读数误差，所以应选择良好的天气进行测量。行

37、测量。行测量。行测量。7.6 三角高程测量三角高程测量 掌握三角高程测量的基本原理和计算方法；掌握三角高程测量的基本原理和计算方法；掌握三角高程测量的基本原理和计算方法；掌握三角高程测量的基本原理和计算方法；熟悉三角高程测量的作业方法。熟悉三角高程测量的作业方法。熟悉三角高程测量的作业方法。熟悉三角高程测量的作业方法。已知两点之间的水平距离已知两点之间的水平距离已知两点之间的水平距离已知两点之间的水平距离D(D(或斜距或斜距或斜距或斜距S)S)，观测垂直角观测垂直角观测垂直角观测垂直角 ，从而计算高差。从而计算高差。从而计算高差。从而计算高差。使用于山区或不便于进行水准测量的地区。使用于山区或

38、不便于进行水准测量的地区。使用于山区或不便于进行水准测量的地区。使用于山区或不便于进行水准测量的地区。三角高程测量要求考虑地球曲率的影响。三角高程测量要求考虑地球曲率的影响。三角高程测量要求考虑地球曲率的影响。三角高程测量要求考虑地球曲率的影响。三角高程测量是一种间接测定两点之间高差的方法三角高程测量是一种间接测定两点之间高差的方法三角高程测量是一种间接测定两点之间高差的方法三角高程测量是一种间接测定两点之间高差的方法1 1、三角高程测量原理三角高程测量原理三角高程测量原理三角高程测量原理B B点的高程：点的高程：点的高程：点的高程：已知已知已知已知ABAB水平距离水平距离水平距离水平距离D

39、D，A A点高程点高程点高程点高程HHA A，在测站在测站在测站在测站A A观测观测观测观测垂直角垂直角垂直角垂直角 ，则：，则：，则：，则：或或或或（S S为斜距）为斜距）为斜距）为斜距）在距离在距离在距离在距离200200米以内，把大地水准面看成水平面米以内，把大地水准面看成水平面米以内，把大地水准面看成水平面米以内，把大地水准面看成水平面2 2、一般情况下的三角高程测量一般情况下的三角高程测量一般情况下的三角高程测量一般情况下的三角高程测量 距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的距离较远时

40、，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测得到的高差加影响，应对观测得到的高差加影响，应对观测得到的高差加影响，应对观测得到的高差加“两差两差两差两差”改正：改正：改正：改正：球差改正：球差改正：球差改正：球差改正：气差改正：气差改正：气差改正：气差改正：两差改正：两差改正：两差改正：两差改正：（k=0.14k=0.14）考考虑虑两两差差改改正正时时，三三角角高高程程测测量量的的高高差计算公式为差计算公式为:3、三角高程测量的观测与计算、三角高程测量的观测与计算 1）三角高程测量的观测）三角高程测量的观测中横丝中横丝竖泡居中竖泡居中 读读L、R算算2 2）三角高程测量的计算）三角高程测

41、量的计算）三角高程测量的计算）三角高程测量的计算由由由由三三三三角角角角高高高高程程程程测测测测量量量量的的的的对对对对向向向向观观观观测测测测所所所所求求求求得得得得的的的的往往往往、返返返返测测测测高高高高差差差差（经过两差改正）之差（经过两差改正）之差（经过两差改正）之差（经过两差改正）之差f fhh的允许值为：的允许值为：的允许值为：的允许值为：3 3）三角高程闭合线路计算）三角高程闭合线路计算）三角高程闭合线路计算）三角高程闭合线路计算即即即即 1km1km5cm5cm 三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改三角高程测量两点距离较远时，应

42、考虑加两差改三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改正；正；正；正；两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验精度；精度；精度；精度；据有关研究，用电子全站仪进行三角高程测量，据有关研究，用电子全站仪进行三角高程测量，据有关研究，用电子全站仪进行三角高程测量，据有关研究，用电子全站仪进行三角高程测量，能

43、代替二等水准测量。能代替二等水准测量。能代替二等水准测量。能代替二等水准测量。4、三角高程测量的其他特点、三角高程测量的其他特点5.3 光电测距原理光电测距原理 1、基本原理、基本原理光电测距，即是以光和电子测量距离的技术。光束速度c经过了二倍的距离，即2D；同时，测距仪测出光束从发射到接收期间的时间t2D。根据速度乘以时间得路程的原理，便可知，2D=ct2D，实现的基本条件：t t t t2D2D2D2D的测定：相位法、脉冲法二、相位法测距原理二、相位法测距原理二、相位法测距原理二、相位法测距原理 实质实质:利用测定光波的相位移代替测定利用测定光波的相位移代替测定t2D实现距离的测量。实现距

44、离的测量。1、光的调制：、光的调制：使发射的光束成为一种光强度有规律明暗变化的调制光波。使发射的光束成为一种光强度有规律明暗变化的调制光波。A-B-A2、距离、距离D与相位移的关系：与相位移的关系：3.测尺和尺段：=2(N+N)D=u(N+N)u称为测尺，称为测尺，N称为整尺段，称为整尺段，N称为尾尺段。称为尾尺段。4、组合测距过程：、组合测距过程：D=uN 1)设设测测尺尺。相相位位法法按按上上式式采采用用多多测测尺尺组组合合测测距距过过程程。如采用如采用u1、u2，一般地设一般地设f115MHz，精测尺，精测尺u1=10m，f2150kHz，粗测尺，粗测尺u2=1000m。则：则：则：则：

