角度、距離測(cè)量與全站儀第五章

§5.1角度測(cè)量原理§5.2經(jīng)緯儀§5.3角度觀測(cè)方法§5.4水平角觀測(cè)的誤差和精度§5.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正§5.6距離測(cè)量§5.7光電測(cè)距誤差分析§5.8光電測(cè)距儀的檢驗(yàn)§5.9全站儀和自動(dòng)全站儀§5.10三角高程測(cè)量第五章角度、距離測(cè)量與全站儀

AngleMeasurement,DistanceMeasurementandTotalStation

5.1PrinciplesofAnglemeasurement5.2Theodolite5.3MethodsofdeterminingAngles5.4Errorssourcesandprecisionindetermininghorizontalangles5.5Testandadjustmentofthetheodolite5.6Distancemeasurement5.7Erroranalysisofelectro-opticaldistancemeasurement5.8Testofelectro-opticaldistancemeasuringinstruments5.9Totalstationandautomatictotalstationsystem5.10Trigonometricleveling§5.1角度測(cè)量原理PrinciplesofAnglemeasurement圖5-1水平角測(cè)量原理

角度測(cè)量是確定地面點(diǎn)位的基本測(cè)量工作之一，包括水平角測(cè)量和豎直角測(cè)量，用于角度測(cè)量的儀器是經(jīng)緯儀。一、水平角測(cè)量原理所謂水平角，就是相交的兩直線之間的夾角在水平面上的投影，角值0°～360°。例如在圖5-l中，角AOC為直線OA與OC之間的夾角，測(cè)量中所要觀測(cè)的水平角是AOC角在水平面上的投影，即，而不是斜面上的。由圖可以看出，就是通過OA與OC的兩豎面所形成的兩面角。此兩面角在兩豎面交線上任意一點(diǎn)可進(jìn)行量測(cè)。設(shè)想在豎線上的O點(diǎn)放置一個(gè)按順時(shí)針注記的全圓量角器(稱為度盤)，使其中心正好在豎線上，并成水平位置。從OA豎面與度盤的交線得一讀數(shù)a，再?gòu)腛C豎面與度盤的交線得另一讀數(shù)b，則圓心角，這個(gè)就是水平角的值。水平角：一點(diǎn)到目標(biāo)的夾角在水平面上的垂直投影（兩面角）。二、豎直角測(cè)量原理豎直角是同一豎直面內(nèi)目標(biāo)方向與一特定方向之間的夾角。目標(biāo)方向與水平方向間的夾角稱為高度角，又稱為豎角，一般用表示。視線上傾所構(gòu)成的仰角為正，視線下傾所構(gòu)成的俯角為負(fù)，角值都是由0°～90°。另一種是目標(biāo)方向與天頂方向(即鉛垂線的反方向)所構(gòu)成的角，稱為天頂距，一般用Z表示，天頂距的大小從0°～180°，沒有負(fù)值，見圖5-2。圖5-2豎直角測(cè)量原理

豎直角：同一豎面內(nèi)，視線與水平線的夾角。（+、-。1～90°）

根據(jù)豎直角的基本概念，測(cè)定豎直角必然也與觀測(cè)水平角一樣，其角值也是度盤上兩個(gè)方向讀數(shù)之差。所不同的是兩方向中必須有一個(gè)是水平方向。不過任何注記形式的豎直度盤(簡(jiǎn)稱豎盤)，當(dāng)視線水平時(shí)，其豎盤讀數(shù)應(yīng)為定值，正常狀態(tài)時(shí)應(yīng)是90°的整倍數(shù)。所以在測(cè)定豎直角時(shí)只需對(duì)視線指向的目標(biāo)點(diǎn)讀取豎盤讀數(shù)，即可計(jì)算出豎直角。圖5-3經(jīng)緯儀基本結(jié)構(gòu)

