第四章 距离测量和直线定向
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第四章 距离测量与直线定向
第四章距离测量与直线定向(一)基本要求1.了解距离测量的光电测距法，全站仪及其使用。
2.理解钢尺的一般量距、精密量距方法。
3.掌握直线定线；直线定向、方位角的概念，坐标方位角的推算。
(二)重点与难点1.重点：钢尺量距、直线定向、坐标方位角的推算。
重点概念：直线定线、尺长方程式、直线定向、子午线收敛角和磁偏角、坐标方位角、正反坐标方位角、象限角。
2.难点：钢尺精密量距外业成果的改正，坐标方位角的推算。
(三)教学内容1.讲述内容(2学时)量距的工具及方法和精度；直线定向的概念；标准方向线的种类；方位角；坐标方位角的推算。
2.自学内容(2学时)距离测量的误差分析；钢尺量距的一般方法施测，钢尺量距的精密法；钢尺尺长方程式；光电测距。
3.实验学时(4学时) 钢尺量距的一般方法、罗盘仪的使用、光电测距。
(四)复习思考题1.进行直线定线的目的是什么？目估定线通常是怎样进行的？2.钢尺精密量距需要进行哪三项改正？3.简述光电测距的原理。
4.什么是直线定向？确定直线的方向采用的标准方向有那几种？5.直线的方向可用什么来表示？解释方位角和象限角的概念。
(五)例题选解1.表示直线方向的有(CD) A、水平角B、竖直角C、方位角D、象限角E、倾斜角2.方位角—由标准方向的北端顺时针方向量到该直线的夹角。
3.方位角就是从标准方向的北端逆时针方向量到该直线的夹角。
(×)4.直线定向—确定直线与标准方向之间的水平角度。
5.磁偏角的角值是个固定值。
(×)6.直线定向的基本方向有(ABD)A.真北B.轴北C.子午线D.磁北E.Y轴7.地面直线的真方角与磁方位不相等时，说明有子午线收敛角。
(×)8.罗盘仪用于测定直线的(B)A.真方位角B.磁方位角C.坐标方位角D.象限角9.根据量距精度要求不同，一般分为(CE)A、直接量距B、间接量距C、一般方法量距D、视距E、精密量距10.精密量距时，只要每尺段进行尺长改正，温度改正，高差改正，便可得到该尺段的实际长度。
距离测量与直线定向
完成往测后，应立即进行返测。
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钢尺号码：No12 钢尺膨胀系数:125×10－5 钢尺检定时温度t0：20℃ 钢尺名义长度l0：30m 钢尺检定长度l′：30.005m 钢尺检定时拉力：100N
尺段编号
A-1
1-2
2-3
3-4
*
前、后移动钢尺一段距离，同法再次丈量。
每一尺段测三次，读三组读数，由三组读数算得的长度之差要求不超过2mm，否则应重测。
如在限差之内，取三次结果的平均值，作为该尺段的观测结果。
同时，每一尺段测量应记录温度一次，估读至0.5℃。
如此继续丈量至终点，即完成往测工作。
精密量距记录计算表
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（3）成果计算
将每一尺段丈量结果经过尺长改正、温度改正和倾斜改正改算成水平距离，并求总和，得到直线往测、返测的全长。
往、返测较差符合精度要求后，取往、返测结果的平均值作为最后成果。
1）尺段长度计算
根据尺长、温度改正和倾斜改正，计算尺段改正后的水平距离。
按精度要求的不同，直线定线分为：
目估定线
经纬仪定线
目估定线方法：
三、钢尺量距的一般方法
1．平坦地面上的量距方法
式中 n—整尺段数； l—钢尺长度（m）； q—不足一整尺的余长（m）。
钢尺量距时，一般还应由B点量至A点进行返测。
解：
2．倾斜地面上的量距方法
（1）平量法
A
B
D
l1
l2
l3
l4
A
B
D
l1
l2
l3
l4
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钢尺号码：No12 钢尺膨胀系数:125×10－5 钢尺检定时温度t0：20℃ 钢尺名义长度l0：30m 钢尺检定长度l′：30.005m 钢尺检定时拉力：100N
