测距仪测距误差可表示为课件.ppt

1、第四章第四章 距离测量与直线定向距离测量与直线定向 第一节第一节 钢尺量距钢尺量距 第二节第二节 视距测量视距测量 第三节第三节 光电测距光电测距 第四节第四节 直线定向直线定向 第五节第五节 罗盘仪测定磁方位角罗盘仪测定磁方位角 第一节第一节 钢尺量距钢尺量距测量直线的距离和方向，是测量的基本工测量直线的距离和方向，是测量的基本工作之一。距离丈量是运用钢尺、皮尺等丈作之一。距离丈量是运用钢尺、皮尺等丈量工具直接或间接地获取地面上两点间水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。直接法有：用钢尺、平距离的测量工作。直接法有：用钢尺、皮尺、因瓦尺、光电测距；间接法有：视皮尺、因瓦尺、

2、光电测距；间接法有：视距法、视差法、三角法、距法、视差法、三角法、GPS法。法。 一、距离丈量的工具一、距离丈量的工具二、点的标定与直线定线二、点的标定与直线定线 三、距离丈量的方法三、距离丈量的方法1.1.钢尺钢尺钢尺亦称钢卷尺，钢尺的长度有：钢尺亦称钢卷尺，钢尺的长度有：2020m m、30m30m、50m50m，用于较高精度测量距离。钢尺的零点形式有端点用于较高精度测量距离。钢尺的零点形式有端点尺、刻线尺。钢尺的刻划有厘米刻划、全毫米刻尺、刻线尺。钢尺的刻划有厘米刻划、全毫米刻划。钢尺量距按精度分为一般量距和精密量距。划。钢尺量距按精度分为一般量距和精密量距。厘米刻划的钢尺基本分划为厘米

3、，在每米及每分厘米刻划的钢尺基本分划为厘米，在每米及每分米处有数字注记，这种钢尺适合一般距离的丈量；米处有数字注记，这种钢尺适合一般距离的丈量；全毫米刻划的钢尺有的起点处一分米内刻有毫米全毫米刻划的钢尺有的起点处一分米内刻有毫米分划有的钢尺整个尺长内都刻有毫米分划，适合分划有的钢尺整个尺长内都刻有毫米分划，适合精密距离丈量。精密距离丈量。钢尺量距最基本的要求钢尺量距最基本的要求平、准、直。平、准、直。平：钢尺要水平；准：定线要准。直：钢平：钢尺要水平；准：定线要准。直：钢尺要拉直。尺要拉直。端点尺 刻线尺测钎测钎 花杆花杆皮尺皮尺 测绳测绳钢卷尺钢卷尺2.2.皮尺皮尺皮尺是用麻丝和金属丝制成的

4、软带尺，以皮尺是用麻丝和金属丝制成的软带尺，以厘米为基本分划，它一般为端点尺。长度厘米为基本分划，它一般为端点尺。长度有：有：10m、20m、30m、50m。皮尺的伸缩皮尺的伸缩性较大，用于较低精度测量距离。性较大，用于较低精度测量距离。 3.3.测绳测绳测绳是由细麻绳和金属丝制成的线绳尺，测绳是由细麻绳和金属丝制成的线绳尺，长度有长度有5050米、米、100100米等几种，精度比皮尺的米等几种，精度比皮尺的精度更低。精度更低。4.4.标杆标杆( (花杆、测杆花杆、测杆) )标杆长标杆长2-32-3m m，直径直径3-43-4cmcm，标杆上有标杆上有2020cmcm长长度的红白相间，以便远处

5、可以清晰看见，度的红白相间，以便远处可以清晰看见，用于标志方向。用于标志方向。5.5.测钎测钎测钎用粗铁丝制成，以测钎用粗铁丝制成，以6 6根或根或1111根为一组，根为一组，用于定线与计数即用来标志所量尺段的起、用于定线与计数即用来标志所量尺段的起、迄点和计算已量过的整尺段数。迄点和计算已量过的整尺段数。6.6.垂球垂球用于定线、投点。用于定线、投点。二、点的标定与直线定线二、点的标定与直线定线 1.1.点的标定点的标定测量工作主要是决定点的位置，重要的点必须在测量工作主要是决定点的位置，重要的点必须在地面上标定下来。地面上标定下来。点的标定是指确定点在地面上的位置。在距离丈点的标定是指确定