§5.2經(jīng)緯儀Theodolite一、經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造及分類經(jīng)緯儀基本構(gòu)造，如圖5-3所示。望遠(yuǎn)鏡與豎盤固連，安裝在儀器的支架上，這一部分稱為儀器的照準(zhǔn)部，屬于儀器的上部。望遠(yuǎn)鏡連同豎盤可繞橫軸在垂直面內(nèi)作轉(zhuǎn)動(dòng)，望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸應(yīng)與橫軸正交，橫軸應(yīng)通過豎盤的刻劃中心。照準(zhǔn)部的豎軸(照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸)插入儀器基座的軸套內(nèi)(圖5-3)，照準(zhǔn)部可作水平旋轉(zhuǎn)。照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸與豎軸正交，與橫軸平行，當(dāng)水準(zhǔn)氣泡居中時(shí)，儀器的豎軸應(yīng)在鉛垂線方向，此時(shí)儀器處在整平狀態(tài)。水平度盤安置在水平度盤軸套外圍，水平度盤不與照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸接觸。水平度盤平面應(yīng)與豎軸正交，豎軸應(yīng)通過水平度盤的刻劃中心。水平度盤的讀數(shù)設(shè)備安置在儀器的照準(zhǔn)部上，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，視準(zhǔn)軸由一目標(biāo)轉(zhuǎn)到另一目標(biāo)，這時(shí)讀數(shù)指標(biāo)所指示的水平度盤數(shù)值的變化就是兩目標(biāo)間的水平角值。經(jīng)緯儀依據(jù)度盤刻度和讀數(shù)方式不同，分為游標(biāo)經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀及電子經(jīng)緯儀。目前主要使用電子經(jīng)緯儀，光學(xué)經(jīng)緯儀已較少使用，而游標(biāo)經(jīng)緯儀早已淘汰。我國(guó)大地測(cè)量?jī)x器的總代號(hào)為漢語拼音字母“D”，經(jīng)緯儀代號(hào)為“J”。經(jīng)緯儀的類型很多，我國(guó)經(jīng)緯儀系列是按野外“一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差”這一精度指標(biāo)劃分為DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJl5五個(gè)等級(jí)。例如“DJ6”表示經(jīng)緯儀野外“一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差為6”，簡(jiǎn)寫為“J6”。

二、光學(xué)經(jīng)緯儀光學(xué)經(jīng)緯儀是采用光學(xué)度盤，借助光學(xué)放大和光學(xué)測(cè)微器讀數(shù)的一種經(jīng)緯儀。圖5-4是北京光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的J6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀。圖5-5是蘇州第一光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的J2光學(xué)經(jīng)緯儀。圖5-6是原瑞士威特廠生產(chǎn)的T3光學(xué)經(jīng)緯儀，它的一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差為0.7秒。1、光學(xué)經(jīng)緯儀的主要部件(1)望遠(yuǎn)鏡測(cè)量望遠(yuǎn)鏡是用于精確瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處測(cè)量目標(biāo)，與水準(zhǔn)儀上的望遠(yuǎn)鏡一樣，經(jīng)緯儀上的望遠(yuǎn)鏡也是由物鏡、調(diào)焦透鏡、十字絲分劃板和目鏡等組成。(2)水準(zhǔn)器同水準(zhǔn)儀一樣，水準(zhǔn)器有管狀水準(zhǔn)器(又稱水準(zhǔn)管)和圓水準(zhǔn)器。(3)水平度盤和豎直度盤光學(xué)經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤用玻璃制成，在度盤平面的圓周邊緣刻有等間隔的分劃線，兩相鄰分劃線間距所對(duì)的圓心角稱為度盤的格值，又稱度盤的最小分格值。一般J6光學(xué)經(jīng)緯儀的度盤格值為1°，J2光學(xué)經(jīng)緯儀的度盤格值為20’，精密光學(xué)經(jīng)緯儀度盤格值更小。不足一個(gè)分格值的角值采用光學(xué)測(cè)微器測(cè)定。圖5-4J6光學(xué)經(jīng)緯儀1、望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋；2、望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋；3、物鏡；4、物鏡調(diào)焦螺旋；5、目鏡；6、目鏡調(diào)焦螺旋；7、光學(xué)瞄準(zhǔn)器；8、度盤讀數(shù)顯微鏡；9、度盤讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦螺旋；10、照準(zhǔn)部管水準(zhǔn)器；11、光學(xué)對(duì)中器；12、度盤照明反光鏡；13、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器；14、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器觀察反射鏡；15、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器微動(dòng)螺旋；16、水平方向制動(dòng)螺旋；17、水平方向微動(dòng)螺旋；18、水平度盤變換螺旋與保護(hù)卡；19、基座圓水準(zhǔn)器；20、基座；21、軸套固定螺旋；22、腳螺旋圖5-7為J6光學(xué)經(jīng)緯儀豎盤構(gòu)造的示意圖，圖中，豎盤固定在橫軸的一端，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨望遠(yuǎn)鏡在豎直面內(nèi)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在豎盤上進(jìn)行讀數(shù)的指標(biāo)是在讀數(shù)窗上。豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管與豎盤轉(zhuǎn)向棱鏡、豎盤照明棱鏡、顯微物鏡組固定在微動(dòng)架上。豎盤分劃的影像，通過豎盤光路成像在讀數(shù)窗上。望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(豎盤隨著轉(zhuǎn)動(dòng))，傳遞豎盤分劃的光路位置并不改變，所以可在讀數(shù)窗內(nèi)進(jìn)行讀數(shù)。但是，若轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，可使光路產(chǎn)生變化，從而使呈像在讀數(shù)窗上的豎盤部位發(fā)生變化，即讀數(shù)發(fā)生變化。在正常情況下，當(dāng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，豎盤指標(biāo)就處于正確位置。所以每次豎盤讀數(shù)前，均應(yīng)先調(diào)節(jié)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管使氣泡居中。