45、2)2)组合测距过程组合测距过程组合测距过程组合测距过程D=uN(1)以u1测量距离得N1。例如N1=0.8654，由N1及u1得D1=8.654m。(2)以u2测量距离得N2。例如N2=0.9875，由N2及u2得D2=987.5m。(3)组合完整的距离值。将u1、u2测量距离值组合为完整的距离值，如图，其中的7.5不显示，则组合的距离值是988.654m。5、测程和精度、测程和精度测相的精度是有限的。例如可以把细分1000倍，则测量的精度为测尺的1/1000。设 ，这时最小读数为cm。若要提高读数精度，就应缩短电子尺。但由于凭一个无法求得整尺段数N，即不知待测距离的大数。就是说：用短的电子

46、尺测量精度高但测程小短的电子尺测量精度高但测程小短的电子尺测量精度高但测程小短的电子尺测量精度高但测程小。如果用长的电子尺能扩大测程，但由于细分技术的限制，不能求得精确的尾数。即测程大但进度低。如果用两个频率的波（两个不同的电子尺）进行测量，一个用来测量距离的大数，另一个用于精确测量距离的尾数。就可以既扩大测程又保证精度。如果需要还可以用更多的频率测量。电电磁磁波波测测距距的的误误差差分分析析综前所述可得：综前所述可得：由此可得：由此可得：从而有从而有u比例误差比例误差都与电子尺有关：比例误差都与电子尺有关：比例误差都与电子尺有关：比例误差都与电子尺有关：u光速误差u频率误差u折射率误差目前真

47、空光速值的精度很高，其误差对测距的影响可忽略不计。频率误差：频率误差：频率误差：频率误差：u元器件老化等会引起频率漂移，需定期用频率计测定，校正u电压过低会使频率失常。所以如果仪器报警电压过低就不要勉强工作u温度对频率有影响，但仪器都有温度补偿装置u有了上述条件后频率误差的影响就很小了u折射率误差折射率误差折射率误差折射率误差经气象改正后，这误差变为测定气象改正数的误差影响经气象改正后，这误差变为测定气象改正数的误差影响了。了。可见当要求较高的测距精度时，要仔细测量温度和气压可见当要求较高的测距精度时，要仔细测量温度和气压（定期检校仪具，注意气象的代表性等），使气象改正（定期检校仪具，注意气象

48、的代表性等），使气象改正数准确。湿度的影响较小，通常可以忽略不计。数准确。湿度的影响较小，通常可以忽略不计。u固定误差加常数的误差加常数的误差加常数的误差加常数的误差检测加常数的精度较高，又可以把加常数预置在仪器内，自动改正测距成果。但为了防止加常数变化，必须定期检定。倾斜误差倾斜误差倾斜误差倾斜误差视线倾斜角愈大，则竖直角测量精度应愈高。固定误差和比例误差是仪器误差。周期误差周期误差周期误差周期误差周期误差也属于仪器误差。它是由窜扰信号引起的误差，具有周期性特点。检定时可以测定它的大小。如果这误差太大，也要加以改正。u 作业误差作业误差仪器和反光镜的对中误差仪器和反光镜的对中误差仪器和反光镜

49、的对中误差仪器和反光镜的对中误差照准误差照准误差照准误差照准误差发光管发出光的相位并不均匀，因此照准方向不同时测距结果也不同。为了避免这误差的不良影响，在光照准后还要进一步“电照准”，使回光信号最大后再测量。电磁波测距仪是高科技仪器。对仪器及其附件的工作原理和性能了解愈多愈深，就愈能发挥它们的性能，也能妥善地保养它。电子测量仪器都需野外供电。使用和保养电池也是一个重要的技术问题。5.4 直线定向 确定地面上两点之间的相对位置，仅知道两确定地面上两点之间的相对位置，仅知道两确定地面上两点之间的相对位置，仅知道两确定地面上两点之间的相对位置，仅知道两点之间的水平距离是不够的，还必须确定此直线点之间

50、的水平距离是不够的，还必须确定此直线点之间的水平距离是不够的，还必须确定此直线点之间的水平距离是不够的，还必须确定此直线与与与与标准方向标准方向标准方向标准方向之间的水平夹角。确定直线与标准方之间的水平夹角。确定直线与标准方之间的水平夹角。确定直线与标准方之间的水平夹角。确定直线与标准方向之间的水平角度称为向之间的水平角度称为向之间的水平角度称为向之间的水平角度称为直线定向直线定向直线定向直线定向。5.4.1 标准方向的种类1.1.真子午线方向真子午线方向真子午线方向真子午线方向通过地球表通过地球表面某点的真子午线的切线方向。面某点的真子午线的切线方向。用天文测量方法或用陀螺经纬用天文测量方法