6、点在地面上的位置。在距离丈量之前，需要在直线两端标定点位。量之前，需要在直线两端标定点位。点的标定刻在地面上设立标志，标志的种类很多。点的标定刻在地面上设立标志，标志的种类很多。有临时性和永久性的，有的在桩顶钉有或划有有临时性和永久性的，有的在桩顶钉有或划有“” ，以便精确地表示点位。有的用红油漆或，以便精确地表示点位。有的用红油漆或石桩或水泥桩。石桩或水泥桩。 2.2.直线定线直线定线当所测距离较长或地势起伏较大时，一个当所测距离较长或地势起伏较大时，一个尺段不能完成距离丈量，为使多个尺段丈尺段不能完成距离丈量，为使多个尺段丈量沿着已知直线的方向进行，就需要在两量沿着已知直线的方向进行，就需

7、要在两点间的直线上，再标定一些点位，使这些点间的直线上，再标定一些点位，使这些点在同一直线上点在同一直线上, ,这一工作就称为直线定线。这一工作就称为直线定线。直线定线的目的：标定直线的方向，便于直线定线的目的：标定直线的方向，便于量距。直线定线分为：由近及远法、由远量距。直线定线分为：由近及远法、由远及近法两种。其中，由远及近法较准确些。及近法两种。其中，由远及近法较准确些。1. 两点间目估定线两点间目估定线钢尺量距的直线定线直线定线的方法有：钢尺量距的直线定线直线定线的方法有：目估定线和经纬仪定线。目估定线和经纬仪定线。 （1 1）目估定线。以在两端点间定线为例）目估定线。以在两端点间定线

8、为例（还有在两点延长线上定线，两端点不易（还有在两点延长线上定线，两端点不易到达或两端点间为山丘所阻而不能通视的到达或两端点间为山丘所阻而不能通视的定线两种情况）。定线两种情况）。（2）经纬仪定线。在待测距离的一端点安）经纬仪定线。在待测距离的一端点安置经纬仪，然后照准另一端点的标杆，固置经纬仪，然后照准另一端点的标杆，固定照准部，并指挥另一测量员在测线方向定照准部，并指挥另一测量员在测线方向左右移动，直到与望远镜的竖丝完全重合左右移动，直到与望远镜的竖丝完全重合为止。为止。 一般定线时，点与点之间距离宜稍短于一一般定线时，点与点之间距离宜稍短于一整尺子长，地面起伏较大时宜更短。在平整尺子长，

9、地面起伏较大时宜更短。在平坦地区，这项工作常与丈量同时进行，即坦地区，这项工作常与丈量同时进行，即边丈量边定向。当距离丈量精度要求不高边丈量边定向。当距离丈量精度要求不高时，采用标杆目估定线；如果精度要求较时，采用标杆目估定线；如果精度要求较高时，则采用经纬仪定线。高时，则采用经纬仪定线。三、距离丈量的方法三、距离丈量的方法* 距离丈量的方法有一般方法和精密方法。距离丈量的方法有一般方法和精密方法。一般方法是指在距离丈量时采用目估定线，一般方法是指在距离丈量时采用目估定线，丈量精度只要求到厘米的一种距离测量方丈量精度只要求到厘米的一种距离测量方法。该方法采用钢尺距离时精度能达到法。该方法采用钢

10、尺距离时精度能达到1/1000-1/30001/1000-1/3000。1.平坦地区距离丈量方法平坦地区距离丈量方法 对于平坦地面直接沿地面丈量水平距离，可先在对于平坦地面直接沿地面丈量水平距离，可先在地面进行直线定线，也可边定线边丈量。地面进行直线定线，也可边定线边丈量。ABAB全长全长 D=nD=nl+ql+q式中：式中：n n整尺段数；整尺段数；l l钢尺长度；钢尺长度； q q余长即不足一整尺段的余尺长。余长即不足一整尺段的余尺长。为了防止丈量过程中发生偏差，提高丈量的精度，为了防止丈量过程中发生偏差，提高丈量的精度，应进行往返丈量。应进行往返丈量。2.倾斜地面距离丈量方法倾斜地面距离