圖5-7豎盤的構(gòu)造1、豎直度盤；2、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器反射鏡；3、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器；4、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器校正螺絲；5、望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸；6、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器支架；7、橫軸；8、豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器微動(dòng)螺旋

豎盤注記形式較多，目前常見的注記形式為全圓注記，注記方向有順時(shí)針與逆時(shí)針兩類，圖5-8和圖5-9為比較多見的兩種注記形式。當(dāng)視線水平，豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，盤左位置豎盤指標(biāo)正確讀數(shù)分別為0°(圖5-8(a))和90°(圖5-9(a))。

圖5-8豎盤注記（逆時(shí)針方向）圖5-9豎盤注記（順時(shí)針方向）2、讀數(shù)設(shè)備水平度盤分劃和豎直度盤分劃經(jīng)讀數(shù)光學(xué)系統(tǒng)，成像在讀數(shù)顯微鏡中，圖5-10是我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的J6光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)系統(tǒng)光路圖。通常用于光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)設(shè)備和讀數(shù)方法有：(1)分微尺讀數(shù)裝置(2)雙平板玻璃光學(xué)測(cè)微器（3）移動(dòng)光楔測(cè)微器很多J6光學(xué)經(jīng)緯儀都采用分微尺讀數(shù)裝置。它是在顯微鏡讀數(shù)窗與場(chǎng)鏡上設(shè)置一個(gè)帶有分微尺的分劃板，度盤上的分劃線經(jīng)顯微鏡物鏡放大后成像于分微尺之上。分微尺分劃間的長(zhǎng)度等于度盤的一格，即1°的寬度。圖5-11是讀數(shù)顯微鏡內(nèi)所見到的度盤和分微尺的影像，上面注有“水平”(或H)的窗口為水平度盤讀數(shù)窗，下面注有“豎直”(或V)的窗口為豎盤讀數(shù)窗。其中長(zhǎng)線和大號(hào)數(shù)字是度盤上的分劃線及其注記，短線和小號(hào)數(shù)字為分微尺的分劃線及其注記。每個(gè)讀數(shù)窗內(nèi)的分微尺分成60小格，每小格代表1’，每10小格注有數(shù)字，表示10’的倍數(shù)，因此在分微尺上可直接讀到1’，估讀到0.1’，即6”。這里需要注意的是分微尺上的0分劃線是指標(biāo)線，它所指度盤上的位置就是應(yīng)該讀數(shù)的地方。讀數(shù)系統(tǒng)

三、電子經(jīng)緯儀隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了電子經(jīng)緯儀。電子經(jīng)緯儀的軸系、望遠(yuǎn)鏡和制動(dòng)、微動(dòng)構(gòu)件與光學(xué)經(jīng)緯儀類似，它與光學(xué)經(jīng)緯儀的根本區(qū)別在于用微處理機(jī)控制的電子測(cè)角系統(tǒng)代替光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)，能自動(dòng)顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。經(jīng)緯儀光路§5.3角度觀測(cè)方法MethodsofdeterminingAngles