尺段编号
A-1
1-2
2-3
3-4
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前、后移动钢尺一段距离，同法再次丈量。
每一尺段测三次，读三组读数，由三组读数算得的长度之差要求不超过2mm，否则应重测。
如在限差之内，取三次结果的平均值，作为该尺段的观测结果。
同时，每一尺段测量应记录温度一次，估读至0.5℃。
如此继续丈量至终点，即完成往测工作。
精密量距记录计算表
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（3）成果计算
将每一尺段丈量结果经过尺长改正、温度改正和倾斜改正改算成水平距离，并求总和，得到直线往测、返测的全长。
往、返测较差符合精度要求后，取往、返测结果的平均值作为最后成果。
1）尺段长度计算
根据尺长、温度改正和倾斜改正，计算尺段改正后的水平距离。
按精度要求的不同，直线定线分为：
目估定线
经纬仪定线
目估定线方法：
三、钢尺量距的一般方法
1．平坦地面上的量距方法
式中 n—整尺段数； l—钢尺长度（m）； q—不足一整尺的余长（m）。
钢尺量距时，一般还应由B点量至A点进行返测。
解：
2．倾斜地面上的量距方法
（1）平量法
A
B
D
l1
l2
l3
l4
A
B
D
l1
l2
l3
l4
第四章距离测量和直线定线介绍
为了简化计算，在观测中可使中丝读数 v 等于仪器高 i或为比仪器高大或小的整米数， 如 i=1.430m, 可 使 中 丝 读 数 v=1.430m, 这 样 式 （4-11）中-v=0,则高差h=h´。
（二）视距测量的计算
视距测量计算可直接用普通函数计算器 按公式（4-10）和（4-11）计算出测站点至待 定点的水平距离、高差。也可用编程计算器 预先编制成程序进行计算。 D = D´cosα = k l cos2α (4-11) h = h´+ i – v = D tgα + i – v (4-12)
二、视距测量的观测与计算
（一）视距测量
1. 在测站点上安置经纬仪，量取仪器高i，记入手 簿。在另一个点上竖立标尺。 2. 盘左位置瞄准目标尺，读取下丝读数 a、上丝 读数b和中丝读数v。 3. 转动指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管 气泡居中，读取竖盘读数并记入手簿。 4. 倒转望远镜，用盘右位置瞄准标尺，重复2、3 步骤的观测和记录。称为一个测回。若精度要 求较高，可以增加测回数；若精度要求较低， 一般只用盘左观测半个测回。
D = (D´2-h2)1/2
(4-1)
D ' α
D = D´cosα B h
(4-2)
A
D
图4-3 斜量法
§4-2
视距测量
视距测量属于光学测距中的定角测距，它是 利用望远镜内十字丝平面上的上丝和下丝配合视 距尺，根据几何光学和三角学原理，可以同时测 定两点间的水平距离和高差。 此法具有操作方便、速度快、不受地形起伏 限制。但普通视距精度较低，测距时的相对精度 约为1/200～1/300。因此，常用于低精度的测量工 作。
端点尺
刻线尺钢尺皮尺花杆 Nhomakorabea测钎
工程测量第四章距离测量与直线定向 -
任务一 钢卷尺量距
第四章 距离测量与直线定向
传动系
学习目标: 1.了解光电测距的原理。 2.理解直线定线的方法,方位角和象限角的关系。 3.掌握钢卷尺量距一般方法和精密方法,视距测距的方法,坐标 方位角的推算等。
任务一 钢卷尺量距
1.1量距工具
距离丈量是使用钢卷尺、皮尺等丈量工具直接或间接地获取地面上两点 间水平距离的测量工作。 距离丈量的常用工具有钢卷尺、皮尺及辅助工具,如标杆、测钎、锤球等。 此外在精密的距离丈量中,还有弹簧秤和温度计以控制拉力和测定温度。
K=������Δ������ = 平均
1
������ 平均
=���1���
(4-2)
������
