写在前面

这篇博文是用来复习课程“大地测量学基础”的，里面仅列出本人觉得这门课程比较重要的部分，希望能够帮助到有需要的朋友。
课本采用《大地测量学基础》孔祥元，武汉大学出版社。
前面已经有一篇“大地测量学基础（复习）”了，但单篇博文篇幅过长，遂分割为三部分，第一、二、三章为第一部分，第四章为第二部分，第五章为一部分。
本篇博文为第二部分。

第4章 大地测量基本技术与方法

经典大地测量学的基本任务：
科学任务：研究地球的形状、大小和地球 的外部重力场。
建立四个测绘基准：
• 平面基准——全球或国家大地坐标系
• 高程基准——国家高程基准
• 重力基准——国家绝对重力基准网
• 海洋深度基准——我国采用的是理论深度基准面
技术任务：建立一个国家或地区的大地控制网。

4.1 平面控制网的建立及优化设计概念

4.1.1 国家平面大地控制网建立的基本原理

水平控制网的布设形式

常规大地测量建立平面控制网的测量方法包括：三角测量，导线测量，三边测量，边角测量。
现代大地测量布设平面控制网的方法主要指的是：GPS，GNSS。

国家水平控制网的布设原则

分级布网，逐级控制；
应有足够的精度；
应有足够的密度；
应有统一的规格。

分级布网，逐级控制：
密度先小后大、逐级加密；精度先高后低、逐级降低；即可简化布网工作，又可及时提供成果。
应有足够的精度：保证测图的实际需要

应有足够的密度：保证测图的实际需要

应有统一的规格。

小结：
1、大比例尺地形测图时，图根控制点相对于邻近等级控制点的平面点位中误差，不应大于图上(A)mm。
A.±0.1 B.±0.2 C.±0.3 D.±0.5
2、图根控制测量中，图根点相对于邻近等级控制点的点位中误差最大为图上（B）mm。
A、±0.05 B、±0.10 C、±0.15 D、±0.20
3、某施工放样工作总误差由控制点误差和放样作业误差两部分构成。按误差等影响“忽略不计原则”，若放样作业误差为±18mm，当控制点误差最大为（C）mm 时，即可认为其对施工放样的影响可忽略不计。 A、±2 B、±3 C、±6 D、±9
4、测图控制网的平面精度应根据（）来确定。
A.控制网测量方法 B.测图比例尺 C.测绘内容的详细测绘程度 D.控制网网形
5、国家等级水准网的布设原则有（ACDE）。
A、由高级到低级 B、从整体到局部 C、逐级控制 D、保证精度 E、逐级加密
6、按照国家秘密目录，国家等级控制点坐标的密级是（B）
A 绝密 B 机密 C 秘密 D 内部使用

国家水平控制网的布设方案

一等三角锁系的布设

二等三角网的布设

三、四等三角网的布设
插网法
插点法

我国的国家GPS控制网

水平控制网的布设

技术设计；实地选点；建造钢标；标石埋设；外业观测；内业计算。

技术设计

第一步：搜集和分析资料、实地踏勘

第二步：网的图上设计
•在适当的比例尺地形图上展绘已知点；
•从控制点开始，进行图形的扩展；
•检查各相邻点之间的通视，并拟定觇标类型和最有利的觇标高度；
•估算设计的新网的最弱边的精度
•设计水准联测的路线。
第三步：编写技术设计书
•目的、任务；
•测区的自然地理条件；
•测区已有的测量成果情况，标志保存情况， 对已有成果的精度分析；
•布网依据的规范，最佳方案的论证；
•现场踏勘报告；
•各种设计图表；
•主管部门的审批意见。

建标

埋石

4.1.2 控制网的优化设计

•在布设控制网时，希望在现有的人 力、物力和财力条件下，使控制网 具有最高的精度和可靠性；
•在满足控制网的精度要求的前提下， 尽量合理的确定网的结构，观测量 的必要精度，以及最佳分布。

控制网的质量指标

•精度指标 •可靠性指标 •费用指标
（监测网中还有灵敏度指标/可区分性指标）

精度指标

可靠性指标

费用指标

优化原则

优化设计分类

基准（零类）优化设计

图形（一类）设计

权（二类）设计

加密（三类）设计

优化设计的方法

•解析法——基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值。
•模拟法——模拟观测方案，根据仪器确定观测值精度，计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。将计算出的各质量指标与设计要求的指标比较，使之既满足设计要求，又不致于有太大的富余。

