1、第四章第四章 距離測量距離測量土 木 工 程 測 量土 木 工 程 測 量教學課件4 4 距離測量距離測量距離測量是測量工作的基本工作之一，所謂距離是指距離測量是測量工作的基本工作之一，所謂距離是指兩點間的兩點間的水平長度水平長度。如果測得的是傾斜距離，還必須改算為水平距離。按照。如果測得的是傾斜距離，還必須改算為水平距離。按照所用儀器、工具的不同，測量距離的方法有所用儀器、工具的不同，測量距離的方法有鋼尺直接量距鋼尺直接量距、光電測光電測距儀距儀和和光學視距法測距光學視距法測距等。等。本章要點本章要點鋼尺量距方法鋼尺量距方法鋼尺量距成果處理鋼尺量距成果處理視距測量原理視距測量原理測量方法和成

2、果計算測量方法和成果計算介紹電磁波測距原理，紅外測距儀簡介介紹電磁波測距原理，紅外測距儀簡介4 4 距離測量距離測量4.1 鋼鋼 尺尺 量量 距距鋼尺量距是利用具有標準長度的鋼尺直接量測地面兩點間的距鋼尺量距是利用具有標準長度的鋼尺直接量測地面兩點間的距離，又稱為離，又稱為距離丈量距離丈量。鋼尺量距時，根據不同的精度要求所用的工。鋼尺量距時，根據不同的精度要求所用的工具和方法也不同。具和方法也不同。4.1.1 4.1.1 量距工具量距工具鋼尺鋼尺最高精度可達最高精度可達1/11/1萬萬。尺寬尺寬101015mm15mm。長度。長度20m20m、30m30m、50m50m等。等。有三種分劃：有三

3、種分劃：基本分劃為基本分劃為厘米厘米；厘米厘米( (在尺端在尺端10cm10cm內為內為毫毫米米分劃分劃) )；毫米分劃毫米分劃。尺的零點位置尺的零點位置刻線尺刻線尺，端點尺端點尺；4 4 距離測量距離測量4.1 鋼鋼 尺尺 量量 距距4.1.1 4.1.1 量距工具量距工具皮尺皮尺用麻皮制成，精度低，只用于精度要求不高的距離用麻皮制成，精度低，只用于精度要求不高的距離丈量。丈量。因瓦尺因瓦尺鎳鐵合金制成，線狀，直徑鎳鐵合金制成，線狀，直徑1.5mm1.5mm，長度，長度24m,24m,尺尺身無分劃和數字注記，尺兩端各連一個三棱形的分劃尺，長身無分劃和數字注記，尺兩端各連一個三棱形的分劃尺，長

4、8cm,8cm,最最小分劃小分劃1mm1mm。全套由。全套由4 4根主尺，一根輔尺組成。精度高，根主尺，一根輔尺組成。精度高，1/1001/100萬萬，用于用于精密量距精密量距。輔助工具輔助工具測釬、花桿、垂球、彈簧秤和溫度計。測釬、花桿、垂球、彈簧秤和溫度計。4 4 距離測量距離測量4.1 鋼鋼 尺尺 量量 距距4.1.2 4.1.2 直線定線直線定線將所量尺段標定在待測二點間一條直線上的工作稱為將所量尺段標定在待測二點間一條直線上的工作稱為直線定線直線定線。目視定線目視定線一般量距用目視定線。一般量距用目視定線。經緯儀定線經緯儀定線精密量距應用經緯儀定線。精密量距應用經緯儀定線。4 4 距

5、離測量距離測量4.1 鋼鋼 尺尺 量量 距距4.1.3 4.1.3 量距方法量距方法鋼尺量距一般采用鋼尺量距一般采用整尺法整尺法量距，精密量距用量距，精密量距用串尺法串尺法量距。根據量距。根據不同地形可采用不同地形可采用水平量距法水平量距法和和傾斜量距法傾斜量距法平坦地區量距平坦地區量距量距精度不高時可采用整尺法量距，直接量距精度不高時可采用整尺法量距，直接將鋼尺沿地面丈量，不用加溫度改正和用彈簧秤標定施加拉力。將鋼尺沿地面丈量，不用加溫度改正和用彈簧秤標定施加拉力。D=nl+lD=nl+l(4-1)(4-1)D=nl+lD=nl+l(4-1-1)(4-1-1)傾斜地面距離丈量傾斜地面距離丈量

