第4章 距离测量

(1) 视准轴水平时的视距计算公式 在经纬仪或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称为视距丝。由于上、下视距丝 的间距固定，因此从这两根视距丝引出去的视线在竖 直面内的夹角也是一个固定的角度。 D=100（a-b)
§4.4 电磁波测距 (electro-magnetic distance measuring，简称 EDM)
5、 钢尺量距的误差分析及注意事项 1) 钢尺量距的误差分析 钢尺量距的主要误差来源有下列几种： ① 尺长误差 如果钢尺的名义长度和实际长度不符，则产生尺长误差。尺长 误差是积累的，丈量的距离越长，误差越大。因此新购置的钢 尺必须经过检定，测出其尺长改正值。 ② 温度误差 钢尺的长度随温度而变化，当丈量时的温度与钢尺检定时的标 准温度不一致时，将产生温度误差。按照钢的膨胀系数计算， 温度每变化1℃，丈量距离为30m时对距离影响为0.4mm。 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要大。因此丈量 时必须注意钢尺水平，整尺段悬空时，中间应有人托住钢尺， 否则会产生不容忽视的垂曲误差。

(4)显示窗显现"*"后，按测量键，发生短 促音响，表示正在进行测量，显示测T记 号，不断闪烁，测量结束时，又发生短 促音响，显示测得斜距; (5)初次测距显示后，继续进行距离测量 和斜距数值显示，直至再次按测量键， 即停止。 (6)如果要进行跟踪测距，则在按下电源 开关键后，再按测距模式键，则每0.3秒 显示一次斜距值(最小显示单位为cm)， 再次按测距模式键，则停止跟踪测量; (7)当测距精度要求较高时，则测距同时 应测定气温和气压，以便进行气象改工。

④GPS测量是利用两台GPS接收机接收空间轨 道上4颗卫星发射的精密测距信号，通过距离空 间交会的方法解算出两台GPS接收机之间距离。
§4.2 钢尺量距
一、 量距工具 1) 钢尺(steel tape) 钢尺是用钢制成的带状尺，尺的宽度约 10～15 mm，厚度约0.4mm，长度有20 m、30 m、50 m等几种。
1、 目测定线 目测定线适用于钢尺量距的一般方法。 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。 先在A、B点上竖立标杆，甲站在A点标杆后约一米处， 指挥乙左右移动标杆，直到甲从在A点沿标杆的同一 侧看到A、1、B三支标杆成一条线为止。
同法可以定出直线上的其他点。两点间 定线，一般应由远到近，即先定1点，再 定2点。 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。
4、 钢尺量距的精密方法 用一般方法量距，其相对误差只能达到 1/1000~1/5000，当要求量距的相对误差更小 时，例如1/10000~1/40000，这就要求用精密 方法进行丈量。 精密方法量距的主要工具为：钢尺、弹簧秤、 温度计、尺夹等。其中钢尺必须经过检验， 并得到其检定的尺长方程式。
一、基本原理
光电测距的基本工作原理是: 已知光速c，测定它在两点间的传播 时间t，以计算距离。 D = ct/2

二、 红外测距仪 红外测距仪按其照准目标的方式可以分成带望远镜和不带望远镜 的两种。 下图是南方测绘公司生产的ND3000红外相位式测距仪， 它自带望远镜，望远镜的视准轴、发射光轴和接收光轴同轴， 有垂直制动螺旋和微动螺旋，可以安装在光学经纬仪上或电子经 纬仪上。
3.距离测量 （1）用经纬仪目镜中的十字丝中心瞄准 目标点上的砚牌中心，读竖盘读数，计 算垂直角。 （2）将测距仪上、下转动，使目镜的十 字丝中心对准棱镜中心，左、右方向如 果不对准棱镜中心，调整支架上的水平 方向调节螺旋，使其对准; （3）开机，主机发射的红外光经棱镜反 射回来，若仪器收到足够的回光量，则 显示窗下显示。
三、测距仪的使用 1.仪器操作部件 由于各种型号的测距仪的结构不同，其操作部件也有 差异，使用时，应按照说明书操作。 2.仪器安置 （1）在测站点上安置经纬仪，其高度应比单纯测角度 时低约25cm; （2）从仪器箱中取出测距仪主机，将支架座上的插孔 对准经纬仪支架上的插栓，放上测距仪主机后用制紧 螺旋固紧; （3）将电池盒装人主机底部的电池夹内，按下电源开 关键(再按一下为关)，显示窗内显示。 （4）在距离的另一端安置反射棱镜，用基座上的光学 对中器对中，整平基座，使砚牌面对准测距仪所在方 向。
第4章
§4.1 概述
距离测量
距离测量方法有钢尺量距、视距测量、电磁波测 距和GPS测量。

①钢尺量距是用钢卷尺沿地面直接丈量距离； ②视距测量是利用经纬仪或水准仪望远镜中的 视距丝及视距标尺按几何光学原理进行测距；

பைடு நூலகம்
③电磁波测距是用仪器发射并接收电磁波，通 过测量电磁波在待测距离上往返传播的时间解 算出距离；

测距时，测距仪瞄准棱镜测距，经纬仪瞄准棱镜测量竖 直角； 可以计算出水平距离和高差。 下图为与仪器配套的棱镜对中杆与支架，它用于放样测 量非常方便。
下图是徕卡公司生产的DI1000红外相位式测距仪， 它不带望远镜，发射光轴和接收光轴是分立的， 仪器通过专用连接装置安装到徕卡公司生产的光学经纬仪或电子经纬仪上。 测距时，当经纬仪的望远镜瞄准棱镜下的照准觇牌时， 测距仪的发射光轴就瞄准了棱镜， 即可计算出水平距离和高差。

