高等测量学 教学课件 作者 姜晨光 主编 方绪华 王尤选 副主编第4章 距离测量.ppt

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1、第4章距离测量4.1钢尺鉴定与钢尺量距测量上要求的距离是指两点间的水平距离(简称平距),若测得的是倾斜距离(简称斜距)还须将其改算为平距。距离测量的方法很多,按所用测距工具的不同有钢尺量距、视距测量、电磁波测距、等。视距测量精度很低,一般只能达到1/100~1/300的精度,只能用于距离的大概估测及低精度的大比例尺地形图测绘。在经济发达和较发达国家(或地区)的测绘科学领域钢尺量距已被电磁波测距替代,因此,目前钢尺量距仅用于短距离(50m以内)的、精度要求不太高(1/2000~1/6000)的丈量工作。4.1.1钢尺量距设备与工具钢

2、尺量距就是利用具有标准长度的钢尺直接量测两点间距离的工作,按丈量精度的不同可分为普通量距和精密量距。普通量距是指精度在1/6000左右的钢尺量距,精密量距是指精度在1/15000左右的钢尺量距。图4-1-1钢尺图4-1-2钢尺的零点位置图4-1-3花杆与测钎图4-1-4弹簧秤与温度计4.1.2钢尺的长度鉴定钢尺两端点刻划线间的标准长度称为钢尺的实际长度,钢尺尺面注记的长度(20m、30m、50m等)称为钢尺的名义长度,这两个长度在钢尺出厂时就有很小的差值,钢尺经过一段时间的使用,其长度也会发生微小的变化,使钢尺实际长度与名义长度不

3、相等。若用这样的钢尺丈量距离,每量一整尺长,就会使量得的结果包含一定的系统差值,而且这种差值具有累积性。因此,为使距离丈量有较高的精度,除了要掌握好量距的方法以外还必须进行钢尺长度的鉴定(我国规定钢尺鉴定时应对钢尺施加100N的拉力,因此100N称为钢尺量距的标准拉力),通过鉴定求出的尺长改正数改正丈量的长度。钢卷尺通过鉴定后会得到一个尺长方程式,即4.1.3钢尺量距的主要工序4.1.3.1直线定线直线定线的方法通常有目估定线和仪器定线(借助经纬仪、电子全站仪、水准仪、等测绘仪器)2种。直线定线分段点的基本要求可概括为4点,即相邻

4、分段点间的空间直线距离应略小于钢卷尺的最大量程(短半米左右);相邻分段点间的空间连线上不能有不可动障碍物(比如地面起伏的土丘,若有则必须在不可动障碍物的最高点增加一个分段点);分段点处的地面要硬以确保分段木桩钉入后的稳定性;分段点的位置应便于量距。4.1.3.2分段丈量(1)普通量距的分段丈量方法普通量距分平坦区量距和倾斜地面量距2种情况。图4-1-6平坦地面的距离丈量图4-1-7倾斜地面距离丈量(2)精密量距的分段丈量方法丈量过程一般需5人配合,应使用鉴定过的基本分划为毫米的钢尺。每个分段的丈量主要有以下5个过程组成。1)测定待

5、量分段两个木桩顶间的高差h1。2)丈量待量分段斜距3次。3)再次测定待量分段两个木桩顶间的高差h2。4.1.3.3精密量距的最终数据处理4.1.4钢尺丈量的误差分析钢尺距离丈量时往返丈量的两次结果一般不完全相等,这说明丈量中不可避免地存在误差。为保证丈量所要求的精度,必须了解距离丈量中的主要误差源,并采取相应的措施消减其影响。钢尺距离丈量的误差可概括为以下7点。(1)尺长误差;(2)温度变化误差;(3)拉力误差;(4)钢尺不水平误差;(5)定线误差;(6)风力影响误差;(7)其它误差。4.2电磁波测距电磁波就是振荡的电磁场在空间由

6、近及远的传播。电磁波的种类很多,无线电波和光波都是电磁波。用电磁波作为载波来测量距离的仪器叫做电磁波测距仪。按其载波可分为微波测距仪和光电测距仪(电子测距仪)两大类,微波测距仪精度较低不能用于测绘科学领域,因此,人们也将能用于测量的电磁波测距仪称为光电测距仪,光电测距仪包括红外测距仪和激光测距仪2类。与钢尺量距的繁烦和视距测量的低精度相比,光电测距具有测程长、精度高、操作简便、自动化程度高的特点。目前光电测距仪的最高测距精度可达±(0.1mm+0.1mm/km)。4.2.1光电测距仪的测距原理脉冲法测距过程是由测距仪发出的光脉冲经

7、反射棱镜反射后又回到测距仪而被接收系统接收,通过测出这一光脉冲往返所需时间间隔t求得距离D。相位法测距是通过测量连续的调制光波在待测距离上往返传播所产生的相位变化来间接测定传播时间从而求得被测距离的4.2.2光电测距仪测距成果的数据处理测距仪测得初始斜距值后还需加上仪器常数改正、气象改正和倾斜改正等后才能求得水平距离。4.2.3光电测距仪的标称精度4.2.4光电测距仪测距值的归算4.2.5手持式激光测距仪目前,人们习惯将光电测距仪与电子经纬仪集成在一起的(即构成电子全站仪,亦即将光电测距仪变成电子全站仪的一个部件),单独用于测距的

8、光电测距仪已非常罕见,只在计量领域、超级精度距离测量或短距测量中会看到,计量领域和超级精度距离测量采用的光电测距仪一般都非常笨大,短距测量采用的光电测距仪一般都非常小巧(手持式激光测距仪就是目前最常见、使用最普遍的光电测距仪,国外发达或较发达国家或

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