6、視地形情況可用視地形情況可用水平量距法水平量距法或或傾斜量傾斜量距法距法。4 4 距離測量距離測量4.1 鋼鋼 尺尺 量量 距距4.1.3 4.1.3 量距方法量距方法為了提高精度，一般采用為了提高精度，一般采用往返往返丈量。丈量。量距精度以相對誤差表示，通常化為分子為量距精度以相對誤差表示，通常化為分子為1 1的分數形式：的分數形式：K=|DK=|D往往-D-D返返|/D|/D平均平均=1/M=1/MM=DM=D平均平均/|D|/|D|(4-1-2)|D|DMM1D|D|2DD|D-|返往返往DK兩點間水平距離為：兩點間水平距離為： 平坦地區鋼尺量距相對誤差不應大于平坦地區鋼尺量距相對誤差不

7、應大于1/30001/3000；在困難地區相對；在困難地區相對誤差不應大于誤差不應大于1/10001/1000。 )D(21返往DD4 4 距離測量距離測量4.1 鋼鋼 尺尺 量量 距距4.1.3 4.1.3 量距方法量距方法 精密量距精密量距當量距精度要求在當量距精度要求在1/11/1萬萬以上時，要用精密量距方法，精密量以上時，要用精密量距方法，精密量距前要先清理場地。距前要先清理場地。定線定線經緯儀定線、鋼尺概量，打木樁、劃線。經緯儀定線、鋼尺概量，打木樁、劃線。 量距量距用檢定過的鋼尺丈量相鄰兩木樁之間的距離。每尺用檢定過的鋼尺丈量相鄰兩木樁之間的距離。每尺段要移動鋼尺位置丈量段要移動鋼

8、尺位置丈量三次三次，三次測得的結果的較差視不同要求而，三次測得的結果的較差視不同要求而定，一般不得超過定，一般不得超過2 23mm3mm，否則要重量。若在限差以內，則取平均，否則要重量。若在限差以內，則取平均值。作為此尺段的觀測成果。標準拉力值。作為此尺段的觀測成果。標準拉力( (30m30m尺子，尺子，100N100N) )。測記溫。測記溫度，估讀到度，估讀到0.50.5。往返測，丈量次數視量邊精度要求而定往返測，丈量次數視量邊精度要求而定測量樁頂高程測量樁頂高程往返觀測，往返所測高差之差，不超過往返觀測，往返所測高差之差，不超過10mm10mm, ,如在限差之內，取平均值作為觀測成果。如在

9、限差之內，取平均值作為觀測成果。這種量距法稱為這種量距法稱為串尺法串尺法量距。量距。4 4 距離測量距離測量4.1 鋼鋼 尺尺 量量 距距4.1.4 4.1.4 鋼尺量距成果整理鋼尺量距成果整理精密量距中，每一尺段需進行尺長改正、溫度改正及傾斜改正精密量距中，每一尺段需進行尺長改正、溫度改正及傾斜改正，求出改正后的尺段長度。，求出改正后的尺段長度。尺長改正尺長改正 鋼尺名義長度鋼尺名義長度l l0 0一般和實際長度不相等，每量一段都需加入尺一般和實際長度不相等，每量一段都需加入尺長改正。在標準拉力、標準溫度下經過檢定實際長度為長改正。在標準拉力、標準溫度下經過檢定實際長度為ll，其差，其差值值

10、ll為整尺段的尺長改正，即為整尺段的尺長改正，即l=l-ll=l-l0 0任一長度任一長度l l尺長改正公式為：尺長改正公式為：lld d=l=ll/ll/l0 0l=l-ll=l-l0 0lld d=l=ll/ll/l0 0溫度改正溫度改正設鋼尺在檢定時的溫度為設鋼尺在檢定時的溫度為t t0 0，丈量時的溫度為，丈量時的溫度為tt，鋼尺的線，鋼尺的線膨脹系數膨脹系數( (一般為一般為0.0000125/)0.0000125/)。則某尺段。則某尺段l l的溫度改正為：的溫度改正為：llt t=(t-t=(t-t0 0)l)lllt t=(t-t=(t-t0 0)l)l4 4 距離測量距離測量4