一、經(jīng)緯儀的安置（對(duì)中、整平、瞄準(zhǔn)、讀數(shù)）

對(duì)中的目的是使儀器的水平度盤中心與測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志中心在同一鉛垂線上；整平的目的是使儀器的豎軸豎直，并使水平度盤居于水平位置。安置經(jīng)緯儀可使用垂球或光學(xué)對(duì)中器進(jìn)行對(duì)中。

安置好經(jīng)緯儀后，即可開始觀測(cè)。角度測(cè)量時(shí)照準(zhǔn)的目標(biāo)通常是豎立在目標(biāo)點(diǎn)上的測(cè)釬、花桿、覘牌等。照準(zhǔn)目標(biāo)要注意消除視差，水平角觀測(cè)時(shí)應(yīng)盡可能瞄準(zhǔn)目標(biāo)的下部，見圖5-21。使用光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)角應(yīng)按前述的光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)方法讀數(shù)。圖5-21瞄準(zhǔn)目標(biāo)

光學(xué)對(duì)中瞄準(zhǔn)二、水平角觀測(cè)在角度觀測(cè)中，為了消除儀器的某些誤差，需要用盤左和盤右兩個(gè)位置進(jìn)行觀測(cè)。盤左又稱正鏡，就是觀測(cè)者對(duì)著望遠(yuǎn)鏡的目鏡時(shí)，豎盤在望遠(yuǎn)鏡的左邊；盤右又稱倒鏡，是指觀測(cè)者對(duì)著望遠(yuǎn)鏡的目鏡時(shí)，豎盤在望遠(yuǎn)鏡的右邊。常用的水平角觀測(cè)方法有測(cè)回法和方向觀測(cè)法兩種。測(cè)回法僅適用于觀測(cè)兩個(gè)方向形成的單角，一個(gè)測(cè)站上需要觀測(cè)的方向數(shù)在2個(gè)以上時(shí)，要用方向觀測(cè)法觀測(cè)水平方向值。

1、測(cè)回法2、方向觀測(cè)法表5-2實(shí)例。例2表5-3實(shí)例三、豎直角觀測(cè)

在三角高程測(cè)量和斜距化為平距的計(jì)算中，都用到豎直角。1豎角（高度角）的計(jì)算豎盤注記形式有順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向兩種。注記形式不同，由豎盤讀數(shù)計(jì)算豎角的公式也不同，但其基本原理是一樣的。豎角是在同一豎直面內(nèi)目標(biāo)方向與水平方向間的夾角。所以要測(cè)定豎角，必然與觀測(cè)水平角一樣也是兩個(gè)方向讀數(shù)之差。不過任何注記形式的豎盤，當(dāng)視線水平時(shí)，不論是盤左還是盤右，其讀數(shù)是個(gè)定值，正常狀態(tài)應(yīng)該是90°倍數(shù)。所以測(cè)定豎角時(shí)只需對(duì)視線指向的目標(biāo)進(jìn)行讀數(shù)。計(jì)算豎角的公式無非是兩個(gè)方向讀數(shù)之差，問題是哪個(gè)讀數(shù)減哪個(gè)讀數(shù)以及視線水平時(shí)的讀數(shù)為多少。以仰角為例，只需先將望遠(yuǎn)鏡放在大致水平位置觀察豎盤讀數(shù)，然后使望遠(yuǎn)鏡逐漸上傾，觀察讀數(shù)是增加還是減少，就可得出豎角計(jì)算的一般公式：

(1)當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線上傾，豎盤讀數(shù)增加，則豎角＝瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)豎盤讀數(shù)-視線水平時(shí)豎盤讀數(shù)；(2)當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線上傾，豎盤讀數(shù)減少，則豎角＝視線水平時(shí)豎盤讀數(shù)-瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)豎盤讀數(shù)。

以常用J6光學(xué)經(jīng)緯儀的豎盤注記（順時(shí)針方向）形式為例，由圖5-24可知盤左、盤右視線水平時(shí)豎盤讀數(shù)，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線上傾，盤左時(shí)讀數(shù)L減少；盤右時(shí)讀數(shù)R增加，見圖5-24。根據(jù)上述一般公式可得到這種豎盤的豎角計(jì)算公式為5-8和5-9。