N越大,说明丈量结果的精度越高。不同的测量工作,对量距有不同的精 度要求。在平坦地区要达到1/3000,在地形起伏较大地区应达到1/2000, 在困难地区丈量精度不得低于1/1000。如果丈量的结果达到要求,取往 返丈量的平均值作为最后结果;如果超过允许限度,应返工重测,直到符合 要求为止。
任务一 钢卷尺量距
D=n·l+q(4-1)
图4-6 平坦地面距离丈量
任务一 钢卷尺量距
两人各持钢卷尺的一端沿着直线丈量的方向,前者称前尺手,后者称后尺 手。前尺手拿测钎与标杆,后尺手将钢卷尺零点对准起点,前尺手沿丈量 方向拉直尺子,并由后尺手定方向。后尺手同时将钢卷尺拉紧、拉平,准 确地对准起点,同时前尺手将测钎垂直插到尺子终点处,这样就完成了第 一尺段的丈量工作。两人同时举尺前进,后尺手走到插测钎处停下,量取 第二尺段,依此法量至终点。最后不足一整尺段的长度称为余尺长。直 线全长D可按下式计算
3.标杆(花杆、测杆) 标杆用木材、玻璃钢或铝合金制成,长2m或3m,直径3~4cm,用红、白油漆 交替漆成20cm的小段,杆底装有锥形铁脚以便插入土中,或对准点的中心, 作观测点觇标用,如图4-3a所示。
测量学课件(第四章,距离测量与直线定向)
间各自读出尺上读数，记录员将两个读 数分别记在手薄中。如前尺手读数为 29.430m，后尺手读数为0.058m，这一尺 段的长度为：
29.430m－0.058m＝29.372m
为了提高丈量精度，对同一尺段需丈量 三次。三次串尺丈量的差数，一般不超 过5mm，然后取平均值作为该尺段长度 的丈量结果。
§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 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。
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。
D L cos
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
•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：
4距离测量与直线定向 共31页
B
△y=yB-yA=-153.368m RAB= arctan △yAB =37054/01//
△XAB
因:△x<0;△y<0,故RAB位于第三象限,故 αAB=1800+RAB=37054/01//
土木工程测量 civil engineering survey `
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4.5 坐标方位角的计算
4.5.2 由已知点的坐标反算坐标方位角
例:如图示,已知A,B两点坐标分别为
xA=44482.652m;yA=23817.389m;
A
xB=44285.645m;yB=23664.021m.
计算直线AB的坐标方位角.
解: △x=xB-xA=-197.007m
钢尺分类：端点尺和刻划尺。
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钢卷尺
钢卷尺
钢卷尺
钢卷尺
4.1.1 直线定线(line alignment)
问题：量距时，当两点间距离小于钢尺长时，可用钢尺一 次量出，但若两点间距离超过钢尺整长时如何才能准确量取？
D AB Lco s L 2h2
L
B
α
D
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A h
4.2 视距测量
4.2.1 视准轴水平时的视距计算
土木工程测量 civil engineering survey `
f
d
m o
n
i
A
D
M
N
v
B
f
4.5.1 坐标方位角的推算
工程测量第四章--__距离测量与直线定向
第四章 距离测量与直线定向
§4.1 直线定向
§4.2 钢尺量距
§4.3 视距测量
§4.4 光电测距仪