11、丈量方法 平量法平量法斜量法斜量法 钢尺量距成果精度一般用相对误差来表示，钢尺量距成果精度一般用相对误差来表示，在平坦地区要求达到在平坦地区要求达到1/30001/3000，在地形起伏，在地形起伏较大的地区应达到较大的地区应达到1/20001/2000，在困难地区丈，在困难地区丈量精度不得低于量精度不得低于1/10001/1000。量距的相对误差。量距的相对误差K KN1)DD(21|DD|返往返往K用一般方法量距，精度只能达到用一般方法量距，精度只能达到1/10001/10001/50001/5000，当测距精度要求更高时，例如，当测距精度要求更高时，例如1/100001/100001/40

12、0001/40000，这就要用精密测距方，这就要用精密测距方法丈量距离。法丈量距离。第二节第二节 视距测量视距测量 一、视距测量原理一、视距测量原理 二、视距测量的观测与计算二、视距测量的观测与计算 三、视距测量的误差及注意事项三、视距测量的误差及注意事项 一、视距测量原理一、视距测量原理1.视距测量原理视距测量原理 视距测量是根据几何光学和三角学原理，利用望视距测量是根据几何光学和三角学原理，利用望远镜内的视距装置和视距尺同时测定两点间的水远镜内的视距装置和视距尺同时测定两点间的水平距离和高差的一种测量方法。平距离和高差的一种测量方法。这种方法具有操作方便、速度快、一般不受地形这种方法具有操

13、作方便、速度快、一般不受地形限制等优点。虽然精度较低（普通视距测量仅能限制等优点。虽然精度较低（普通视距测量仅能达到达到1/2001/3001/2001/300的精度），但能满足测定碎部点的精度），但能满足测定碎部点位置的精度要求。所以视距测量被广泛地应用于位置的精度要求。所以视距测量被广泛地应用于地形测图中。地形测图中。十字丝分划板上刻制上、下对称的两条短十字丝分划板上刻制上、下对称的两条短线，称为视距丝线，称为视距丝 2.2.视距测量的特点视距测量的特点测量距离的相对误差约为测量距离的相对误差约为1/3001/300，低于钢，低于钢尺量距（尺量距（1/1000-1/30001/1000-1

14、/3000）；）；测定高差的精度低于水准测量和三角高测定高差的精度低于水准测量和三角高程测量；程测量；视距测量广泛用于地形测量的碎部测量视距测量广泛用于地形测量的碎部测量中中 二、视距测量的观测与计算二、视距测量的观测与计算 1.1.视距测量观测视距测量观测（1 1）在测站点）在测站点A A安置经纬仪、对中整平，安置经纬仪、对中整平，量取仪器高量取仪器高i i，在在B B点竖立视距尺。点竖立视距尺。（2 2）盘左（或盘右）位置，转动照准部瞄）盘左（或盘右）位置，转动照准部瞄准准B B点视距尺，分别读取上、下、中三丝读点视距尺，分别读取上、下、中三丝读数，并算出尺间隔数，并算出尺间隔l l。（3

15、 3）转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数L L、R R，并计算垂直角并计算垂直角和竖盘的指标差。和竖盘的指标差。（4）根据尺间隔）根据尺间隔l、垂直角垂直角、仪器高仪器高i及中及中丝读数丝读数v，计算水平距离计算水平距离D和高差和高差h。2.2.视距测量的计算方法视距测量的计算方法视线倾斜时或水平时都可用下式测定水平视线倾斜时或水平时都可用下式测定水平距离距离.(.(如利用水准仪进行视距测量就是视如利用水准仪进行视距测量就是视线水平情况线水平情况) )：视线的倾斜角度。视线的倾斜角度。l:l:尺间

16、隔。尺间隔。i i：仪器高仪器高( (地面桩点到经纬仪横轴的距离地面桩点到经纬仪横轴的距离) )v：瞄准高瞄准高(为十字丝中丝在视距尺上的读数为十字丝中丝在视距尺上的读数) 2coscosklDDvihh 三、视距测量的误差及注意事项三、视距测量的误差及注意事项 1.1.读数误差读数误差用视距丝读取尺间隔的误差用视距丝读取尺间隔的误差 垂直角测定误差垂直角测定误差 2.2.视距尺倾斜引起的误差视距尺倾斜引起的误差 3.3.视距常数视距常数K K不准确的误差不准确的误差 4. 4. 外界条件的影响外界条件的影响 大气垂直折光影响大气垂直折光影响空气对流使成像不稳定产生的影响。空气对流使成像不稳定