2、豎盤指標(biāo)差在推導(dǎo)豎角計(jì)算公式時(shí)，認(rèn)為當(dāng)視線水平且豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，其讀數(shù)是90°的整倍數(shù)。但實(shí)際上這個(gè)條件有時(shí)是不滿足的。這是由于豎盤指標(biāo)偏離了正確位置，使視線水平時(shí)的豎盤讀數(shù)大了或小了一個(gè)數(shù)值，稱這個(gè)偏離值為豎盤指標(biāo)差。當(dāng)指標(biāo)偏移方向與豎盤注記方向一致時(shí)，則使讀數(shù)增大一個(gè)值，取正號(hào)；反之，指標(biāo)偏移方向與豎盤注記方向相反時(shí)，則使讀數(shù)減小一個(gè)值，取負(fù)號(hào)。用盤左、盤右觀測(cè)取平均值計(jì)算豎角，其角值不受豎盤指標(biāo)差的影響。

3、豎角觀測(cè)方法豎角觀測(cè)是用十字絲橫絲橫切目標(biāo)于某一位置，豎角觀測(cè)方法有兩種：中絲法和三絲法。中絲法測(cè)豎角時(shí)僅用十字絲的中絲照準(zhǔn)目標(biāo)。觀測(cè)步驟如下：①在測(cè)站上安置儀器，對(duì)中、整平。②盤左位置瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使十字絲的中絲切目標(biāo)于某一位置(如為標(biāo)尺，則讀出中絲在尺上的讀數(shù)；若照準(zhǔn)的是覘標(biāo)上某個(gè)位置，則應(yīng)量取該中絲所截位置至地面點(diǎn)的高度，這就是目標(biāo)高。)。③轉(zhuǎn)動(dòng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中。讀取豎盤讀數(shù)L。④盤右位置照準(zhǔn)目標(biāo)同一部位，步驟同②、③，讀取豎盤讀數(shù)R。在水平角觀測(cè)中有各種各樣的誤差來源，這些不同來源的誤差對(duì)水平角的觀測(cè)精度又有著不同的影響。

一、水平角觀測(cè)的誤差1、儀器誤差：(1)水平度盤偏心差(2)視準(zhǔn)軸誤差(3)橫軸傾斜誤差(4)豎軸傾斜誤差2、觀測(cè)誤差：（1）儀器對(duì)中誤差(與偏心距成正比，與距離成反比。P113圖5-31)（2）目標(biāo)偏心誤差（與目標(biāo)不直有關(guān)，瞄準(zhǔn)底部。P114圖5-32）（3）觀測(cè)本身的誤差（望遠(yuǎn)鏡倍數(shù)、目標(biāo)和照準(zhǔn)標(biāo)志的形狀及大小、目標(biāo)影像的亮度和清晰度、人眼的判斷力）

§5.4水平角觀測(cè)的誤差和精度Errorssourcesandprecisionindetermininghorizontalangles3.外界條件的影響（1）溫度變化會(huì)影響儀器的正常狀態(tài)（2）大風(fēng)會(huì)影響儀器和目標(biāo)的穩(wěn)定（3）大氣折光會(huì)導(dǎo)致視線改變方向（4）大氣透明度會(huì)影響照準(zhǔn)精度（5）地面的堅(jiān)實(shí)與否車輛的震動(dòng)會(huì)影響儀器的穩(wěn)定當(dāng)L為1米，γ為1°，D為100米，θ為90°時(shí)，目標(biāo)偏心產(chǎn)生的誤差為36″。二、水平角觀測(cè)的精度對(duì)于水平角觀測(cè)的精度，通常以某級(jí)經(jīng)緯儀的標(biāo)稱精度作為基礎(chǔ)，應(yīng)用誤差傳播定律進(jìn)行分析，求得必要的數(shù)據(jù)，再結(jié)合由大量實(shí)測(cè)資料經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析求得的數(shù)據(jù)，考慮系統(tǒng)誤差的影響來確定。

§5.5經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正Testandadjustmentofthetheodolite經(jīng)緯儀主要軸線間應(yīng)滿足的條件①照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于豎軸；（LL⊥VV）

