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1、 水平距離測量是測量的三項基本工作之一，其主要任水平距離測量是測量的三項基本工作之一，其主要任務是測量地面兩點之間的水平距離。水平距離是指地面務是測量地面兩點之間的水平距離。水平距離是指地面上兩點垂直投影在同一水平面上的直線距離，是確定地上兩點垂直投影在同一水平面上的直線距離，是確定地面點平面位置的要素之一。面點平面位置的要素之一。按照使用工具和量距方法的不同，距離測量的方法有按照使用工具和量距方法的不同，距離測量的方法有鋼尺量距、視距測量、電磁波測距和鋼尺量距、視距測量、電磁波測距和GPSGPS測距等。測距等。鋼尺量距適用于平坦地區的短距離量距，易受地形限制。鋼尺量距適用于平坦地區的短距離量2、距，易受地形限制。視距測量適用于低精度的短距離量距。視距測量適用于低精度的短距離量距。電磁波測距精度高，測程遠，適用于高精度的遠距離量距。電磁波測距精度高，測程遠，適用于高精度的遠距離量距。GPSGPS測距精度高，測程遠，且不受地形條件限制，適用范圍廣。測距精度高，測程遠，且不受地形條件限制，適用范圍廣。直線定向是確定兩點間相對位置關系的必要環節，直線定向是確定兩點間相對位置關系的必要環節，在此一并介紹。在此一并介紹。距離測量與直線定向第一節第一節 鋼尺量距鋼尺量距一、距離丈量的工具一、距離丈量的工具端點尺端點尺刻線尺刻線尺 二、直線定線二、直線定線 當地面上兩點間的距離超過尺子的全長時，或地3、勢起伏較大，一尺段當地面上兩點間的距離超過尺子的全長時，或地勢起伏較大，一尺段無法完成丈量工作時，量距前必須在通過直線兩端點的豎直面內，定出無法完成丈量工作時，量距前必須在通過直線兩端點的豎直面內，定出若干分段點，以便分段丈量，這項工作稱為直線定線。若干分段點，以便分段丈量，這項工作稱為直線定線。按精度要求的不同，直線定線有目估定線和經緯儀定線兩種方法。按精度要求的不同，直線定線有目估定線和經緯儀定線兩種方法。目估定線目估定線經緯儀定線經緯儀定線 當丈量距離的精度要求較高或測角量邊同時進行時，可直接用經緯儀當丈量距離的精度要求較高或測角量邊同時進行時，可直接用經緯儀定線。儀器安置在一點后，瞄準4、另一點，然后固定照準部，在望遠鏡視定線。儀器安置在一點后，瞄準另一點，然后固定照準部，在望遠鏡視線上，用標桿或測釬定出中間點。線上，用標桿或測釬定出中間點。三、一般精度距離丈量三、一般精度距離丈量 所謂一般精度距離丈量所謂一般精度距離丈量(或一般精度量距或一般精度量距)是指每丈量一尺段，只需準是指每丈量一尺段，只需準確到厘米級的丈量方法。根據地勢條件，分為平坦地面的距離丈量和傾確到厘米級的丈量方法。根據地勢條件，分為平坦地面的距離丈量和傾斜地面的距離丈量。斜地面的距離丈量。平坦地面的距離丈量平坦地面的距離丈量 此方法為量距的基本方法。丈量前，先將待測距離的兩個端點用木樁此方法為量距的基本方法。5、丈量前，先將待測距離的兩個端點用木樁（樁頂釘一小釘）標志出來，清除直線上的障礙物后，一般由兩人在兩（樁頂釘一小釘）標志出來，清除直線上的障礙物后，一般由兩人在兩點間邊定線邊丈量。點間邊定線邊丈量。為了校核和提高精度，一般要求進行往返測。最后，以往、返兩次為了校核和提高精度，一般要求進行往返測。最后，以往、返兩次丈量結果的平均值作為直線丈量結果的平均值作為直線ABAB最終的水平距離。最終的水平距離。D=nl+lD=nl+l 例：例：例：例：D D往往=159.980m=159.980m，D D返返=160.020m=160.020m 求：求：求：求：ABAB距離距離D D平均平均及相對誤差及相對6、誤差K?K?