17、产生的影响。 此外，视距尺分划误差等都将影响视距测此外，视距尺分划误差等都将影响视距测量的精度。量的精度。 第三节第三节 光电测距光电测距 距离丈量方法有：距离丈量方法有：直线丈量法量距（即用皮尺、钢尺等工具量距）：直线丈量法量距（即用皮尺、钢尺等工具量距）： 外业工作繁重，工作效率低，在复杂的地形外业工作繁重，工作效率低，在复杂的地形条件下甚至无法工作。条件下甚至无法工作。光学视距法测距：操作比较简便，可以克服某些光学视距法测距：操作比较简便，可以克服某些地形条件的限制，但测程较短，测距精度也不高。地形条件的限制，但测程较短，测距精度也不高。视差法测距：精度虽比较高些，但测程也比较短。视差法

18、测距：精度虽比较高些，但测程也比较短。为了改善作业条件，扩大测程，提高测距精度和为了改善作业条件，扩大测程，提高测距精度和作业效率，出现了一种新的方法作业效率，出现了一种新的方法电磁波测距电磁波测距法。法。 一、电磁波测距的基本原理一、电磁波测距的基本原理 s=ct/2c为电磁波在大气中的传播速度，它可以根据观测为电磁波在大气中的传播速度，它可以根据观测时的气象条件来确定。时的气象条件来确定。电磁波测距按采用的载波不同，可分为光电测距电磁波测距按采用的载波不同，可分为光电测距和微波测距。和微波测距。光电测距仪的测程可以测中长程（测程为五至几光电测距仪的测程可以测中长程（测程为五至几十公里），也

19、可以测短程（测程在五公里以内），十公里），也可以测短程（测程在五公里以内），具有小巧轻便，既能测距又能测角，自动化程度具有小巧轻便，既能测距又能测角，自动化程度高等特别。高等特别。 按传播时间按传播时间t的测定方法分：脉冲法测距和的测定方法分：脉冲法测距和相位法测距。相位法测距。 按测距仪所使用的光源分：普通光源、红按测距仪所使用的光源分：普通光源、红外光源、激光光源。外光源、激光光源。按测距精度分：按测距精度分：级、级、级、级、级。级。测距仪测距误差可表示为：测距仪测距误差可表示为：式中，式中，A A固定误差；固定误差；B B比例误差系数。比例误差系数。如：某测距仪出厂时的标称精度：（如：某

20、测距仪出厂时的标称精度：（5 55 51010-6-6D D）mmmm，简称简称“5+5”“5+5” )(:)(222DBAmDBAmDD简写为二、光电测距仪的使用二、光电测距仪的使用 1.1.一般安装在经纬仪上使用。一般安装在经纬仪上使用。测距时，将测距仪和反光镜分别安置在测线的两测距时，将测距仪和反光镜分别安置在测线的两端，对中、整平，接通测距仪的电源，照准反射端，对中、整平，接通测距仪的电源，照准反射镜，检查经反射镜反射回的光强信号。合乎要求镜，检查经反射镜反射回的光强信号。合乎要求即可开始测距。即可开始测距。为防止出现粗差，可依次照准读两次读数。然后，为防止出现粗差，可依次照准读两次读

21、数。然后，重新照准再次读两次距离读数。采用两次照准的重新照准再次读两次距离读数。采用两次照准的目的是为了减小照准误差的影响。目的是为了减小照准误差的影响。2.2.将读数值记入手簿中，接着读取竖盘读将读数值记入手簿中，接着读取竖盘读数，记入手簿相应部分。测距时由温度计数，记入手簿相应部分。测距时由温度计读取大气温度值，由气压计读取气压值。读取大气温度值，由气压计读取气压值。3.3.观测完毕可按测线的竖直角进行倾斜改观测完毕可按测线的竖直角进行倾斜改正，按气温和气压进行气象改正，最后求正，按气温和气压进行气象改正，最后求得测线的水平距离。得测线的水平距离。第四节第四节 直线定向直线定向 测量工作中

22、常常需要确定两点间平面位置的相对测量工作中常常需要确定两点间平面位置的相对关系，要确定这种关系，仅仅量得两点间得距离关系，要确定这种关系，仅仅量得两点间得距离是不够得，还需要知道这条直线得方向，这才算是不够得，还需要知道这条直线得方向，这才算把两点间相对位置确定了。把两点间相对位置确定了。在测量工作中，一条直线的方向是根据某一基本在测量工作中，一条直线的方向是根据某一基本方向确定的。确定一条直线与基本方向的关系称方向确定的。确定一条直线与基本方向的关系称为直线定向。为直线定向。 一、标准方向的种类一、标准方向的种类 1.1.真子午线方向真子午线方向地面上任一点在其真子午线处的切线方向。地面上任