②視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸；（CC⊥HH）③橫軸應(yīng)垂直于豎軸；（HH⊥VV）

④觀測(cè)水平角時(shí)，若用十字絲交點(diǎn)去瞄準(zhǔn)目標(biāo)不很方便，通常是用豎絲去瞄準(zhǔn)目標(biāo)，從而這又要求豎絲應(yīng)垂直于橫軸；⑤當(dāng)經(jīng)緯儀作豎角觀測(cè)時(shí)，還必須滿足豎盤指標(biāo)差在限差范圍內(nèi)（<25″）。§5.6距離測(cè)量

Distancemeasurement地面上兩點(diǎn)間的距離是指這兩點(diǎn)沿鉛垂線方向在大地水準(zhǔn)面上投影點(diǎn)間的弧長(zhǎng)。在測(cè)區(qū)面積不大的情況下，可用水平面代替水準(zhǔn)面。兩點(diǎn)間連線投影在水平面上的長(zhǎng)度稱為水平距離。不在同一水平面上的兩點(diǎn)間連線的長(zhǎng)度稱為兩點(diǎn)間的傾斜距離。測(cè)量地面兩點(diǎn)間的水平距離是確定地面點(diǎn)位的基本測(cè)量工作之一。距離測(cè)量的方法有多種，常用的距離測(cè)量方法有：鋼尺量距、視距測(cè)量、光電測(cè)距?？筛鶕?jù)不同的測(cè)距精度要求和作業(yè)條件（儀器、地形）選用測(cè)距方法。

一、鋼尺量距1、鋼尺尺長(zhǎng)方程式鋼尺表面標(biāo)注的長(zhǎng)度稱為名義長(zhǎng)度。鋼尺的實(shí)際長(zhǎng)度通常不等于其名義長(zhǎng)度，且不是一個(gè)固定值，而是隨丈量時(shí)的拉力和溫度的變化而異。鋼尺受到不同的拉力，其尺長(zhǎng)會(huì)有微小的變化，故在進(jìn)行精密量距或鋼尺檢定時(shí)，施加規(guī)定的拉力，如鋼尺用拉力。鋼尺長(zhǎng)度隨溫度變化而變化，因此，在一定拉力下，可用以溫度為自變量的函數(shù)來表示在某一溫度時(shí)鋼尺的實(shí)際長(zhǎng)度，該函數(shù)式稱作尺長(zhǎng)方程式。

2、鋼尺量距鋼尺丈量工作一般需要三人，分別擔(dān)任前司尺員、后司尺員和記錄員。丈量方法因地形而有所不同。（1）平坦地面量距丈量時(shí)后司尺員持鋼尺零點(diǎn)端，前司尺員持鋼尺末端，通常在土質(zhì)地面上用測(cè)釬標(biāo)示尺段端點(diǎn)位置。丈量時(shí)盡量用整尺段，一般僅末端用零尺段丈量。為了防止錯(cuò)誤和提高丈量結(jié)果的精度，需進(jìn)行往、返丈量。一般用相對(duì)誤差來表示成果的精度。計(jì)算相對(duì)誤差時(shí)，往返測(cè)差數(shù)取絕對(duì)值，分母取往返測(cè)的平均值，并化為分子為1的分?jǐn)?shù)形式。當(dāng)量距相對(duì)誤差沒有超過規(guī)范要求時(shí)，取往返丈量結(jié)果的平均值作為兩點(diǎn)間的水平距離。（2）傾斜地面量距若地面起伏不大，可將鋼尺一端抬高，目估使尺面水平，按平坦地面量距方法進(jìn)行。若地面坡度較大，可將一整尺段距離分段丈量，其一端用垂球?qū)χ?。?dāng)傾斜地面的坡度均勻，大致成一傾斜面時(shí)，可以沿斜坡丈量的斜距，加日入高差改正后得到水平距離。3、距離丈量的成果整理對(duì)某一段距離丈量的結(jié)果，須按規(guī)范要求進(jìn)行尺長(zhǎng)改正，溫度改正和傾斜改正，才能得到實(shí)際的水平距離。丈量距離，通?？偸欠侄屋^多，每段長(zhǎng)不一定是整尺段，且每段的地面傾斜也不相同，所以一般需要分段改正。如果地面坡度基本一致，則尺長(zhǎng)、溫差和傾斜三項(xiàng)改正也可按整條邊的距離進(jìn)行改正。將改正后的各段水平距離相加，即得丈量距離的全長(zhǎng)。若往、返測(cè)距離差數(shù)的相對(duì)誤差在限差內(nèi)，則取往、返測(cè)距離平均值作為最后成果。