11、.1 鋼鋼 尺尺 量量 距距4.1.4 4.1.4 鋼尺量距成果整理鋼尺量距成果整理傾斜改正傾斜改正設沿地面量斜距為設沿地面量斜距為l l，測得高差為，測得高差為h h, ,換成平距換成平距d d要進行傾斜改正要進行傾斜改正。公式為。公式為( (圖圖L-4-9)L-4-9)：上式用級數展開：上式用級數展開： 1)1()(21222/122lhllhlldlh 1)821(4422lHlhllh當高差不大時，當高差不大時，h h與與l l比值很小，取前兩項得傾斜改正為：比值很小，取前兩項得傾斜改正為：lhlh22每一尺段改正后的水平距離為：每一尺段改正后的水平距離為：htdlllld4 4 距離

12、測量距離測量4.1 鋼鋼 尺尺 量量 距距4.1.5 4.1.5 鋼尺檢定鋼尺檢定由于鋼尺制造誤差，以及長期使用產生的變形使得鋼尺名義長由于鋼尺制造誤差，以及長期使用產生的變形使得鋼尺名義長度和實際長度不一樣，因此在精密量距前必須對鋼尺進行檢定。度和實際長度不一樣，因此在精密量距前必須對鋼尺進行檢定。鋼尺檢定室應是恒溫室，一般用平臺法。將鋼尺放在長度為鋼尺檢定室應是恒溫室，一般用平臺法。將鋼尺放在長度為30m(30m(或或50m)50m)的水泥平臺上，平臺二端安裝有施加拉力的拉力架。給的水泥平臺上，平臺二端安裝有施加拉力的拉力架。給鋼尺施加標準拉力鋼尺施加標準拉力(100N)(100N)，然后

13、用標準尺量測被檢定鋼尺，得到在，然后用標準尺量測被檢定鋼尺，得到在標準溫度、標準拉力下的實際長度，最后給出尺長隨溫度變化的函標準溫度、標準拉力下的實際長度，最后給出尺長隨溫度變化的函數式，稱為尺長方程式。數式，稱為尺長方程式。l lt t=l=l0 0+l+ld d+(t-t+(t-t0 0)l)l0 0 l lt t=l=l0 0+l+ld d+(t-t+(t-t0 0)l)l0 0 4 4 距離測量距離測量影響鋼尺量距精度的因素很多，主要有定線誤差、尺長誤差、影響鋼尺量距精度的因素很多，主要有定線誤差、尺長誤差、溫度測定誤差、鋼尺傾斜誤差、拉力不均誤差、鋼尺對準誤差、讀溫度測定誤差、鋼尺傾

14、斜誤差、拉力不均誤差、鋼尺對準誤差、讀數誤差等。現擇其主要者討論如下。數誤差等。現擇其主要者討論如下。定線誤差定線誤差在量距時由于鋼尺沒有準確地安放在待量距的直線方向上，所在量距時由于鋼尺沒有準確地安放在待量距的直線方向上，所量的是折線而不是直線，造成量距結果偏大，如圖量的是折線而不是直線，造成量距結果偏大，如圖4-1-44-1-4所示。所示。設定線誤差為設定線誤差為，一尺段的量距誤差為：，一尺段的量距誤差為：(4-1-3)lll222222)(2當當 ，l=30ml=30m時，時，0.12m0.12m，3mm3mm，所以目視，所以目視定線即可達此精度。定線即可達此精度。300001l4.1.

15、54.1.5鋼尺量距誤差及注意事項鋼尺量距誤差及注意事項4 4 距離測量距離測量4.2 鋼尺量距誤差及注意事項鋼尺量距誤差及注意事項尺長誤差尺長誤差鋼尺名義長度與實際長度之差產生的尺長誤差對量距的影響，鋼尺名義長度與實際長度之差產生的尺長誤差對量距的影響，是隨著距離的增加而增加的。在高精度量距時應加是隨著距離的增加而增加的。在高精度量距時應加尺長改正尺長改正，并要，并要求鋼尺檢定誤差求鋼尺檢定誤差1mm1mm。溫度測定誤差溫度測定誤差據鋼尺溫度改正公式據鋼尺溫度改正公式llt t=(t-t=(t-t0 0)l)l，當溫度引起的誤差為，當溫度引起的誤差為1/300001/30000時，溫度測量誤