2) 倾斜地面的距离丈量 ① 平量法 沿倾斜地面丈量距离，当地势起伏不大时，可将钢尺拉平丈量。 丈量由A点向B点进行，甲立于A点，指挥乙将尺拉在AB方向线上。 甲将尺的零端对准A点，乙将钢尺抬高，并且目估使钢尺水平，然 后用垂球尖将尺段的末端投影到地面上，插上测钎。 若地面倾斜较大，将钢尺抬平有困难时，可将一个尺段分成几个小 段来平量，如图中的ij段。
§4.3 视距测量 视距测量是一种间接测距方法 它利用望远镜内十字丝分划板上的视距丝及 刻有厘米分划的视距标尺(地形塔尺或普通水 准尺)，根据光学原理可以同时测定两点间的 水平距离和高差； 其中测量距离的相对误差约为1/300，低于钢 尺量距； 测定高差的精度低于水准测量和三角高程测 量； 视距测量广泛用于地形测量的碎部测量中。
(1) DI1000的主要技术指标 1) 测程：800m(单棱镜) 1600m(三棱镜) 2) 标称精度：正常测距为 (5mm+5ppm) 跟踪测距为 (10mm+5ppm) 3) 测量时间：正常测距 4.5s~10s 跟踪测距 初始测距3s，以后每次测距0.3s 4) 显示：带有灯光照明的7位数字液晶显示 5) 工作温度范围：-20℃~+50℃ 储存温度范围：-40℃~+70℃

四、光电测距仪使用注意事项 (1) 红外测距仪是使用镍镉可充电电池作为供电 电源， 由于镍镉电池具有记忆效应，所以一定要确 认电池的电量已经全部用完后才可以充电，否 则电池的容量会逐渐减小而损坏电池； (2) 光电测距仪属于精密贵重仪器，运输、携带、 装卸、操作过程中都必须十分小心。运输和携 带中要防震、防潮，装卸和操作中要注意连接 牢固、 电源插接正确、严格按操作程序使用仪器， 搬站时必须将仪器装箱。
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。丈量30m的距离，当偏 差为0.25m时，量距偏大1mm。 ⑤ 拉力误差 钢尺在丈量时所受拉力应与检定时的拉力相同。若 拉力变化2.6kg，尺长将改变1mm。 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。在 丈量中要尽力做到对点准确，配合协调。

电磁波测距是用电磁波(光波或微波)作为 载波，传输测距信号，以测量两点间距离 的一种方法。

EDM具有测程长、精度高、作业快、工 作强度低、几乎不受地形限制等优点。
电磁波测距仪按其所采用的载波可分为： ①用微波段的无线电波作为载波的微波测距仪； ②用激光作为载波的激光测距仪； ③用红外光作为载波的红外测距仪， 后两者又统称为光电测距仪。 微波和激光测距仪多属于长程测距，测程可达 60km，一般用于大地测量， 而红外测距仪属于中、短程测距仪(测程为 15km以下)，一般用于小地区控制测量、地形 测量、地籍测量和工程测量等。
钢尺有卷放在圆盘形的尺壳内的，也有卷放在金
属尺架上的，如下图所示。钢尺的基本分划为厘 米，在每厘米、每分米及每米处印有数字注记。
根据零点位置的不同，钢尺有端点尺和 刻线尺两种。端点尺是以尺的最外端作 为尺的零点，如下图a所示；刻线尺是以 尺前端的一刻线作为尺的零点，如下图b 所示。
2) 其它辅助工具 测钎：测钎用 于标定尺段 标杆：标杆用 于直线定线 垂球：垂球用 于在不平坦地 面丈量时将钢 尺的端点垂直 投影到地面
精密量距时还需要 弹 簧 秤 ： 弹簧秤 用于对 钢 尺施加 规定的拉力 温度计:温度计用 于测定 钢 尺量距 时的温 度 ，以便 对钢尺 丈 量的距 离施加温度改正 尺夹:尺夹用于安 装在钢 尺 末端 ， 以方便 持 尺员稳 定钢尺。
二、直线定线
地面上两点之间距离较远时，用卷尺 一次(一尺段)不能量完，这时，就需要在 直线方向上标定若干点，使它们在同一 直线上，这项工作称为直线定线。 一般情况下，可用标杆目测定线，对 于较远距离，需用经纬仪来定线。直线 定线还包括延长某一直线。

2、 经纬仪定线
经纬仪定线适用于钢尺量距的精密方法。 设A、B两点互相通视，将经纬仪安置在 A点，用望远镜纵丝瞄准B点，制动照准 部，望远镜上下转动，指挥在两点间某 一点上的助手，左右移动标杆，直至标 杆像为纵丝所平分。 为减小照准误差，精密定线时，可以用 直径更细的测钎或垂球线代替标杆。