§4.5 全站仪简介
§4-1直线定向
一、直线定向的概念： 测定直线与标准方向间的水平角度的工作称为。 二、标准方向的种类
2
标准方向有三种 真子午线方向（真北 ） 磁子午线方向（磁北 ） 坐标纵轴方向（坐标北）
4
247°20´
3
解：
1 = 46°＋180°－125°10´ = 100°50´ = 100°50´＋180°＋136°30´
α23 =α12＋180°－β2 α34 =α23＋180°＋β3
（417°20´－360°） = 417°20´ >360° = 57°20´ = 57°20´＋180°－247°20´ α45=α34＋180°－β4 = －10° <0° （－ 10°＋360°） = 350°
d f l p
f d l p
f D d f l f p
*
*
f D l f p f 令 K , c f 则有
p
D Kl c
式中 K——视距乘常数，通常K=100；
c ——视距加常数，常数c值接近零 。 故水平距离为
D Kl 100l
乙 甲
（2）经纬仪法定线 在A安臵经纬仪，对中、整平，十字丝竖丝瞄准另一 点B，固定照准部，然后望远镜往下打，指挥另一人在 视线上用测钎定点。 此法可用于一般量距和精密钢尺量距。
二、距离丈量 一般量距方法
一般量距方法 适用条件：当量距精度要求为1/2000～1/3000时采用。 定线方法：目测法或经纬仪法。 w当地面平坦时,可将钢尺拉平,直接量测水平距离; w对于倾斜地面，一般采用 “平量法” ; w当地面两点之间坡度均匀时也可采用“斜量法”. 1、平坦地面的距离丈量 丈量：在地面平坦量距，可将钢尺拉平、拉直、用力 均匀，并整尺段地丈量，要进行往返丈量。
§4.1 直线定向
§4.2 钢尺量距
§4.3 视距测量
§4.4 光电测距仪
§4.5 全站仪简介
§4-1直线定向
一、直线定向的概念： 测定直线与标准方向间的水平角度的工作称为。 二、标准方向的种类
2
标准方向有三种 真子午线方向（真北 ） 磁子午线方向（磁北 ） 坐标纵轴方向（坐标北）
4
247°20´
3
解：
1 = 46°＋180°－125°10´ = 100°50´ = 100°50´＋180°＋136°30´
α23 =α12＋180°－β2 α34 =α23＋180°＋β3
（417°20´－360°） = 417°20´ >360° = 57°20´ = 57°20´＋180°－247°20´ α45=α34＋180°－β4 = －10° <0° （－ 10°＋360°） = 350°
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f D d f l f p
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f D l f p f 令 K , c f 则有
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D Kl c
式中 K——视距乘常数，通常K=100；
c ——视距加常数，常数c值接近零 。 故水平距离为
D Kl 100l
乙 甲
（2）经纬仪法定线 在A安臵经纬仪，对中、整平，十字丝竖丝瞄准另一 点B，固定照准部，然后望远镜往下打，指挥另一人在 视线上用测钎定点。 此法可用于一般量距和精密钢尺量距。
二、距离丈量 一般量距方法
一般量距方法 适用条件：当量距精度要求为1/2000～1/3000时采用。 定线方法：目测法或经纬仪法。 w当地面平坦时,可将钢尺拉平,直接量测水平距离; w对于倾斜地面，一般采用 “平量法” ; w当地面两点之间坡度均匀时也可采用“斜量法”. 1、平坦地面的距离丈量 丈量：在地面平坦量距，可将钢尺拉平、拉直、用力 均匀，并整尺段地丈量，要进行往返丈量。
距离测量与直线定向
一条直线可按正反两个方向 来定向。按正方向定向的方 位角称为正方位角；否则称 为反方位角。
正反坐标方位角之间相差 180°
坐标方位角的推算（1）
