钢尺量距计算
建筑工程测量课件-距离测量与直线定向
第三节 电磁波测距
二、红外测距仪的基本构造
1.红外测距仪 图3-8为D3030E/D2000型红外测距仪，它的单棱镜测 程为1.5~1.8km，三棱镜测程为2.5~3.2km，测距标准 差为± (5+3X10-6D)mm。
2.棱镜反射镜 棱镜反射镜(简称棱镜)用红外测距仪测距时，棱镜是不可或 缺的合作伙伴。 构成反射棱镜的光学部分是直角光学玻璃锥体，它如同在正 方体玻璃上切下的一角，如图3-9所示。图中ABC为透射面， 呈等边三角形;另外三个面ABD, BCD和CAD为反射面，呈 等腰直角三角形。反射面镀银，面与面之间相互垂直。这种 结构的棱镜，无论光线从哪个方向人射透射面，棱镜必将人 射光线反射回人射光的发射方向。所以测量时，只要棱镜的 透射面大致垂直于测线方向，仪器便会得到回光信号。
第一节 钢尺量距
(3)钢尺倾斜和垂曲误差。在高低不平的地面上采用钢尺水 平法量距时，钢尺不水平或中间下垂而成曲线时，都会使量 得的长度比实际长度要大。因此丈量时必须注意钢尺水平。 (4)定线误差。丈量时钢尺没有准确地放在所量距离的直线 方向上，使所量距离不是直线而是一组折线，造成丈量结果 偏大，这种误差称为定线误差。 (5)拉力误差。钢尺在丈量时所受到的拉力应与检定时拉力 相同。 (6)丈量误差。丈量时在地面上标志尺端点位置处插测钎不 准，前、后尺手配合不佳，余长读数不准等都会引起丈量误 差，这种误差对丈量结果的影响可正可负，大小不定。
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第二节 视距测量
三、视距测量误差
1.读数误差 2.标尺倾斜误差 3.视距乘常数K的误差 4.外界条件的影响
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第三节 电磁波测距
一、光电测距仪的基本原理
如图3-7所示，光电测距仪通过测量光波在待测距离D上往返 传播一次所需要的时间t2D，依下式来计算待测距离D。
《测量学》第5章距离测量
距离测量是传统测量的三种基本测量工作之一， 导线测量、碎部点测量等一般需要进行距离测量。 传统距离的测量方法有钢尺量距、光电测距仪测距 和光学视距法测距等。
《测量学》第5章距离测量
5.1 钢尺量距
5.1.1 量距的工具
1. 钢尺
• 钢尺分划类型 • 零分划位置
《测量学》第5章距离测量
钢尺长度尺长会随着拉力的变化而改变，如果 测量时拉力不等于标准拉力，也会产生长度误差：
lP
P •l EA
例，某钢尺长30m，标准拉力是10kg，弹性模量 为2×106kg/cm2，其横截面积为0.03cm2，测量时 拉力为20kg，则拉力产生的长度误差为
lp E p•lA 2 16 2 k 0 k /g c 0 g 1 2 m k 0 0 .0 g c3 2 m 3m 0 0 .0m 05
《测量学》第5章距离测量
1 定线误差
ldll222l2l2
《测量学》第5章距离测量
例：使用30米钢尺量距时，如果测量某尺段时， 尺端两端的定向误差均为0.2米，定向误差引起的距 离误差为:
22 20.22
ll
2.6m 7 m 30
当尺长为50米，为使定线误差产生的量距误差小 于1/10000时，应使ε≤0.3536m
2. 其它工具
《测量学》第5章距离测量
5.1.2 直线的定线
要点：
甲在A点后1米左右处指挥，甲从在A点沿标杆的同一侧 看到A、2、B三支标杆成一条线为止。
两点间定线，一般应由远到近，即先定1点，再定2点。 乙所持标杆应竖直，利用食指和姆指夹住标杆的上部，稍 微提起，利用重心使标杆自《测然量学》竖第5章直距离。测量
如果钢尺长为50m，其它条件同上，则拉力产生 《测量学》第5章距离测量
工程测量4距离测量
1.电磁波测距技术发展简介
A
B
反光镜 Reflecting Prism
(Reflector)
反射棱镜
Polemounted
Rotatable
Tribrachmounted
1.1 测距仪分类
按测距方式分
−脉冲式，以激光作光源 −相位式，以红外光作光源，近来还出现了以微波
4. 全站仪具有如下特点
博飞
Leica
Leica
Topcon
Nikon