16、差不應超出時，溫度測量誤差不應超出33，此外在測試溫度計顯示此外在測試溫度計顯示的是空氣環境溫度，不是鋼尺本身的溫度。在陽光暴曬下，鋼尺與的是空氣環境溫度，不是鋼尺本身的溫度。在陽光暴曬下，鋼尺與環境測試可差環境測試可差55。所以量距冝在陰天進行。最好用半導體溫度計。所以量距冝在陰天進行。最好用半導體溫度計測量鋼尺的自身溫度。測量鋼尺的自身溫度。拉力不均誤差拉力不均誤差鋼尺具有彈性，會因受拉而伸長。鋼尺彈性模量鋼尺具有彈性，會因受拉而伸長。鋼尺彈性模量E=2E=210105 5MPaMPa，設鋼尺斷面積設鋼尺斷面積A=0.04cmA=0.04cm2 2, ,鋼尺拉力拉力誤差為鋼尺拉力拉力誤差為

17、pp，據虎克定律，據虎克定律，鋼尺伸長誤差為：鋼尺伸長誤差為：EAPlp當拉力誤差為當拉力誤差為30N30N，尺長，尺長30m30m，鋼尺量距誤差為，鋼尺量距誤差為1mm1mm，所以精密量，所以精密量距時應使用彈簧秤控制拉力。距時應使用彈簧秤控制拉力。4 4 距離測量距離測量4.2 鋼尺量距誤差及注意事項鋼尺量距誤差及注意事項鋼尺對準及讀數誤差鋼尺對準及讀數誤差在量距時，由于鋼尺對點誤差、測釬安置誤差及讀數誤差都會在量距時，由于鋼尺對點誤差、測釬安置誤差及讀數誤差都會使量距產生誤差。這些誤差是偶然誤差，所以量距時，應仔細認真使量距產生誤差。這些誤差是偶然誤差，所以量距時，應仔細認真。并采用多次

18、丈量取平均值的方法，以提高量距精度并采用多次丈量取平均值的方法，以提高量距精度。此外，鋼尺。此外，鋼尺基本分劃為基本分劃為1mm1mm，一般讀數也到毫米，若不仔細會產生較大誤差，一般讀數也到毫米，若不仔細會產生較大誤差，所以測量時要認真仔細。所以測量時要認真仔細。鋼尺傾斜誤差鋼尺傾斜誤差鋼尺量距時若鋼尺不水平，或鋼尺測量距離時兩端高差測定有鋼尺量距時若鋼尺不水平，或鋼尺測量距離時兩端高差測定有誤差，對測量會產生誤差，使距離測量值偏大，傾斜改正公式見式誤差，對測量會產生誤差，使距離測量值偏大，傾斜改正公式見式( (llh h=-h=-h2 2/2l/2l ) )。從式從式(4-5)(4-5)可見

19、，高差的大小及其測定誤差對測距誤差有影響可見，高差的大小及其測定誤差對測距誤差有影響。對于。對于30m30m的鋼尺，當的鋼尺，當h=1mh=1m，高差測定誤差，高差測定誤差m mh h= =5mm5mm時，產生測距時，產生測距誤差為誤差為0.17mm0.17mm。所以在精密量距時，用普通水準儀測定高差即可。所以在精密量距時，用普通水準儀測定高差即可在普通量距時，用目估持平鋼尺，經統計會產生在普通量距時，用目估持平鋼尺，經統計會產生5050傾斜傾斜( (相相當于當于0.44m0.44m高差誤差高差誤差) )，對量距約產生，對量距約產生3mm3mm誤差。誤差。4 4 距離測量距離測量4.2 視視

20、距距 測測 量量4.2.1 4.2.1 視距測量原理視距測量原理視距測量是利用望遠鏡內的視距裝置配合視距尺，根據幾何光視距測量是利用望遠鏡內的視距裝置配合視距尺，根據幾何光學和三角測量原理，同時測定距離和高差的方法。最簡單的視距裝學和三角測量原理，同時測定距離和高差的方法。最簡單的視距裝置是測量儀器置是測量儀器( (如經緯儀、水準儀如經緯儀、水準儀) )的望遠鏡十字絲分劃板上刻制上的望遠鏡十字絲分劃板上刻制上、下對稱的兩條短線，稱、下對稱的兩條短線，稱視距絲視距絲。如圖如圖4-54-5。視距測量中的視距尺。視距測量中的視距尺可用普通水準尺，也可用專用視距尺。可用普通水準尺，也可用專用視距尺。視

