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第四章 距离测量
一、距离的概念
距离是指两点之间的地面实际长度
不同高程的两点间的距离称为斜距
水平面上两点间的距离称为平距
我国一般用米作距离的单位
二、距离测量常用方法
1.钢尺量距
2.视距测量
3.电磁波测距
钢尺量距 用经过检定的钢尺直接量取两点的距离，再进行一系列改正（尺长改正、温度改正、倾斜改正），得到两点间的平距。
钢尺量距
钢尺量距
一、钢尺检定
钢尺检定：求定尺长方程式的过程
尺长方程式形式为：
检定方法：基线长度L基，实测结果L测，尺长改正数为
，同时记录温度t0
尺长改正数
膨胀系数
检定时温度
1.25×10-5/ ℃
钢尺量距
尺长方程式检定举例
钢尺长 30米
基线长 29.9854米
实测 29.9874 米
温度 28°C
尺长方程式为
l =30 + (-0.0020 ) + 30×1.25 ×10-5 ×( t – 28 )
钢尺量距
二、量距方法
1.定线
2.距离丈量
3.测定高差
三、成果整理
1.计算尺长改正数
2.计算温度改正数
3.计算倾斜改正数
4.计算改正后长度
视距测量
一、水平视距原理
p
p
十字丝面
仪器中心

f
D
A
l
B
N
M
C
视距测量
二、倾斜视距测量原理
D
B
M
Q
N
O
l
a
e
（ε= 34′23″）
精密视距测量
横基尺测距
电磁波测距
南方测距仪 ND3000
南京1002厂 DCH-2A 测距仪
常州大地仪器厂 D3030 测距仪
日本尼康 ND-21 测距仪
徕卡DI3000s测距仪
常州光电仪器厂 DCH-05 测距仪
徕卡 DI1001 测距仪
徕卡DI4-4L手持测距仪
徕卡 DISTO 系列手持测距仪
DISTO classic3
DISTO lite5
DISTO A3
电磁波测距
一、基本原理
A
B
D
电磁波测距
二、电磁波测距仪的分类
1.按载波分
电磁波测距仪
光电测距仪
微波测距仪
单载波
多载波
红外线
白炽灯和汞灯
激光
2.按测程分
短程 <3km 中程 3-15km 远程 >15km
3.按精度（每千米测距中误差）分
Ⅰ级：<5mm Ⅱ级：5-10mm Ⅲ级：11-20mm
测距仪的误差构成：
固定误差A以 mm为单位, 比例误差系数B以ppm为单位
电磁波测距
三、脉冲法测距
计数显示
电子门
时标脉冲
触
发
器
脉冲发射
脉冲接收
反
射
器
D
B
A
时间测定：1.脉冲计数测时
2.模拟－数字测时（电容充电）
电磁波测距
电磁波测距
电磁波测距
电磁波测距
已知：
时标脉冲频率： f=15 Mhz
电磁波速度： v=3×10 8 m/s
时标脉冲个数： n=100
求：距离 D
D= 1/f × n×v / 2= 1000 米
脉冲测距举例
电磁波测距
四、相位法测距
1.基本原理
接收到时：
电磁波传输时间：
所测距离：
N：相位变化整周数，△N：不足整周的尾数
发送时：
则相位差：
电磁波测距
电磁波测距
2.相位法测距仪的构成
电磁波测距
测相仪只能测出不足整周期的相位差
若l /2>测程时N＝0，N无需确定，但测相精度一定，当测程较大时，测距精度将降低
测距仪采用多频率组合测距来求得N并保证测距精度
如：测定一段距离
l /2=10米测得结果为 3.682米
l /2=1000米测得结果为 573.6 米
两个结果组合为 573.682米
3.整周数N的确定方法
五、成果整理
电磁波测距
（ d1 + C ) + ( d2 + C ) = d3 + C C = d3 - d1 - d2
（1）棱镜常数改正
棱镜等效反射面与棱镜安置中心不一致
（2）测距仪加常数改正
测距仪相位中心与仪器对中位置不一致
1.斜距计算
d1
d2
d3
H
d
C = d – H·(n – 1) n 为棱镜玻璃的折射率
光的传播速度与气压、温度有关，即测尺长度发生变化，所加改正数称为气象改正，与距离成正比。
电磁波测距
（4）气象改正
常用红外测距气象改正公式
（3）测距仪乘常数改正：测距频率发生偏移
电磁波测距
徕卡全站仪的气象改正表（单位ppm ）
相对湿度60%，以温度°C、气压mb 或海拔高m为索引
2.距离归算
（1）水平距离归算
电磁波测距
（2）水平距离归算到参考椭球面
（3）参考椭球面化算到高斯平面
A
B
Hm
a
b
S1
Rm
O
S2
hg
大地水准面
参考椭球面
S1
h
D
a
电磁波测距
Ym(km) 10 20 30 45 50 100 150 160
S2/S 1 810000 1 200000 1 90000 1 40000 1 32000 1 8100 1 3600 1
3170
投影改正的大小
Hm(m) 50 100 200 500 800 1000 1500 2000
S1/S 1 137000 1 64000 1 32000 1 13000 1 8000 1 6400 1 4200 1
3185
高程改正的大小
小 结
钢尺量距
视距测量
电磁波测距
脉冲法测距
相位法测距
成果整理：斜距计算、距离归算
相位法测距原理
08
07
06
05
04
09
54
53
52
51
50
55
“米”的由来
国际单位制的长度单位“米”(meter,metre)起源于法国。1790年5月由法国科学家组成的特别委员会，建议以通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一作为长度单位──米，1791年获法国国会批准。1792～1799年，对法国敦克尔克至西班牙的巴塞罗那进行了测量。1799年根据测量结果制成一根3．5毫米×25毫米短形截面的铂杆(platinum metre bar)，以此杆两端之间的距离定为1米，并交法国档案局保管，所以也称为“档案米”。这就是最早的米定义。
1960年第十一届国际计量大会对米的定义作了如下更改：“米的长度等于氪－86原子的2P10和5d1能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763．73倍”。
70年代以来，对时间和光速的测定，都达到了很高的精确度。因此，1983年10月在巴黎召开的第十七届国际计量大会上又通过了米的新定义：“米是1／299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度”。

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