4 实训室现有全站仪认识
苏一光 RTS612
1、仪器结构 该全站仪采用红外光测距装置，采用棱镜反射、反射片 反射。配备了普通光学气泡、屏幕显示电子气泡和激光 对中器，微动螺旋和制动螺旋同轴，竖盘指标自动补偿， 其他结构和电子经纬仪相同。
土木工程测量
§4 距离测量
§4 距离测量
§4.1 钢尺量距 §4.2 视距测量 §4.3 电磁波测距
一般介绍
在工程测量中使用三种距离：
− 斜距（slope distance）
− 水平距离（horizontal distance）
− 垂直距离或高差（vertical distance, height difference)
b)设A、B两点互相通视，要在A、B两点的直线上 标出分段点1、2点。
c) 两点间定线，一般应由远到近，即先定1点， 再定2点。
d) 定线时，乙所持标杆应竖直，利用食指和 姆指夹住标杆的上部，稍微提起，利用重 心使标杆自然竖直。此外，为了不挡住甲 的视线，乙应持标杆站立在直线方向的左
侧或右侧。
3．平坦地面的距离丈量
距离测量（钢尺、测距仪原理）
距离测量(钢尺、测距仪原理)一、钢尺量距城市一、二级导线边长，也可采用钢尺量距，钢尺量距还可用手测图，放线，房屋面积丈量等工作。
1．技术要求一、二级导线边长采用钢尺量距时，一般使用30m或如50m76的刻有毫米分划的钢带尺，加弹簧秤往、返丈量。
在乎坦地区采用铺地丈量，地面起伏不平时则悬空丈量。
钢尺必须进行检定。
丈量的边长应加倾斜、温度和尺长改正，若测区高程在100m以上时，还需进行投影改正。
普通钢尺量距的主要技术要求见表3—5。
表3-5普通钢吃量距的主要技术要求2．钢尺检定钢尺检定一般在校尺场上进行，检定时按外业量距的作业方法进行丈量，用较尺场上的120m长的基线检定钢尺时，应往返丈量各三次，用240m的基线检定钢尺时，应往返丈量各两次。
各次的距离较差不大于11100000。
丈量时，每尺段错动尺三次读数，估读至0．5mm。
钢尺检定的周期不应超过三个月，当一个测区开始和结束时，或尺子受外力影响或温度变化较大时，均应重新检定钢尺。
钢尺检定计算见示例表3—6。
外业量距手簿和高差观测手簿从略。
钢尺检定的精度评定可按下列各式计算：检定时基线丈量的平均值中误差No为：各式中：n－单程丈量的次数；v－检定时基线丈量的平均值和单程丈量距离的较差；M基—基线长度L基的中误差；L—钢尺的尺长。
量距导线作业用的钢尺，须进行检定，检定相对中误差超过1／50000。
3．量距方法(1)定线将经纬仪安置在待量边的一端点，照准另一端点目标，然后指挥定线人员沿着待量边方向线分段，每尺段长度应略短于钢尺全长，分段点横向偏离方向线不得超过5厘米。
如若在沥青或水泥路面上可贴画有十字线的白胶布(或白纸)作为分段点标志，若在松软的土质地面上则应打入木桩作为标记，测线方向地面有起伏时，应进行悬空丈量，此线分段点应架设轴杆架或打入高木桩。
第四章 距离测量和直线定向
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
任务 1.2.3 距离测量
v 1m 2 2 f cp
此时，时标脉冲的个数就是待测距离的米数。
3、相位法测距原理
（1）相位法测距的基本原理 测定仪器发出的连续正弦信号在被测距离上往返传播所产 生的相位差，并根据相位差求得距离。
v, t D
信 号 处 理
测距仪
发射系统
接收系统
v, t D
反射器
A
D
B
1 D (n ) 2
光波测距仪（AGA2A-1952）
激光测距仪
利用激光做为载波，由于激光具有方向性强、亮度高、单 色性和相干性好等优点，激光测距仪具有测程远、精度高，可 昼夜观测。 以AGA-8型为代表的激 光测距仪，曾在我国天文大 地网和特级导线中得到广泛 应用。
AGA8激光测距仪
红外测距仪
以半导体激光器和发光管为光源，再配备电子设备，具有自 动数字测相功能，体积小、重量轻、功耗低、测程远，精度高（ 5mm+3×10-6· D）等优点，可与经纬仪组合使用，在工程测量中有 着广泛地用。
3、内业成果整理。 丈量精度用“相对误差”来衡量
K 1 D平均 D往 D返
要求：一般量距 平坦 ≤1/3000，山区≤1/1000。
量距工具
辅助工具
锤球
1、直线定线