小结：
1、测绘工程设计阶段最终日标就是按质、按量、按时间要求提供(B)文件。
A．初步没计书 B．技术设计书 C．控制网图 D．质量保证体系
2、大地控制网优化设计的三个主要质量控制标准是(ABC)
A．精度 B．可靠性 C．费用 D．可区分标准 E．灵敏度
3、施工控制网的多余观测数越大，控制网的(A)越高。
A．内、外部可靠性 B．灵敏度 C．图形强度 D．观测难度
4、
基准设计：在网的图形和观测值的先验精度已定的情况下，选择合适的起始数据
图形设计：观测值先验精度和未知参数的准则矩阵已定的情况下，选择最佳的点位布设和最合理的观测值数目
权设计：在控制网的网形和网的精度要求已定的情况下，进行观测工作量的最佳分配，决定各观测值的精度
加密设计：对现有网和现有设计进行改进，引入附加点或附加观测值，导致点位增删或移动

4.1.3 工程水平控制网的布设原则和方案

特殊

说明：首级网很多是独立网
城市及高精度的工程控制 网的首级控制网往往是独立网，并在首级控制下分级布网；
原因：1）已有成果精度过低 2）根据需要对含有“尺度”的网点平面坐标提出要求

4.2 精密测角仪器和水平角观测

4.2.1 精密测角仪器及读数

经纬仪

读数

精密测角仪器为什么要对径重合读数？
因为度盘中心与仪器竖轴中心可能不重合，存在偏心误差。

小结：
1、我国光学经纬仪系列分为J07，J1，J2，J6等型号，试述J字母及其下角码数字各代表什么含义？
J是经纬仪汉语拼音第一个字母，其后的数字表示仪器的精度指标，即检定时水平方向观测一测回的中误差。J07表示一测回精度为0.7″的经纬仪。
2、j2仪器照准部水平转动时，秒盘读数变化吗？
不变，秒读数从测微器上读取，水平转动时测微器手轮不动。
3、光学测微器读数误差包括度盘对径分划线的重合误差和测微尺上的估读误差 ，这两项误差哪个大？
重合误差大

4.2.2 电子经纬仪和全站仪介绍

精密测角仪器的结构、特点

全站仪

需要进行初始化的全站仪，一般是采用的光栅度盘实现电子测角的。

4.2.3 经纬仪的三轴误差

经纬仪的三轴主要指的是：竖直轴，水平轴，视准轴。

视准轴误差

特点：

⑴随目标垂直角的增大而增大，当 α=0\alpha=0α=0 时 ΔC=C\Delta C=CΔC=C 为最小值。
⑵由盘左和盘右的观测方向值求平均，可以 消除视准轴误差对水平方向观测的影响，而得 到正确的方向值。
(3)计算2c的意义：一测回中各观测方向2C互差的大小，在一定程度上反映了仪器的稳定性和观测成果的质量。(J2仪器小于13秒)

水平轴倾斜误差

特点：

⑴不仅与i有关，而且还与α有关。α越 大，Δi\Delta iΔi越大，α越小，Δi\Delta iΔi越小，当α=0 时，将没有影响。
⑵由盘左和盘右的观测方向值求平均值，可以消除水平轴倾斜误差对水平方向观测的影响，而得到正确的方向值。

高低点法测定i角、c角

小结：
1、为什么要进行2c互差的比较？
一测回中各观测方向2C互差的大小，在一定程度上反映了仪器的稳定性和观测成果的质量。(J2仪器小于13秒)
2、用两个度盘位置取平均值的方法消除视准轴误差影响的前提条件是什么?
一个测回内不得重新调焦（目的：避免由于调焦引起视准轴位置发生变化）
3 、规范规定：一测回不得调焦，结合视准轴误差的特点，分析原因。
调焦会晃动视准轴，盘左盘右取平均不能消除视准轴误差和水平轴倾斜误差。
4、有人说三角网边长愈长，水平轴倾斜误差对方向值的 影响愈小，反之亦然。你认为这种说法正确吗?为什么?
对，观测时照准目标的垂直角越长，α越小。
5、规范规定，水平角观测过程中一测回内各个方向的2c值的互差不能超过一定的限差，为什么要进行该项检核？
防止照准目标出错，如果照准其他组的目标，2C互差会超限。
防止观测时仪器出现晃动，比如仪器不稳定，观测时脚架晃动，都会造成2C互差超限。
一测回中各观测方向2C互差的大小，在一定程度上反映了仪器的稳定性和观测成果的质量。