21、距測量精度一般為視距測量精度一般為1/2001/2001/3001/300，精密視距測，精密視距測量可達量可達1/20001/2000。由于視距測。由于視距測量用一臺經緯儀即可同時完量用一臺經緯儀即可同時完成兩點間平距和高差的測量成兩點間平距和高差的測量，操作簡便，操作簡便，所以當地形起所以當地形起伏較大時，常用于碎部測量伏較大時，常用于碎部測量和圖根的加密。和圖根的加密。4 4 距離測量距離測量4.2 視視 距距 測測 量量4.3.2 4.3.2 視線水平時視距測量公式視線水平時視距測量公式 l=N-M l=N-M待測距離待測距離D D為：為： D=D+fD=D+f1 1+ + 從凸透鏡從凸

22、透鏡L L1 1成像原理可得：成像原理可得：l=N-Ml=N-MD=D+fD=D+f1 1+ + lDpfplfD11, D=Kl+c D=Kl+c D=Kl+c D=Kl+c 視距尺視距尺焦距焦距物鏡物鏡調焦透鏡調焦透鏡焦距焦距令f1/p=K ,f1+C則令令f1/p=K ,f1+C則則4 4 距離測量距離測量4.2 視視 距距 測測 量量4.2.2 4.2.2 視線水平時視距測量公式視線水平時視距測量公式式中：式中：K K視距乘常數；視距乘常數；c c視距加常數。視距加常數。l l尺間隔尺間隔在儀器設計時，選擇適當參數，可使在儀器設計時，選擇適當參數，可使K=100K=100，c c值很小

23、，可忽略值很小，可忽略不計，所以不計，所以視線水平時視距測量公式視線水平時視距測量公式為：為： D=Kl=100lD=Kl=100l (4-15) (4-15)D=Kl+c (8-2-1)D=Kl+c (8-2-1)D=Kl=100lD=Kl=100l (8-2-2) (8-2-2)視線水平時，高差由圖視線水平時，高差由圖4-74-7可得：可得：h=i-s (4-16)h=i-s (4-16)h=i-s (8-2-3)h=i-s (8-2-3)式中：式中：ii儀器高儀器高ss中絲讀數。中絲讀數。4 4 距離測量距離測量4.2 視視 距距 測測 量量4.2.2 4.2.2 視線傾斜時視距測量公式

24、視線傾斜時視距測量公式設視線豎直角為設視線豎直角為，由，由于十字絲上、下絲的間距很于十字絲上、下絲的間距很小，視角小，視角22約為約為3434，故可，故可將將EMNEMN和和ENNENN近似看近似看成直角。成直角。MEM=NEN=MEM=NEN=，從圖，從圖可見：可見：ME+EN=(ME+EN)cosME+EN=(ME+EN)cosl=lcosl=lcosD=Kl=KlcosD=Kl=KlcosME+EN=(ME+EN)cosME+EN=(ME+EN)cosl=lcos l=lcos D=Kl=KlcosD=Kl=Klcos水平距離為水平距離為D=Dcos=KlcosD=Dcos=Klcos2

25、 2D=Dcos=KlcosD=Dcos=Klcos2 2 (8-2-4) (8-2-4)初算高差為：初算高差為：(8-2-5)2sinsincossin21KlKlDh4 4 距離測量距離測量4.2 視視 距距 測測 量量4.2.2 4.2.2 視線傾斜時視距測量公式視線傾斜時視距測量公式A A、B B兩點高差為：兩點高差為：(8-2-6)(8-2-6)siKlsihh2sin214 4 距離測量距離測量4.2 視視 距距 測測 量量4.2.2 4.2.2 視線傾斜時視距測量公式視線傾斜時視距測量公式在實際工作中，可以使中絲讀數等于儀器高在實際工作中，可以使中絲讀數等于儀器高i,i,則上式可