解：解：解：解：D D平均平均=(D=(D往往+D+D返返)/2=160.000 (m)/2=160.000 (m)，D=DD=D往往-D D返返=-=-0.040(m)0.040(m)，相對誤差分母愈大，則相對誤差分母愈大，則K K值愈小，精度愈高；反之，精度愈低。量距值愈小，精度愈高；反之，精度愈低。量距精度取決于使用的要求和地面起伏情況，在平坦地區，鋼尺量距一般方精度取決于使用的要求和地面起伏情況，在平坦地區，鋼尺量距一般方法的相對誤差一般不應大于法的相對誤差一般不應大于1/30001/3000；在量距較困難的地區，其相對誤差；在量距較困難的地區，其相對誤差也不應大于也不應大7、于1/10001/1000。傾斜地面的距離丈量傾斜地面的距離丈量 平量法：在傾斜地面上量距時，若地面起伏不大，可將尺子拉成平量法：在傾斜地面上量距時，若地面起伏不大，可將尺子拉成水平后進行丈量。水平后進行丈量。2.2.斜量法：當傾斜地面的坡度比較均勻或坡度較大時，可以沿斜坡斜量法：當傾斜地面的坡度比較均勻或坡度較大時，可以沿斜坡丈量出丈量出A A、B B兩點間的斜距兩點間的斜距L L，用經緯儀測出直線，用經緯儀測出直線ABAB的傾角的傾角，或，或A A、B B兩點的高差兩點的高差h h，按下式計算直線，按下式計算直線ABAB的水平距離：的水平距離：四、鋼尺量距的精密方法四、鋼尺量距的精密方法 8、鋼尺量距的一般方法，精度不高，相對誤差一般只能達到鋼尺量距的一般方法，精度不高，相對誤差一般只能達到1/20001/20001/50001/5000。但在實際測量工作中，有時量距精度要求很高，如在建筑工。但在實際測量工作中，有時量距精度要求很高，如在建筑工地測設建筑方格網的主軸線，量距精度要求在地測設建筑方格網的主軸線，量距精度要求在1/100001/10000以上，甚至要求以上，甚至要求更高。這時若用鋼尺量距，應采用鋼尺量距的精密方法。更高。這時若用鋼尺量距，應采用鋼尺量距的精密方法。真長真長名義長名義長尺長改正數尺長改正數膨脹系數：膨脹系數：1.151.151010-5-5 1.251.29、51010-5-5/檢定時標準溫度檢定時標準溫度（一般為（一般為2020）使用時溫度使用時溫度第二節第二節 視距測量視距測量 視距測量是根據幾何光學原理，間接地同時測定地面視距測量是根據幾何光學原理，間接地同時測定地面上兩點間距離和高差的一種方法。上兩點間距離和高差的一種方法。由于這種方法一般不受地形的限制，使用常規的水準由于這種方法一般不受地形的限制，使用常規的水準儀、經緯儀等儀器，操作方便以及觀測速度較快等優點。儀、經緯儀等儀器，操作方便以及觀測速度較快等優點。雖然測距相對誤差僅有雖然測距相對誤差僅有1/2001/2001/3001/300，但在精度要求不，但在精度要求不高的測繪工作中，得10、到應用。在普通水準測量工作中用高的測繪工作中，得到應用。在普通水準測量工作中用視距絲讀取視距，就是一例。視距絲讀取視距，就是一例。用裝有視距絲的測量儀器測距，被稱為普通視距測量。用裝有視距絲的測量儀器測距，被稱為普通視距測量。與視距測量相配套的尺子稱為視距尺。普通視距測量可與視距測量相配套的尺子稱為視距尺。普通視距測量可用普通水準尺用普通水準尺(或稱標尺或稱標尺)。橫基尺測距橫基尺測距橫基尺測距橫基尺測距一、普通視距測量的原理和公式一、普通視距測量的原理和公式視準軸水平時的視距原理視準軸水平時的視距原理視準軸水平時的視距原理視準軸水平時的視距原理 如圖所示，儀器置于測站點A，使望遠鏡水平，照準11、B點上的視距尺，則尺上M、N兩點的實象m、n落在十字絲平面上。