垂直轴倾斜误差

定义：垂直轴不严格铅直，而是在某一方向偏离测站铅垂线一微小角度。

特点：

削弱措施：
观测前应校正好仪器纵轴与水准管轴的关系；
观测时要精确置平仪器，观测中注意气泡是否居中；
各测回重新整平，使垂直轴误差带有偶然性。

4.2.4 精密测角的误差来源

外界条件的影响

成像质量

水平角观测的有利时间：日出后一小时至二小时之间；下午三、四时后至日落前一小时；阴天。

水平折光/旁折光

影响规律
视线两侧的空气水平密度差别越大，旁折光影响越大；
旁折光对观测方向的影响，白天和夜间符号相反；
容易产生旁折光的地形、地物在平行视线方向上越长，离测站越近，旁折光影响越大；
上下半测回观测能否发现？多个测回观测能否发现？
上下半测回不能发现，多个测回分配在不同的时间段上可以发现。
削弱方法
不要在容易形成空气密度分布不均匀的时间里观测；
选点时要注意使视线尽量的高；
在水平折光差影响较大的自然地理条件下，应该适当缩短边长；
一份成果的全部测回，应分配在不同的时间段上完成。

照准目标相位差

温度对仪器稳定性的影响

表现：
视准轴各部件受热不均膨胀变形；
三脚架向阳处和背阴处温度、湿度不同，使仪器发生微小扭转。 约0.1~0.2”/分钟 。
削弱办法
上、下半测回照准目标顺序相反，观测各目标要速度快和时间均匀，使一个测回各方向的操作在时间上呈对称排列；
观测前应当将仪器放置在室外一段时间；观测时应该撑伞。出现温度骤变，不应强行观测。

仪器的误差

解决办法

度盘和测微尺的分划误差；——配盘
照准部和度盘偏心误差；——对径重合
光学测微器的隙动差；——旋进
照准部旋转的弹性带动误差；——盘左顺，盘右逆
脚螺旋的空隙带动误差；——空转
微动螺旋作用不正确的误差——旋进

照准和读数误差

精密测角的一般原则

小结：
1、水平角测量选点时，要求视线应高出地面或障碍物1~2m；傍离山坡、树林或建筑物3m以上。这样做是为了避免什么误差？
水平旁折光产生的误差。
2、水平角观测过程中，上、下半测回照准目标顺序相反，观测各目标要速度快和时间均匀，使一个测回各方向的操作在时间上呈“快速对称”排列；这样做是为了避免什么影响？
温度对仪器稳定性的影响。
3、在旋转光学测微器或者微动螺旋的时候，都要求“旋进”操作，【“旋进”也就是面向旋钮，顺时针转动螺旋。】这样做是为了避免什么误差？
光学测微器的隙动差和微动螺旋作用不正确的误差。
4、
度盘和测微尺的分划误差；——各个测回进行度盘配置
光学测微器的隙动差；微动螺旋作用不正确的误差——旋进操作螺旋
照准部旋转的弹性带动误差；——盘左顺时针操作照准部，盘右逆时针操作照准部
脚螺旋的空隙带动误差；——每个半测回开始之前，先空转一周
5、三角高程测量垂直角观测的最佳时间段为（C）
A 日出前后 B 日落前后 C 上午10点至11点 D 中午前后
6、一等三角点测量中，要求日夜观测时段数要符合一定的比例，其主要目的是消弱（A）
A 旁折光影响 B 望远镜照准误差 C 水平度盘刻划误差 D 归零差
7、三角高程测量中，能有效减弱大气折光影响的方法有（BCDE） A 照准目标打回光 B 上、下午对称观测 C 选择最佳观测时间 D 对向观测 E 提高观测视线高度

