1、測量學(xué)測量學(xué)同濟大學(xué) 測量與國土信息工程系 第四章 距離測量距離測量與與 第第 四四 章章 距離測量與三角高程測量距離測量與三角高程測量學(xué) 習(xí) 要 點卷尺量距視距測量電磁波測距三角高程測量光學(xué)視距測量步弓、尺鏈線尺、竹尺、皮尺、鋼尺電磁波測距距離測量方法概述距離測量是測量的三項基本工作之一：距離測量是測量的三項基本工作之一： 測定地面點之間的水平距離水平距離。距離測量的主要方法有：距離測量的主要方法有： 鋼卷尺量距 主要指鋼卷尺量距 視距測量 利用測量儀器的視距絲測距 電磁波測距 測距儀測距 三角測量法 利用三角形的邊角關(guān)系求距離距離測量概述距離測量概述三角高程測量：三角高程測量： 是間接測定

2、兩點間高差高差的方法。卷尺量距概述卷尺量距精密量距方法精密量距方法 量距相對精度：量距相對精度：110000140000 主要用途：主要用途：砼、鋼結(jié)構(gòu)等較精密工程的 放樣等。一般量距方法一般量距方法 量距相對精度：量距相對精度： 1200015000 主要用途：主要用途：圖根導(dǎo)線邊長丈量、一般工 程的距離放樣。1.一般方法量距 鋼尺量距的作業(yè)要求鋼尺量距的作業(yè)要求1.1.一般方法量距：一般方法量距： 直直 目估定線，保證量距時沿直線方向進行 平平 地面平整，鋼尺水平 準(zhǔn)準(zhǔn) 每尺段端點標(biāo)志精確AB測釬測釬SAB=n+ 為整尺段長 為余長2、過山頭定線3、延長直線AC1BC2C2.精密方法量距2

3、.2.精密方法量距：精密方法量距：尺長改正0kDDk0ttDDt22DhDh溫度改正高差改正(4-1-8)(4-1-9)(4-1-4)精密量距時采取的措施：精密量距時采取的措施： 1 1.用檢定過的鋼尺； 2 2.經(jīng)緯儀定線； 3 3.釘尺段樁，逐段量測； 4 4.對鋼尺施加固定拉力； 5 5.對量距結(jié)果加三項改正數(shù)：測量時的鋼尺溫度設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度鋼尺的溫度線膨脹系數(shù)數(shù)際長度與名義長度的差在標(biāo)準(zhǔn)溫度下，鋼尺實鋼尺的名義長度ttlttlllkkt00000彈性模量張力強度。EPlEPdl鋼是彈性體，在拉力作用下會變形（伸長）)(000000）ttllttlllllkktlkkkkllltnSSk

4、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)尺子的溫度膨脹系數(shù)已知。用待檢定的尺子（先假定k=0），在工作時的正常拉力下，測量檢定場兩標(biāo)志的間距S。從而可得測回程序 丈 量時間丈 量溫度t溫 度差t-20測量值m溫度改正值mm改正后的平距m1往返9：50 293295+9.3+9.5119.973119.973+13.4+13.7119.9864119.98672往返30.430.5+10.4+10.5119.970119.970+15.0+15.1119.9850119.98513往返10:40 30.231.1+10.2+11.1119.972119.973+14.7+16.0119.9867119.9890L=119.986

5、5 L=119.9793mmlLLLl8.1301202.70mmtmmml)20(36. 08 . 130尺號: 015名義長度 : 30m膨脹系數(shù):0.012mSSSSShtk936.234mShhSSSSh0137. 02cos222mttSSt0209. 0)204 .27(3036. 0943.2340mlSSkk0141.0308.1943.2340mmtmmml)20(36.08.130已知量得s=234.943; t=27.4; h=2.5422222)(曲定線傾斜尺長拉力溫度讀數(shù)mmmmmmmmSbsrsinsinbs bs視差法測距：專用的基線尺+高精度的角)2/(2tgb

6、s 視距測量視視 距距 測測 量量視距測量視距測量利用測量望遠(yuǎn)鏡的視距絲，間接測定利用測量望遠(yuǎn)鏡的視距絲，間接測定 距離和高差的方法。距離和高差的方法。 優(yōu)點：優(yōu)點：測量速度快，不受地 形限制。不足：不足：精度低，距離相對誤 差一般約為1/300，高 差一般為分米級。用途：用途：主要用于地形圖測繪 (地形點的距離與高差)。cnafnSsnfa所以lSaf100)38.342000(100，所以分秒即一.視線水平時視距測量nDbanab100（尺間隔）讀數(shù)要求：讀數(shù)要求：上下絲讀數(shù)a、b讀至毫米，中絲 讀至厘米， 儀器高 i 量至厘米。1.視距公式：視距公式： (4-2-1) (4-2-2)2.