26、簡化為則上式可簡化為: :2sin21Klh 據據(8-2-4)(8-2-4)式算出式算出A A，B B間的水平距離后，高差間的水平距離后，高差h h也可按下式計算也可按下式計算：h=Dtg+i-sh=Dtg+i-sh=Dtg+i-sh=Dtg+i-s4 4 距離測量距離測量4.2 視視 距距 測測 量量4.2.4 4.2.4 視距常數測定視距常數測定c=0c=0，不需測定，只進行，不需測定，只進行K K測定。測定。在平坦地區選一直線在平坦地區選一直線 ABAB；沿直線在距離為沿直線在距離為25m25m，50m,100m,150m,200m50m,100m,150m,200m打樁；打樁；順序編

27、號為順序編號為B B1 1、B B2 2、BBn n；儀器安置在儀器安置在A A點，在點，在B BI I樁上依次立視距尺，在視線水平時，用樁上依次立視距尺，在視線水平時，用盤左、盤右用上、下絲在尺上讀數，求得尺間距盤左、盤右用上、下絲在尺上讀數，求得尺間距l li i；儀器安置在儀器安置在B B點返測，重復點返測，重復；將將、測得的尺間距測得的尺間距l li i取平均值；取平均值； 據據l li i、D Di i 按按4-144-14可計算可計算K Ki i4 4 距離測量距離測量4.2 視視 距距 測測 量量4.2.5 4.2.5 視距測量誤差及注意事項視距測量誤差及注意事項影響視距測量精度

28、的因素有以下幾方面：影響視距測量精度的因素有以下幾方面：視距尺分劃誤差視距尺分劃誤差視距尺分劃誤差一般為視距尺分劃誤差一般為0.5mm0.5mm, ,引起的距離誤差為引起的距離誤差為0.071m0.071m. .乘常數乘常數K K不準確的誤差不準確的誤差一般視距常數一般視距常數K=100K=100，但由于視距絲間隔有誤差，視距尺有系，但由于視距絲間隔有誤差，視距尺有系統性誤差，儀器檢定有誤差，會使統性誤差，儀器檢定有誤差，會使K K值不為值不為100100。K K值誤差使視距測值誤差使視距測量產生系統誤差。量產生系統誤差。K K值應在值應在1001000.10.1之內，否則應加以改正。之內，否

29、則應加以改正。豎直角測量誤差豎直角測量誤差豎直角觀測誤差對視距測量有影響，根據視距測量公式，其影豎直角觀測誤差對視距測量有影響，根據視距測量公式，其影響為：響為：m md d=Klsin2m=Klsin2m/當當=45=45，m m= =1010，Kl=100mKl=100m，m md d5mm5mm，可見垂直角觀，可見垂直角觀測誤差對視距測量影響不大測誤差對視距測量影響不大。m md d=Klsin2m=Klsin2m/4 4 距離測量距離測量4.2 視視 距距 測測 量量4.2.5 4.2.5 視距測量誤差及注意事項視距測量誤差及注意事項視距絲讀數誤差視距絲讀數誤差此誤差是影響視距測量精度

30、的重要因素，它與視距遠近成正比此誤差是影響視距測量精度的重要因素，它與視距遠近成正比，距離越遠誤差越大。所以測量中要根據測圖對測量精度的要求限，距離越遠誤差越大。所以測量中要根據測圖對測量精度的要求限制最遠視距。制最遠視距。視距尺傾斜誤差視距尺傾斜誤差視距尺傾斜誤差的影響與豎直角有關，如表視距尺傾斜誤差的影響與豎直角有關，如表4-14-1。可見，。可見，視距視距尺傾斜時，對視距測量的影響不可忽視尺傾斜時，對視距測量的影響不可忽視。特別是在山區，傾角大時。特別是在山區，傾角大時更要注意，必要時可在視距尺上附加圓水準器。更要注意，必要時可在視距尺上附加圓水準器。0.30.51.11.8允許值允許值