由圖可以看出 mnFMNF，所以儀器中心到視距尺的距離為式中 f望遠鏡的焦距；p 視距絲的間隔(p=mn=mn)；l 視距絲在視距尺上截得尺間隔(稱為視距間隔)；物鏡至儀器中心的距離。對于普通測量儀器來說，在設計時就可以使f/p和(f+)為固定值。f/p稱為乘常數，以K表示(一般K=100)；(f+)稱為加常數，以C表示(一般C=0)。這樣，上式就可以寫成 D=Kl+C=100l 只要利用上下絲在尺上讀出尺間隔l值，(即上、下絲讀數之差)，就可以很快求得儀器中心至視距尺的水平距離。M、N兩點的高差：h=i-v視準軸傾斜時的視距原理視12、準軸傾斜時的視距原理視準軸傾斜時的視距原理視準軸傾斜時的視距原理 在地形起伏比較大的地區進行視距測量時，視準軸處于傾斜位置，視距尺還是鉛垂地豎立在B點上，與視準軸不垂直。對于這種情況，為了推導出計算水平距離和高差的公式，設想視距尺繞E點旋轉一個角(為視準軸的豎直角)，使尺子與視準軸垂直，若以l表示上下絲在此尺上截得的尺間隔，有 l=MN=lcos 傾斜距離 D=Kl=Klcos 則可得 水平距離計算公式：水平距離計算公式：水平距離計算公式：水平距離計算公式：高差計算公式：高差計算公式：高差計算公式：高差計算公式：二、視距測量的觀測與計算二、視距測量的觀測與計算將經緯儀安置于A點，量取儀器高i，13、在B點豎立視距尺。盤左位置，轉動照準部精確瞄準B點視距尺，分別讀取上、中、下絲的讀數，算出尺間隔l。在實際操作中，還可以微動望遠鏡，將中絲對準vi附近，使上絲或下絲正好在視距尺某整刻度線上，從而直接讀出尺間隔l。使中絲對準尺上儀器高讀數，即v=i；轉動豎盤指標水準管微動螺旋，使豎盤指標水準管氣泡居中，讀取豎盤讀數，計算豎直角。根據i、v、l、，計算并記錄計算成果。三、視距測量的誤差及注意事項三、視距測量的誤差及注意事項作業前，應檢驗校正儀器，校正豎盤指標差不超過1。讀數時注意消除視差，控制視距長度不要超過規范要求；上絲對準整分劃，立即估讀下絲。標尺傾斜對視距精度影響極大，在山區更為顯著。為了減14、小標尺傾斜的影響，應在視距尺上安置圓水準器。風力較大使尺子抖動，對視距尺間隔l產生較大影響。為減少外界條件的不利影響，應選擇有利的條件下觀測。第三節第三節 光電測距光電測距 光電測距是以光電波作為載波，通過測定光電波在測線光電測距是以光電波作為載波，通過測定光電波在測線兩端點間往返傳播的時間來測量距離。在其測程范圍內，兩端點間往返傳播的時間來測量距離。在其測程范圍內，能測量任何可通過兩點間的距離，如高山之間，大河兩岸能測量任何可通過兩點間的距離，如高山之間，大河兩岸等。與傳統的鋼尺量距相比，具有精度高、速度快、靈活等。與傳統的鋼尺量距相比，具有精度高、速度快、靈活方便、受氣候和地形影響小等特點15、。方便、受氣候和地形影響小等特點。南方測距儀南方測距儀 ND3000ND3000徠卡徠卡DI3000sDI3000s測距儀測距儀電磁波測距儀的分類：電磁波測距儀的分類：1.1.按載波分按載波分2.2.按測程分按測程分 短程短程 3km 15km 15km 3.3.按精度（每千米測距中誤差）分按精度（每千米測距中誤差）分 級：級：5mm 測程時測程時N0，N無需確定，但測相精度一定，當無需確定，但測相精度一定，當測程較大時，測距精度將降低測程較大時，測距精度將降低測距儀采用多頻率組合測距來求得測距儀采用多頻率組合測距來求得N并保證測距精度并保證測距精度 如：測定一段距離如：測定一段距離 l l/16、2=10米測得結果為米測得結果為 3.682米米 l l/2=1000米測得結果為米測得結果為 573.6 米米 兩個結果組合為兩個結果組合為 573.682米米3.