7、高差公式：高差公式： (4-2-4) (4-2-5) liHhHHlihAAB二.視線傾斜時視距測量公式二二. .視線傾斜時視距測量公式視線傾斜時視距測量公式2cos100coscos100cosnSDnSnn則(4-2-8) 1.視距公式：視距公式：liDlihhDhtantan2.高差公式：高差公式：高差主值 (4-2-9)AB高差n為水準(zhǔn)尺與視線垂直時的尺間隔 n三.視距測量觀測和計算觀測：觀測：在測站安置經(jīng)緯儀，對中、整平、量儀器高； 在測點豎水準(zhǔn)尺，瞄準(zhǔn)(要求三絲都能讀數(shù))。讀數(shù)：讀數(shù)：每個測點讀四個讀數(shù) 上絲讀數(shù) a a 讀至毫米 下絲讀數(shù) b b 讀至毫米 中絲讀數(shù) 讀至厘米 豎

8、盤讀數(shù) L L 讀至分三三. .視距測量觀測和計算視距測量觀測和計算 視距測量通常只測盤左（或盤右），測量前要對豎盤指標(biāo)差進行檢驗與校正。視距測量表視距測量表視距測量表liDHhHHliDhbaDAAptantancos1002計算公式計算公式一、基本原理一、基本原理DCtD221ABD出射光入射光依據(jù)測定時間的方法不同，光電測距有如依據(jù)測定時間的方法不同，光電測距有如下幾種：下幾種： 1、變頻法、變頻法 2、相位法、相位法 3、干涉法、干涉法 4、脈沖法、脈沖法二、電磁波測距儀的分類二、電磁波測距儀的分類1、按載波分、按載波分2 2、按測程分、按測程分 短程短程 3km 15km15km 3

9、 3、按精度分為、按精度分為1 1（5mm)5mm)、2(5-10mm)2(5-10mm)、3(11-20mm)3(11-20mm)級級DBAmd 測距儀的精度指標(biāo)：測距儀的精度指標(biāo)：（B 用用 ppm表示表示 mm/km） 三、光電脈沖法測距三、光電脈沖法測距計數(shù)顯示電子門時標(biāo)脈沖觸發(fā)器脈沖發(fā)射脈沖接收反射器DBA時間測定：時間測定：1、脈沖計數(shù)測時、脈沖計數(shù)測時 2、模擬數(shù)字測時（電容充電）、模擬數(shù)字測時（電容充電）已知：已知：時標(biāo)脈沖頻率：時標(biāo)脈沖頻率： f=15 Mhz電磁波速度：電磁波速度： v=310 8 m/s時標(biāo)脈沖個數(shù)：時標(biāo)脈沖個數(shù)： n=100求：距離求：距離 DD= 1/

10、f nv / 2= 1000 米米脈沖測距舉例脈沖測距舉例)sin(0tAEE的大小為電矢量fCCTfCTTffftA；播的距離稱為波長；波在一個振動周期內(nèi)傳變化一次的時間；是周期，即正弦波循環(huán)是頻率，；以弧度為單位；的值，是單位時間內(nèi)相位變化是初始相位；是相位；是振幅；1200S)2(2)(2121NNCtSTfCfCCT2TNTtU2U1是余尺長稱為光尺長，而22222NSm102電子尺mfCfC100022,mfCfC1022,RSSRCSc使用。在手算時也有輔助表格等工具可改正數(shù)。象參數(shù)后對所測距離加站上的氣傳感器，可自動感知測有的函數(shù)。現(xiàn)在多數(shù)儀器氣壓，氣溫是波長氣象改正系數(shù)ptAA

11、SSA21cos2ShSS2sin2cossinsinddSdSdd水平距離的變化為這時斜距的變化為fC22nCC0421CBAn777210136. 010288.161004.2876%03. 007600CBACOmmHgemmHgPCt，在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下。表格等工具計算改正數(shù)得的氣象參數(shù)借助輔助個點上測改正數(shù)。也可以根據(jù)幾數(shù)，自動對所測距離加的氣象參器，可自動感知測站上現(xiàn)在多數(shù)儀器帶有傳感是空氣膨脹系數(shù)折射率就是標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的式中16.273110155. 0760111070ggqntePtnnsincostantanddSdSdd水平距離的變化為這時斜距的變化為電子全站儀圖電子全

12、站儀電子全站儀棱棱鏡鏡全全站站儀儀三角高程測量三角高程測量三角高程測量掌握三角高程測量的基本原理和計算方法；熟悉三角高程測量的作業(yè)方法。已知兩點之間的水平距離水平距離D(或斜距S)，觀測垂直角垂直角 ， 從而計算高差。使用于山區(qū)或不便于進行水準(zhǔn)測量的地區(qū)。三角高程測量要求考慮地球曲率的影響。一.三角高程測量原理二.較遠(yuǎn)距離的三角高程測量三.三角高程測量的其他特點三角高程測量是一種間接測定間接測定兩點之間高差高差的方法一.三角高程測量原理一一.三角高程測量原理三角高程測量原理B點的高程：點的高程：ABABhHH 已知AB水平距離D， A點高程HA，在測站A觀測垂直角，則：或liShliDhABA

13、Bsintan（S為斜距）在距離200米以內(nèi)，把大地水準(zhǔn)面看成水平面二.一般情況下的三角高程測量二二.一般情況下的三角高程測量一般情況下的三角高程測量 距離較遠(yuǎn)時，考慮地球曲率差和大氣折光差對高差的影響，應(yīng)對觀測得到的高差加“兩差兩差”改正：RDkfRDf222221球差改正：氣差改正：RDkfff21221兩差改正：（k=0.14）Rsfff286. 0221flishflitgDhababsin 顧及兩差改正時，三角高程測量的高差計算公式為:三、三角高程測量的觀測與計算三、三角高程測量的觀測與計算 （一）三角高程測量的觀測（一）三角高程測量的觀測中橫絲 切豎泡居中 讀L、R算（二）三角高程測量的計算（二）三角高程測量的計算由三角高程測量的對向觀測所求得的往、由三角高程測量的對向觀測所求得的往、返測高差（經(jīng)過兩差改正）之