31、201053豎直角豎直角表表4-14 4 距離測量距離測量4.2 視視 距距 測測 量量4.2.5 4.2.5 視距測量誤差及注意事項視距測量誤差及注意事項外界氣象條件對視距測量的影響外界氣象條件對視距測量的影響大氣折光的影響大氣折光的影響視線穿過大氣時會產生折射，其漪從直視線穿過大氣時會產生折射，其漪從直線變為曲線，造成誤差。由于視線靠近地面，折光大，線變為曲線，造成誤差。由于視線靠近地面，折光大，所以規定視所以規定視線應高出地面線應高出地面1m1m, ,以上以上。大氣湍流的影響大氣湍流的影響空氣的湍流使視距成像不穩定，造成視空氣的湍流使視距成像不穩定，造成視距誤差。當視線接近地面或水面時這

32、種現象更為嚴重。距誤差。當視線接近地面或水面時這種現象更為嚴重。所以視線要所以視線要高出地面高出地面1m1m以上以上。除此以外，除此以外，風風和和大氣能見度大氣能見度對視距測量也會產生影響。風力過對視距測量也會產生影響。風力過大，尺子會抖動，空氣中灰塵和消氣會使視距尺成像不清晰，造成大，尺子會抖動，空氣中灰塵和消氣會使視距尺成像不清晰，造成讀數誤差，所以應選擇良好的天氣進行測量。讀數誤差，所以應選擇良好的天氣進行測量。4 4 距離測量距離測量4.3 電磁波測距電磁波測距4.3.1 4.3.1 電磁波測距儀測距原理電磁波測距儀測距原理電磁波測距是利用電磁波電磁波測距是利用電磁波( (微波、光波微

33、波、光波) )作載波，在其上調制測作載波，在其上調制測距信號，測量兩點間距離的方法。距信號，測量兩點間距離的方法。D=ct/2D=ct/2(4-2-1)(4-2-1)電磁波測距按采用的載波不同，可分為電磁波測距按采用的載波不同，可分為微波微波測距儀、測距儀、激光激光測距測距儀和儀和紅外紅外測距儀。紅外測距儀采用的是測距儀。紅外測距儀采用的是GaAs(GaAs(砷化鎵砷化鎵) )發光二極管作發光二極管作光源。其耗電省、體積小、壽命長，抗震性能強能連續發光并能直光源。其耗電省、體積小、壽命長，抗震性能強能連續發光并能直接調制等特點，目前工程采用的基本上接調制等特點，目前工程采用的基本上以紅外測距儀

34、為主以紅外測距儀為主。脈沖法測距脈沖法測距( (圖圖4-9)4-9)tncDg20式中式中:c:c0 0光在真空光在真空中的傳播速度；中的傳播速度；n ng g光光在大氣中的傳輸折射率。在大氣中的傳輸折射率。4 4 距離測量距離測量4.3 電磁波測距電磁波測距4.3.1 4.3.1 電磁波測距儀測距原理電磁波測距儀測距原理相位法測距相位法測距工程中使用的紅外測距儀，都是采用相位法測距原理。工程中使用的紅外測距儀，都是采用相位法測距原理。 由測距儀的發射系統發出一種連續的調制光波，測出該調制光由測距儀的發射系統發出一種連續的調制光波，測出該調制光波在測線上往返傳播所產生的相位移，以測定距離波在測

35、線上往返傳播所產生的相位移，以測定距離D D。4 4 距離測量距離測量4.4 直線定向及坐標反算直線定向及坐標反算4.4.1 4.4.1 直線定向的概念直線定向的概念確定地面上兩點之間的相對位置，僅知道兩點之間的水平距離確定地面上兩點之間的相對位置，僅知道兩點之間的水平距離是不夠的，還必須確定此直線與標準方向之間的水平夾角是不夠的，還必須確定此直線與標準方向之間的水平夾角。確定一條直線與標準方向之間的水平角度稱為直線定向確定一條直線與標準方向之間的水平角度稱為直線定向。標準方向的種類標準方向的種類真子午線方向真子午線方向通過地通過地球表面某點的真子午線的切線方球表面某點的真子午線的切線方向，稱

36、為該點的真子午線方向。向，稱為該點的真子午線方向。真子午線的方向用真子午線的方向用天文測量天文測量的方的方法測定，或用法測定，或用陀螺經緯儀陀螺經緯儀方法測方法測定。定。磁子午線方向磁子午線方向磁子午磁子午線方向是磁針在地球磁場的作用線方向是磁針在地球磁場的作用下，磁針自由靜止時其軸線所指下，磁針自由靜止時其軸線所指的方向。可用的方向。可用羅盤儀羅盤儀測定。測定。4 4 距離測量距離測量4.4 直線定向及坐標反算直線定向及坐標反算4.4.1 4.4.1 直線定向的概念直線定向的概念坐標縱軸方向坐標縱軸方向如第一章所述，我國采用高斯平面直角坐如第一章所述，我國采用高斯平面直角坐標系，每一標系，每