β 为右角 β 为左角
坐标方位角的推算（2）
已知 A1 6103'，测得1 21115' ， 2 220 54' ， 试求其他各边的坐 标方位角。
¤ 子午线收敛角γ：过地面点的真子午线方向与中央 子午线之间的夹角。
¤ 坐标纵轴方向偏于真子午线方向以东，称东偏， γ取正值；否则取负值。
¤ A= α+ γ
正反坐标方位角
直线有方向，直线的方向是 相对的。如A、B两点间的直 线，若将AB作为正方向，则 BA就是反方向；也可将BA作 为正方向，那么AB就是反方 向。
第四章 距离测量与直线定向
钢尺量距
– 测量中的距离是指两点间水平距离，如果测 量的是倾斜距离，则需改化成水平距离。
– 钢尺量距分一般方法和精密方法。
直线定向
– 直线定向指确定直线与标准方向之间的 水 平角。
§4-1 钢尺量距
距离丈量的工具 钢尺量距的一般方法
– 直线的定线 – 量距方法
钢尺量距的精密方法 钢尺检定 钢尺量距的误差来源
表示直线方向的方法
方位角
–由标准方向的北端起，顺时针量至某直线所夹的水 平角，称为方位角。角值由0°— 360°。
真方位角A
–由真子午线北端起算的方位角，称为真方位角。
磁方位角Am
–由磁子午线北端起算的方位角，称为磁方位角。
坐标方位角α
–由坐标纵轴北端起算的方位角，称为坐标方位角。 –由于同一个高斯投影带内，各点的坐标纵轴方向相
§4-6 直线定向
标准方向的种类 表示直线方向的方法 几种方位角之间的关系 正反坐标方位角 坐标方位角的推算
正反坐标方位角之间相差 180°
坐标方位角的推算（1）
β 为右角 β 为左角
坐标方位角的推算（2）
已知 A1 6103'，测得1 21115' ， 2 220 54' ， 试求其他各边的坐 标方位角。
¤ 子午线收敛角γ：过地面点的真子午线方向与中央 子午线之间的夹角。
¤ 坐标纵轴方向偏于真子午线方向以东，称东偏， γ取正值；否则取负值。
¤ A= α+ γ
正反坐标方位角
直线有方向，直线的方向是 相对的。如A、B两点间的直 线，若将AB作为正方向，则 BA就是反方向；也可将BA作 为正方向，那么AB就是反方 向。
第四章 距离测量与直线定向
钢尺量距
– 测量中的距离是指两点间水平距离，如果测 量的是倾斜距离，则需改化成水平距离。
– 钢尺量距分一般方法和精密方法。
直线定向
– 直线定向指确定直线与标准方向之间的 水 平角。
§4-1 钢尺量距
距离丈量的工具 钢尺量距的一般方法
– 直线的定线 – 量距方法
钢尺量距的精密方法 钢尺检定 钢尺量距的误差来源
表示直线方向的方法
方位角
–由标准方向的北端起，顺时针量至某直线所夹的水 平角，称为方位角。角值由0°— 360°。
真方位角A
–由真子午线北端起算的方位角，称为真方位角。
磁方位角Am
–由磁子午线北端起算的方位角，称为磁方位角。
坐标方位角α
–由坐标纵轴北端起算的方位角，称为坐标方位角。 –由于同一个高斯投影带内，各点的坐标纵轴方向相
§4-6 直线定向
标准方向的种类 表示直线方向的方法 几种方位角之间的关系 正反坐标方位角 坐标方位角的推算
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倾斜 改正
例题：用尺长方程计算
测 量 学
钢尺实测A—B尺段（如图），测得长度l=29.896m,A、
B两点间高差h=0.272m,测量时的温度t=25.8°C,试求 A—B尺段的水平距离d。膨胀系数1.2510-5℃-1，全长 改正Δl=0.0025m,名义全长l0=30m
lt 30m 0.0025 m 1.25105 C 1 (t 200C) 30m
t
2 f
n 2 2 (n n)
1 1 D ct c 2 2 2f
1 D (n n) 2
n: 整周期数；
n :
不足一个周期的小数
光电测距的注意事项