当地面两点距离过长或地形起伏较大时，为了便于量距，需
要在两点连线方向上标定若干点，这项工作称为直线定线。
（1）目估定线
直线定线一般应由远及近，即先定出1点再定出2点。
S
电文中含有卫星的位置信息。地面 监测站时刻监测卫星，测出二
ρ3
ρ1 ρ2 P1 P2
者之间的距离，然后由地
P3
面已知点的坐标交会 出卫星的位置。
钢尺量距的一般方法(精)
2
钢尺量距
钢尺量距的一般方法
平坦地面上的量距方法
⑷为防止错误和提高测量精度，需要往、返各丈量一次。同法，由B→A进 行返测，得到D返。注意：返测时应重新进行定线。
3．内业
⑴计算往、返测平均值。 D平均 取往、返测距离的平均值作为直线AB最终的水平距离。
4
K
0.04 1 130.00 3250
钢尺量距
钢尺量距的一般方法
倾斜地面的距离丈量 （1）平量法 如果地面起伏不大时，可将钢尺拉平进行丈量。 （2）斜量法 当倾斜地面的坡度比较均匀或坡度较大时，可用. （1）平量法
如图，丈量由A向B进行，后尺手立于 A点，指挥前尺手将尺拉在AB方向线上， 后尺手将尺的零点对准A点，前尺手将尺子 抬高并目估使尺子水平，然后用垂球将尺 的某一刻划投于地面上，插以测钎。
解：
DAB nl q 4 30 m 9.98 m 129.98 m
1 1 Dav ( DAB DBA ) (129.98 m 130.02 m) 130.00 m 2 2
DBA nl q 4 30 m 10.02 m 130.02 m
D AB D BA Dav 129.98 m 130.02 m 130.00 m
⑴后尺手手持一测钎并持尺的零点端位于A点，前尺手携带一束测钎，同时手 持尺的末端沿AB方向前进，到一整尺段处停下。 ⑵由后尺手指挥，使钢尺位于AB方向线上，这时后尺手将尺的零点对准A点，两 人同时用力将钢尺拉平，前尺手在尺的末端处插一测钎作为标记，确定分段点。 ⑶然后，后尺手持测钎与前尺手一起抬尺前进，依次丈量第二、第三、……第n 个整尺段，到最后不足一整尺段时，后尺手以尺的零点对准测钎，前尺手用钢尺 对准B点并读数q，则AB两点之间的水平距离为： n——整尺段数(即后尺手手中的测钎数)； l——钢尺的整尺长度(m)； q——不足一整尺段的余长（m）。
钢尺量距
第一节钢尺量距一、量距的工具1．钢尺钢尺是用薄钢片制成的带状尺，可卷入金属圆盒内，故又称钢卷尺。
尺宽约10～15mm，长度有20m、30m和50m等几种。
根据尺的零点位置不同，有端点尺和刻线尺之分。
钢尺的优点：钢尺抗拉强度高，不易拉伸，所以量距精度较高，在工程测量中常用钢尺量距。
钢尺的缺点：钢尺性脆，易折断，易生锈，使用时要避免扭折、防止受潮。
2．测杆测杆多用木料或铝合金制成，直经约3cm、全长有2m、2.5m及3m等几种规格。
杆上油漆成红、白相间的20cm色段，非常醒目，测杆下端装有尖头铁脚，便于插入地面，作为照准标志。
3．测钎测钎一般用钢筋制成，上部弯成小圆环，下部磨尖，直径3～6mm，长度30～40cm。
钎上可用油漆涂成红、白相间的色段。
通常6根或11根系成一组。
量距时，将测钎插入地面，用以标定尺端点的位置，亦可作为近处目标的瞄准标志。
4．锤球、弹簧秤和温度计等锤球用金属制成，上大下尖呈圆锥形，上端中心系一细绳，悬吊后，锤球尖与细绳在同一垂线上。
它常用于在斜坡上丈量水平距离。
弹簧秤和温度计等将在精密量距中应用。
二、直线定线水平距离测量时，当地面上两点间的距离超过一整尺长时，或地势起伏较大，一尺段无法完成丈量工作时，需要在两点的连线上标定出若干个点，这项工作称为直线定线。
按精度要求的不同，直线定线有目估定线和经纬仪定线两种方法。
现介绍目估定线方法：如图4-5所示，A 、B 两点为地面上互相通视的两点，欲在A 、B 两点间的直线上定出C 、D 等分段点。
定线工作可由甲、乙两人进行。
（1）定线时，先在A 、B 两点上竖立测杆，甲立于A 点测杆后面约1～2m 处，用眼睛自A 点测杆后面瞄准B 点测杆。
（2）乙持另一测杆沿BA 方向走到离B 点大约一尺段长的C 点附近，按照甲指挥手势左右移动测杆，直到测杆位于AB 直线上为止，插下测杆（或测钎），定出C 点。
（3）乙又带着测杆走到D 点处，同法在AB 直线上竖立测杆（或测钎），定出 D 点，依此类推。