4、鋼尺量距的誤差來源及減弱措施往返丈量一段距離，其結(jié)果不等，揭示了量距有誤差存在。量距誤差發(fā)生在量距全過程，受環(huán)境、工具、量測(cè)者技術(shù)熟練程度等諸多因素的影響。分析其來源并尋找減弱措施，以期達(dá)到提高量距精度的目的。（1）定線誤差及其影響（2）鋼尺不水平引起的誤差（3）溫度變化引起的誤差（4）拉力誤差的影響（5）垂曲誤差（6）尺長(zhǎng)誤差（7）丈量誤差二、視距法測(cè)距1、概述視距測(cè)量是一種根據(jù)幾何光學(xué)原理，用簡(jiǎn)便的操作方法即能迅速測(cè)出兩點(diǎn)間距離的方法。視距測(cè)量是一種間接測(cè)距方法，普通視距測(cè)量所用的視距裝置是測(cè)量?jī)x器望遠(yuǎn)鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲，視距絲是與十字絲橫絲平行且間距相等的上、下兩根短絲。普通水準(zhǔn)測(cè)量是利用十字絲分劃板上的視距絲和刻有厘米分劃的視距尺（可用普通水準(zhǔn)尺代替），根據(jù)幾何光學(xué)原理，測(cè)定兩點(diǎn)間的水平距離。由于十字絲分劃板上、下視距絲的位置固定，因此通過視距絲的視線所形成的夾角（視角）也是不變的，所以這種方法又稱為定角視距測(cè)量。視線水平時(shí)，視距測(cè)量測(cè)得的是水平距離。如果視線是傾斜的，為求得水平距離，還應(yīng)測(cè)出豎角。有了豎角，也可以求得測(cè)站至目標(biāo)的高差。所以說視距測(cè)量也是一種能同時(shí)測(cè)得兩點(diǎn)之間的距離和高差的測(cè)量方法。普通視距測(cè)量測(cè)距簡(jiǎn)單，作業(yè)方便，觀測(cè)速度快，一般不受地形條件的限制。但測(cè)程較短，測(cè)距精度較低，在比較好的外界條件下測(cè)距相對(duì)精度僅有1/300—1/200。2、普通視距測(cè)量的原理（1）視準(zhǔn)軸水平時(shí)的視距公式（2）視準(zhǔn)軸傾斜時(shí)的視距公式δ:儀器旋轉(zhuǎn)中心到物鏡的距離；f：焦距；d:焦距到水準(zhǔn)尺之間的距離；l：上絲讀數(shù)與下絲讀數(shù)之差(尺間隔)；c：加常數(shù)；k：乘常數(shù)；h:A、B兩點(diǎn)間的高差；i：儀器高；v:望遠(yuǎn)鏡中絲在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)。視線水平（經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀）視線傾斜（經(jīng)緯儀）L：盤左在豎盤上讀數(shù)。視距法測(cè)量中只用一個(gè)盤位，所以測(cè)量前要檢查儀器使儀器指標(biāo)差盡可能小。三、光電測(cè)距1、電磁波測(cè)距概述隨著光電技術(shù)的發(fā)展，電磁波測(cè)距儀的使用愈來愈廣泛。與傳統(tǒng)量距方法比較，電磁波測(cè)距具有測(cè)程遠(yuǎn)、精度高、操作簡(jiǎn)便、作業(yè)速度快和勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。電磁波測(cè)距的基本原理是通過測(cè)定電磁波在待測(cè)距離兩端點(diǎn)間往返一次的傳播時(shí)間，利用電磁波在大氣中的傳播速度，來計(jì)算兩點(diǎn)間的距離。以電磁波為載波傳輸測(cè)距信號(hào)的測(cè)距儀器統(tǒng)稱為電磁波測(cè)距儀，按其所采用的載波可分為：①微波測(cè)距儀：采用微波段的無線電波作為載波；②光電測(cè)距儀：采用光波作載波，又分為以下兩類：激光測(cè)距儀，用激光作為載波；紅外測(cè)距儀，用紅外光作為載波。微波測(cè)距儀和激光測(cè)距儀多用于遠(yuǎn)程測(cè)距，測(cè)程可達(dá)數(shù)十公里，一般用于大地測(cè)量。紅外測(cè)距儀用于中、短程測(cè)距，一般用于小面積控制測(cè)量、地形測(cè)量和各種工程測(cè)量。眾所周知，光的傳播速度約3.0×108m/s，因此對(duì)測(cè)定時(shí)間的精度要求就很高。根據(jù)測(cè)定時(shí)間方式的不同，光電測(cè)距儀又分為：脈沖式測(cè)距儀和相位式測(cè)距儀。脈沖式測(cè)距儀是通過直接測(cè)定光脈沖在測(cè)線上往返傳播的時(shí)間來求得距離。相位式測(cè)距儀是利用測(cè)相電路測(cè)定調(diào)制光在測(cè)線上往返傳播所產(chǎn)生的相位差，間接測(cè)得時(shí)間，從而求出距離，測(cè)距精度較高。短程紅外光電測(cè)距儀（測(cè)程小于5km）屬于相位式測(cè)距儀，它是以砷化鎵（GaAs）發(fā)光二極管作為光源，儀器靈巧輕便。廣泛應(yīng)用于地形測(cè)量、地籍測(cè)量和建筑施工測(cè)量。由于電磁波測(cè)距儀型號(hào)甚多，為了研究和使用儀器的方便，除了采用上述分類法外，還有許多其他分類方法，例如：按測(cè)程分按載波數(shù)按發(fā)射目標(biāo)分另外，還可以按精度指標(biāo)分級(jí)。由電磁波測(cè)距儀的精度公式當(dāng)D=1km時(shí)，則為一公里的測(cè)距中誤差。A為儀器標(biāo)稱精度中的固定誤差，以mm為單位；B為儀器標(biāo)稱精度中比例誤差系數(shù)，以mm/km為單位；D為測(cè)距邊長(zhǎng)度，以km為單位。