(1) 防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。 (2) 严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。 (3) 仪器长期不用时，应将电池取出。 (4) 测线应离开地面障碍物一定高度，避免通过发热体 和较宽水面上空，避开强电磁场干扰的地方。 (5) 镜站的后面不应有反光镜和强光源等背景干扰。 (6) 应在大气条件比较稳定和通视良好的条件下观测。
难点
尺长方程 视距测量公式的推导
§4－1 钢尺量距
测 量 学
一、量距工具 钢尺是钢尺量距的主要工具， 尺的宽度约10—15mm，厚度 约 0.4mm 。长度有 20m 、 30m 、 50m等多种，常使用的有30m 尺和 50m 尺等。平时卷在盒 内或带手柄的金属尺架上， 故又称钢卷尺。分划以mm为 最小单位。
2）水平距离
D Kl cos 100 0.316 cos 32700m 31.490m
2 2
3）高差
h D tan i v 31.490m tan 327 1.400m 1.400m 1.900m
22/45
视距测量方法
测 量 学
瞄准B点，水平制动
A C B
指挥持杆人左右移动标杆
思考：可否利用水准仪定线？
2、钢尺普通量距
测 量 学
（1）平坦地面的测量（水平距离）
相对精度：（往测－返测）/距离均值， 不大于1/3000
SAB=n+Δl ，为整尺段长，Δl为余长
（2）倾斜地面的测量（倾斜距离）
测 量 学
将钢尺抬平
32/36
返回
§4.2 直线定向
确定直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。
真子午线方向
标 准 方 向
磁子午线方向 坐标纵轴方向
33/36
一、标准方向的分类
1、真子午线方向 通过地球表面某点的真子 午线的切线方向，称为该 点的真子午线方向。
真子午线的切线方向
P1
P2
34/36
真子午线方向 是用天文测量方 法或用陀螺经纬
测 量 学
电磁波传播速度为光速C，测定它在两点间的传播时间t， 以计算距离。 B 1 直接：脉冲式测距仪 D ct 方法 间接：相位式测距仪 2 A 1、脉冲式测距仪：直接测定光脉冲往返时间间隔获得距离
测距仪
D
反射棱镜
要使ΔD≤1cm，就要求Δt ≤6.7x10-11s，因受电子计时 器分辨率限制，精度低，常 用于远程测距。
用垂球将尺的末端投 影到地面，插上测钎 Δl
地面起伏情况
n+Δl L
往返测量的精度
K D往 D返 D平均 D 1 D平均 M
h α
D L2 h2 D L cos 坡度均匀情况
一般不大于1/3000
困难区不大于1/1000
（3）高低不平地面测量
测 量 学
注意：前后尺手同时抬高并拉紧尺子， 使成悬空并保持大致水平。
3）倾斜改正
l h h2 (0.2 7 2m) 2 0.0 0 1 2 m 2l 2 2 9.8 9 6m
4）A-B尺段水平距离
d l l d lt l h 29.900m
四、 钢尺量距的主要误差来源
测 量 学
钢尺本身误差（尺长改正误差）
拉力误差 温度误差 定线误差 倾斜改正误差 钢尺垂曲误差 风力影响
磁子午线方向 坐标纵轴方向
真北
真方位角（A）
磁方位角（Am）
D=Σdi
3、钢尺精密量距
测 量 学
相对精度可达：1/10000~1/40000 精密量距时采取的措施：
l 1.用检定过的钢尺； 2.经纬仪定线； α 3.钉尺段桩，逐段量测(3次/段）； D 4.施加固定拉力(弹簧秤）； 5.测定温度（温度计估读到0.5 ℃ ）； 6.水准仪测定尺段高差（桩顶）； 7.对量距结果施加三项改正数： D l ld lt lh
§4－2 视距测量
测 量 学
一、视距测量的基本原理
1. 视准轴水平时的视距公式 2. 视准轴倾斜时的视距公式
二、视距测量方法
1. 观测方法 2. 计算方法
三、视距测量的主要误差来源
§4－2 视距测量
测 量 学
一、视距测量的基本原理 利用视距丝和水准尺测定水平距离和高差，精度约为 1/200~1/300。不受地形限制，便捷，用于碎步测量。 视距丝：经纬仪或者水准仪的十字丝平面内，与横丝 平行且上下等间距的两根短丝.
