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第四章 距离测量和直线定向 学习目标：学习光电测距、尺子量距和光学测距三种距离测量原理与方法，在掌握现代光电测距技术原理与方法基础上，掌握钢尺量距、光学视距基本方法。 第一节 光学测距原理与方法 一、概述 1.基本原理：根据几何光学原理，应用三角定理进行测距的技术。 余切定理可知A、B二点的距离D为 2.光学测距方式：光学测距的方式依角度和尺长的测量方法不同而异。 二、视距法测量距离 视距法测距是利用测量仪器望远镜十字丝的上、下丝获得尺子刻划读数M、N，从而实现距离测量技术。 3.平视距测量方法： 1)经纬仪望远镜视准轴处于水平状态瞄准直立的尺子(如木制标尺)； 2)利用望远镜读取上、下丝所截的尺面上刻划值M、N(l上、l下)； 3)按计算距离D。 l=N-M= l下-l上 D=100(l 4.斜视距测量平距计算公式 A点安置经纬仪，B立尺； 测竖直角为(， 读数为M、N(l上、l下) ， 计算： DAB=100(l上-l下)×cos2α 第二节 距离丈量 一、概述 传统上所谓的尺子量距方法。 钢尺量距基本工作：定线、丈量、计算。 钢尺量距方法： 一般量距方法、精密量距方法。 二、钢尺一般丈量法 1.准备工作： 1)主要工具：钢尺、垂球、测钎、标杆等。钢尺完好，刻划清楚。 2)工作人员组成：主要工作人员是拉尺、读数、记录共2--3人。 3)场地：比较平坦，已定线，并插有测钎。 2.丈量工作： 1)往测：从A丈量至B，逐段丈量整尺段n，尺段长为lo；最后丈量零尺段长q。长度为D往； 2)返测：从B丈量至A，返测全长长度为D返。 3.计算与检核： 1)计算 D往=n lo往 +q往 D返=n lo返+q返 2)检核 ΔD=D往-D返 三、精密量距方法 1.准备工作： 1)工具：钢尺、弹簧秤、温度计等。检验钢尺，且有尺长方程式。 l=lo+Δlo +((t-to)lo 2)人员：主要5人。 3)场地：(1)经整理便于丈量；(2)定线后的分段点设有精确的标志 2.精密量距。一尺段丈量方法： 1)拉尺。拉尺员拉挂有弹簧秤的钢尺，拉力指示为100N (30米) ，钢尺面刻划与分段点标志对齐。 2)读数。二位读数员依次读取分段点标志横线所对的钢尺刻划值。前端读数员读至cm，后端读数员读至0.5mm，如前端读数l前=29.9800m，后端读数l后=75.5mm。 3)记录。记录l前、 l后，计算尺段丈量值 l’= l前- l后。 4)重复丈量。按步骤1)、2)、3)重复丈量和记录，计算获得l”、l”’。 5)检核。Δl容=±2～3mm。 6)记录温度t，抄录尺段高差h。 3.计算： 1)二项改化计算: (1)各尺段尺长改正数Δli计算： (2)各尺段温度改正数计算： 二项改正后的尺段长为 2)平距化算： 2)计算与检核： 第三节 红外测距 光电测距，即是以光和电子技术测量距离。或者说，以光和电子测量距离的技术。 光束速度c经过了二倍的距离，即2D；同时，测距仪测出光束从发射到接收期间的时间t2D 。根据速度乘以时间得路程的原理，便可知，2D=c×t2D， 实现式(3-1)的基本条件：t2D的测定，相位法、脉冲法 二、相位法测距原理 实质:利用测定光波的相位移代替测定t2D实现距离的测量。 1．光的调制： 使发射的光束成为一种光强度有规律明暗变化的调制光波。A-B-A 2．距离D与相位移的关系： 3.测尺和尺段： (=2π(N+ΔN) D=u×(N+ΔN) u称为测尺，N称为整尺段，ΔN称为尾尺段。 4.组合测距过程：D=u×ΔN 1)设测尺。相位法按上式采用多测尺组合测距过程。如采用u1、u2， 一般地设f1≈15MHZ，精测尺u1=10m， f2≈150kHZ，粗测尺u2=1000m。 2 )组合测距过程 D=u×ΔN (1)以u1测量距离得ΔN1。例如ΔN1=0.8654，把ΔN1及u1代入式(3-9)得D1=8.654m。 (2)以u2测量距离得ΔN2。例如ΔN2=0.9875，把ΔN2及u2代入式(3-9)得D2=987.5m。 (3)组合完整的距离值。将u1、u2测量距离值组合为完整的距离值，如图，其中的7.5不显示，则组合的距离值是988.654m。 三、相位法测距仪的基本结构 1.调制信号发生器：发出调制信号对光源进行调制；同时发出参考信号er给测相装