23、一点在其真子午线处的切线方向。子午线：子午面平面与地球表面的交线子午线：子午面平面与地球表面的交线（经线或经圈）。（经线或经圈）。在国家小比例尺测图中采用真子午线方向在国家小比例尺测图中采用真子午线方向作为定向的基准。作为定向的基准。 2.2.磁子午线方向磁子午线方向地面上任一点在其磁子午线处的切线方向。地面上任一点在其磁子午线处的切线方向。磁针自由静止时，其轴线所指的方向，可磁针自由静止时，其轴线所指的方向，可用于下面积大比例尺测图中常采用磁子午用于下面积大比例尺测图中常采用磁子午线方向作为定向的基准。线方向作为定向的基准。3.3.轴子午线轴子午线 ( (坐标纵轴坐标纵轴) )方向方向地面上

24、任一点与其高斯平面直角坐标系或地面上任一点与其高斯平面直角坐标系或假定坐标系的坐标纵轴平行的方向。在一假定坐标系的坐标纵轴平行的方向。在一般测量工作中，采用坐标纵轴线方向作为般测量工作中，采用坐标纵轴线方向作为标准方向。标准方向。磁偏角磁偏角 地面上同一点的真、磁子午线方向不重合，其夹角称为磁偏角。磁子午线方向在真子午线方向东侧，称为东偏，为正。反之称为西偏，为负。子午线收敛角子午线收敛角 当轴子午线方向在真子午线方向以东，称当轴子午线方向在真子午线方向以东，称为东偏，为东偏，为正。反之称为西偏，为正。反之称为西偏，为负。为负。可见在中央子午线上，真子午线与轴子午可见在中央子午线上，真子午线与

25、轴子午线重合，其他地区不重合，两者的夹角即线重合，其他地区不重合，两者的夹角即为为。二、直线方向的表示方法二、直线方向的表示方法 1.1.方位角方位角由标准方向的北端顺时针方向量到某一直由标准方向的北端顺时针方向量到某一直线的水平角，称为该直线的方位角。方位线的水平角，称为该直线的方位角。方位角的种类有真方位角角的种类有真方位角A A、磁方位角磁方位角AmAm、坐标坐标方位角方位角。方位角的角值方位角的角值0 0360360 同一直线正、反方位坐标方位角相差同一直线正、反方位坐标方位角相差180180：ABABBABA 180180 2.2.象限角法象限角法由标准方向的北端或南端起，顺时针或逆

26、时针方由标准方向的北端或南端起，顺时针或逆时针方向量到某一直线的锐角，并注出象限名称，称为向量到某一直线的锐角，并注出象限名称，称为象限角，用象限角，用R R表示。象限角的角值表示。象限角的角值0 09090 象限角的表示法象限角的表示法: :以下表示均是正确的：北偏东以下表示均是正确的：北偏东3030、北、北3030东、东、NE30NE30、N30N30 E E、SW30SW30、SE30SE30、NW30NW30；下面几个表示法是错误的：东偏南下面几个表示法是错误的：东偏南3030、WS30WS30、WN S30WN S30、EN30EN30 三、几种方位角之间的关系三、几种方位角之间的关

27、系*真方位角磁方位角真方位角磁方位角m m磁偏角磁偏角坐标方位坐标方位角角子午线收敛角子午线收敛角真方位角真方位角可用天文观测方法或用陀螺经纬仪可用天文观测方法或用陀螺经纬仪( (gyro gyro theodolitetheodolite) )来测定。来测定。磁方位角磁方位角可用罗盘仪（可用罗盘仪（compasscompass）来测定。不来测定。不宜作精密定向。宜作精密定向。坐标方位角坐标方位角由由2 2个已知点坐标经个已知点坐标经“ “坐标反算坐标反算” ”求求得。得。 2323 1212 B1B1已知：已知： ABAB， B B， 1 1= =， 2 2= = 求：求： B1B1、 1212、 23231 12 2A AB B ABAB 1 1 2 2 B B方位角的推算