观测误差
外界条件的影响
§4－3 光电测距
测 量 学
一、光电测距概述 二、光电测距的基本原理 三、光电测距仪及其使用
§4－3 光电测距
测 量 学
一、光电测距概述：
用电磁波作为载波传输测距信号以测量两点间距 离的一种方法。 优点：扩大测程，提高精度，作业速度快，几乎 不受地形条件限制。 分类： 1）按照测程分：短程（测程在3km以内）；
高斯平面直角坐标系 P2 P1 y x
o
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二、直线方向的表示方法
1、方位角
1）方位角的定义 从直线起点的标准方向 北端起，顺时针方向量至直 线的水平夹角，称为该直线 的方位角；其角值范围为 0°~ 360°。
标准方向北端 2 2
方位角
2 2 1 2 2
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标 准 方 向
真子午线方向
1. 观测方法
1)在测站上安置经纬仪，量取仪器高 i。 2)在测点上立尺（水准尺）。 3)用望远镜照准水准尺读上、中、下丝读数，应估读 至毫米，用上下丝读数计算尺间隔 l，中丝读数 v, 4) 中丝位置不变，使竖盘指标水准管气泡居中（若竖 盘指标自动补偿，无需此操作），读竖盘读数一 并记录，计算竖直角α 。
A
b B
b´ v
h
D
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例题：如上图，在A点量取经纬仪高度i=1.400m，望远
镜照准B点标尺，中丝、上丝、下丝读数分别为v=1.400m， b=1.242m，a=1.558m，α=3°27′00″´,试求A、B两点 间的水平距离和高差。 解：1）尺间距
l a b (1.558 1.242)m 0.316m
操作误差
外界条件影响
测 量 学
五、钢尺的维护
钢尺易生锈，工作结束后，用软布擦去尺上 的泥和水，涂上机油，以防生锈； 钢尺易折断，钢尺出现卷曲，不可用力硬拉； 在车辆多的地区，严防尺被车辆压过而折断； 不准将尺子沿地面拖拉，以免磨损尺面刻划； 收卷钢尺，顺时针方向转动钢尺摇柄，不可 逆转，以免折断钢尺。
D1
D
1 l cot kl 2 2
D2
D k l
测站至立尺点的高差：
视距间隔
仪器高
中丝读数
h=i-v
2、视准轴倾斜时的距离和高差公式 原理：
如图
aoa bob aao 90 2 bbo 90 2
S a´ o
α
a
记 l ab, l ab 则
A
B
2、相位式测距仪
测 量 学
间接测定测距仪发 出的一种连续的调 制光波在测线上往 返传播所产生的相 位变化来计算距离。
激光器 调制器
发射正弦波 或余弦波
测 量 学
=fΔt
电磁波反射、 接收
鉴相器 距离显示
距离计算：
测 量 学
t＝1／f λ=ct=c/f
光速: c=λf=λ/t
=fΔt
标杆 测钎
A
SAB=n+Δl 为整尺段长 Δl为余长
B
Δl
测 量 学
（1）目测定线
当2点之间的距 离大于尺长或地形 起伏大时，需要进 行直线定线，目测 定线用于普通量距
目测定线
过高地定线
（2）经纬仪定线：用于精密量距
测 量 学
（A、B两点在一条直线，确定C点，使A、B、C三点一线）
中程（测程3--15km）； 远程（测程15--100km）。
测 量 学
2）按测距方式分： 脉冲式； 相位式； 脉冲—相位式（上述两种的结合）。 3）按载波分 微波测距仪 激光测距仪 红外光测距仪 4）按精度分为 1（<5mm)、2(5-10mm)、3(11-20mm)级
二、光电测距的基本原理：
仪器：经纬仪（或水准仪）和水准尺
l D f
a
仪器设计时使
k
a l f D
f f 100 (即 2000 秒 34.38分) D l k l 100 l a a
1. 视准轴水平时的视距公式
测 量 学
水准尺越远，尺 间隔 l 就越大
l1
i
l2
v2 h2 h1
v1
d l ld lt lh
解：1）尺长改正
l d l 0.0025 l( 29.896) m 0.0025 m l0 30