整周數整周數N的確定方法的確定方法五、成果整理五、成果整理5-3 電磁波測距電磁波測距（d1+C)+(d2+C)=d3+C C=d3 -d1-d2（1）棱鏡常數改正）棱鏡常數改正 棱鏡等效反射面與棱鏡安置中心不一致棱鏡等效反射面與棱鏡安置中心不一致（2）測距儀加常數改正）測距儀加常數改正 測距儀相位中心與儀器對中位置不一致測距儀相位中心與儀器對中位置不一致1.斜距計算斜距計算d1d2d3HdC=d H(n 1)n 為棱鏡玻璃的折射17、率為棱鏡玻璃的折射率光的傳播速度與氣壓、溫度有關，即測尺長度發生光的傳播速度與氣壓、溫度有關，即測尺長度發生變化，所加改正數稱為氣象改正，與距離成正比。變化，所加改正數稱為氣象改正，與距離成正比。5-3 電磁波測距電磁波測距（4）氣象改正）氣象改正常用紅外測距氣象改正公式常用紅外測距氣象改正公式（3）測距儀乘常數改正：）測距儀乘常數改正：測距頻率發生偏移測距頻率發生偏移5-3 電磁波測距電磁波測距徠卡全站儀的氣象改正表（單位徠卡全站儀的氣象改正表（單位ppm）相對濕度相對濕度60%，以溫度，以溫度C、氣壓、氣壓mb 或海拔高或海拔高m為索引為索引2.距離歸算距離歸算（1）水平距離歸算）水平距離18、歸算5-3 電磁波測距電磁波測距（2）水平距離歸算到參考橢球面）水平距離歸算到參考橢球面（3）參考橢球面化算到高斯平面）參考橢球面化算到高斯平面ABHmabS1RmOS2hg大地水準面參考橢球面S1hDa a5-3 電磁波測距電磁波測距Ym(km)1020304550100150160S2/S1 8100001200000190000140000132000181001360013170投影改正的大小投影改正的大小Hm(m)50100200500800100015002000S1/S1 13700016400013200011300018000164001420013185高程改正的大小高程改19、正的大小小小 結結1.1.鋼尺量距鋼尺量距2.視距測量視距測量3.電磁波測距電磁波測距脈沖法測距脈沖法測距相位法測距相位法測距成果整理：斜距計算、距離歸算成果整理：斜距計算、距離歸算相位法測距原理相位法測距原理080807070606050504040909545453535252515150505555“米”的由來 國際單位制的長度單位“米”(meter,metre)起源于法國。1790年5月由法國科學家組成的特別委員會，建議以通過巴黎的地球子午線全長的四千萬分之一作為長度單位米，1791年獲法國國會批準。17921799年，對法國敦克爾克至西班牙的巴塞羅那進行了測量。1799年根據測量結果制成一根35毫米25毫米短形截面的鉑桿(platinum metre bar)，以此桿兩端之間的距離定為1米，并交法國檔案局保管，所以也稱為“檔案米”。這就是最早的米定義。1960年第十一屆國際計量大會對米的定義作了如下更改：“米的長度等于氪86原子的2P10和5d1能級之間躍遷的輻射在真空中波長的165076373倍”。70年代以來，對時間和光速的測定，都達到了很高的精確度。因此，1983年10月在巴黎召開的第十七屆國際計量大會上又通過了米的新定義：“米是1299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度”。