激光測(cè)距儀、紅外測(cè)距儀在進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，一般需要與一個(gè)合作目標(biāo)相配合才能工作，這種合作目標(biāo)叫反射器。對(duì)激光測(cè)距儀和紅外測(cè)距儀而言，大多采用全反射棱鏡作為反射器，全反射棱鏡也稱為反光鏡。測(cè)距時(shí)，將測(cè)距儀和反射鏡分別安置在測(cè)線兩端，仔細(xì)地對(duì)中。接通測(cè)距儀電源，然后照準(zhǔn)反射鏡，開始測(cè)距。為防止出現(xiàn)粗差和減少照準(zhǔn)誤差的影響，可進(jìn)行若干個(gè)測(cè)回的觀測(cè)。這里一測(cè)回的含義是指照準(zhǔn)目標(biāo)一次，讀數(shù)2～4次。一測(cè)回內(nèi)讀數(shù)次數(shù)可根據(jù)儀器讀數(shù)出現(xiàn)的離散程度和大氣透明度作適當(dāng)增減。根據(jù)不同精度要求和測(cè)量規(guī)范的規(guī)定確定測(cè)回?cái)?shù)。往、返測(cè)回?cái)?shù)各占總測(cè)回?cái)?shù)的一半，精度要求不高時(shí)，只作單向觀測(cè)。測(cè)距讀數(shù)值記入手簿中，接著讀取豎盤讀數(shù)，記入手簿的相應(yīng)欄內(nèi)。測(cè)距時(shí)尚應(yīng)由溫度計(jì)讀取大氣溫度值，由氣壓計(jì)讀取氣壓值。觀測(cè)完畢可按氣溫和氣壓進(jìn)行氣象改正，按測(cè)線的豎角值進(jìn)行傾斜校正，最后求得測(cè)線的水平距離。測(cè)距時(shí)應(yīng)避免各種不利因素影響測(cè)距精度，如避開發(fā)熱物體（散熱塔、煙囪等）的上空及附近，安置測(cè)距儀的測(cè)站應(yīng)避開受電磁場(chǎng)干擾，距高壓線應(yīng)