37、一6 6帶或帶或3 3帶內都以該帶的中央子午線作為坐標縱軸，帶內都以該帶的中央子午線作為坐標縱軸，因此，該帶內直線定向，就用該帶的坐標縱軸方向作為標準方向因此，該帶內直線定向，就用該帶的坐標縱軸方向作為標準方向由于地球磁極與地球旋轉軸南由于地球磁極與地球旋轉軸南北極不重合，因此過地球上某點的北極不重合，因此過地球上某點的真子午線與磁子午線不重合真子午線與磁子午線不重合。兩者。兩者之間的夾角稱為之間的夾角稱為磁偏角磁偏角，用，用表示表示，見圖。，見圖。磁子午線北端偏于真子午線以磁子午線北端偏于真子午線以東為東為東偏東偏( (+) )，偏于真子午線以西，偏于真子午線以西為為西偏西偏( (-) )。

38、地球上不同地點磁偏。地球上不同地點磁偏角也不同。我國磁偏角的變化大約角也不同。我國磁偏角的變化大約在在+6+6-10-10之間。地球磁極是不之間。地球磁極是不斷變化的，磁偏角也在變化。斷變化的，磁偏角也在變化。4 4 距離測量距離測量4.4 直線定向及坐標反算直線定向及坐標反算4.4.1 4.4.1 直線定向的概念直線定向的概念地面上不同經度的子午線收斂于兩極。地面上兩點子午線方向地面上不同經度的子午線收斂于兩極。地面上兩點子午線方向的夾角稱為的夾角稱為子午線收斂角子午線收斂角，用，用表示，見圖。表示，見圖。設設A A、B B為同緯度上的兩點，其距離為為同緯度上的兩點，其距離為l l。過。過A

39、 A、B B兩點分別作子午線的切線交于兩點分別作子午線的切線交于地軸地軸P P點。點。APAP、BPBP為子午線方向。若為子午線方向。若A A、B B相距不太遠時，子午線收斂角相距不太遠時，子午線收斂角可用下可用下式計算：式計算：BPl在直角三角形在直角三角形BOPBOP中，中，BP=R/tanBP=R/tan，代入上式得：代入上式得：tanRl從上式可見，緯度愈低，子午線收斂從上式可見，緯度愈低，子午線收斂角愈小，在赤道上為零。緯度越高，收角愈小，在赤道上為零。緯度越高，收斂角愈大。斂角愈大。4 4 距離測量距離測量4.4 直線定向及坐標反算直線定向及坐標反算4.4.2 4.4.2 直線定向

40、方法直線定向方法測量中常用方位角來表示直線的方向。測量中常用方位角來表示直線的方向。由標準方向的北端起，由標準方向的北端起，順時針方向量到某直線的夾角，稱為該直線的方位角順時針方向量到某直線的夾角，稱為該直線的方位角。角值由。角值由0 0360360。真方位角與磁方位角真方位角與磁方位角若標準方向為真子午線方向，若標準方向為真子午線方向，則稱則稱真方位角真方位角，用，用A A表示。若標準方向為磁子午線方向，則稱表示。若標準方向為磁子午線方向，則稱磁磁方位角方位角，用，用A Am m表示。真方位角和磁方位角之間的關系為：表示。真方位角和磁方位角之間的關系為：坐標方位角坐標方位角從每帶的坐從每帶的坐標縱軸的北端按順時針方向到一直標縱軸的北端按順時針方向到一直線的水平角為該直線的線的水平角為該直線的坐標方位角坐標方位角，或稱，或稱方位角方位角。用。用表示。表示。真方位角與坐標方位角的關系真方位角與坐標方位角的關系：A=+A=+A=AA=Am m+(4-3-1)(4-3-1)A=+ (4-3-2)A=+ (4-3-2)4 4 距離測量距離測量4.4 直線定向及坐標反算直線定向及坐標反算4.4.2 4.4.2 直線定向方法直線定向方法正、