4.2.5 水平角观测方法

水平角的观测方法有：

方向观测法

观测方法

观测程序

选择适当的零方向，长短适中，清晰；
开始每一个测回的观测；
计算检查限差，进行成果的取舍和重测或 补测；
测站平差

测回数的确定

度盘配置位置:等级,仪器

观测手簿的记载

观测限差、取位

关于记录

一测回记录不得跨记在手簿的两页上。
度、分记错或读错可以更改，但不能连环改。
盘左秒读错或记错可以改；盘右秒读错或记错不能改。

测站平差

各方向测站平差值的计算
结论：各方向的平差值，就等于该 方向各测回的算术平均值。
一测回和m个测回方向中误差的计算

分组方向观测法

为什么要分组方向观测？
1、当方向数多于6个时可考虑分为两组观测，以避免因观测时间过长，误差增大，或成像目标不能同时清晰稳定。
2、有时方向总数虽然不多，但个别方向通视很差，观测时可暂时放弃，待观测完其他方向后，再补测这个方向。

偏心观测与归心改正

理论上，观测和计算成果要以标石中心为准。
观测过程中，测站中心、标石中心和照准中心应一致， 即“三心一致”。

测站点归心改正

照准点归心改正

测站同时受两种偏心影响

归心元素的测定方法

小结：
1、一等平面控制中，水平角的观测方法必须采用全组合测角法。
2、当进行二等或二等以下平面控制测量，测站上的观测目标数大于等于7个时，水平角观测需要采用分组方向观测法。
3、进行方向观测法测定水平角时，当方向数大于3时，需要进行半测回归零操作。
4、方向观测法中，一个测站上的观测值的限差包括哪几项？
光学测微器两次重合度数的差，半测回归零差，一测回内2c互差，化归同一方向后同一方向值各测回互差。
5、什么是偏心观测。有哪两种情况的偏心观测？
理论上，观测和计算成果要以标石中心为准，观测过程中，测站中心、标石中心和照准中心应一致，即“三心一致”。实际情况会出现测站中心与标石中心不一致，或者照准中心与标石中心不一致，导致偏心观测。两者分别称为测站偏心和照准点偏心。
6、进行测站偏心观测的归心改正计算，需要获得哪些参数？
测站偏心元素，包括测站偏心距，测站偏心角。还需要测站标石到照准点中心的距离，以及偏心测量得到的观测角。
7、进行照准偏心观测的归心改正计算，需要获得哪些参数？
照准点偏心元素，包括照准点偏心距，照准点偏心角。还需要照准点标石到测站的距离，以及偏心测量得到的观测角。

4.3 精密水准测量

4.3.1 高程控制网的布设

高程控制网用水准测量的方法，按照《水准测量规范》的要求建立的，是高程控制的基础。
•国家高程控制网
•城市和工程建设高程控制网
高程控制网布设原则

国家高程控制网的布设方案：
一等水准测量是国家高程控制网的骨干；
二等水准网是国家高程控制网的全面基础；
三、四等水准测量直接提供地形测图和各种工程测建设所必需的高程控制点。
城市和工程建设高程控制网：
•分二三四等3个等级；
•首级高程控制网，一般要求设成闭合环。
水准测量的施测：
•技术设计
根据任务的要求，根据规范规定，结合测区实际情况：在合适的比例尺地图上，拟定出最合理的水准网和水准路线的布设方案； 编写技术设书；
•实地选线、埋石
在技术设计的基础上，实地确定水准路线和水准点的最终位置；埋设标石；填绘点之记。
•观测
•计算

小结：
1、按国家精密水准测量规范规定，二等精密水准测量每公里偶然中误差与全中误差的限差应满足（A）
A、小于等于1.0mm;小于等于2.0mm;B、小于等于2.0mm;小于等于3.0mm;C、小于等于0.5mm;小于等于1.0mm;D、都不正确
2、各等级水准仪按照精读可以分为DS05,DS1,DS3与DS5等型号，适合国家二等水准测量的仪器是（B）
A、DS05 B、DS1 C、DS3 D、DS5

4.3.2 精密水准仪与水准尺

精密水准仪的构造特点

•高质量的望远镜光学系统 物镜孔径：清晰 放大倍率：亮度
•坚固稳定的仪器结构 因瓦合金隔热外壳
•高灵敏的管水准器 5"/2mm 10"/2mm
•高精度的测微装置
•高性能的补偿装置

高精度的测微装置

读数

精密水准尺的构造特点

•对温度变化小
•刻度分化正确，精确
•尺笔直
•有圆水准气泡
•耐磨金属底垫

10mm分划的精密水准尺的基辅差是多少？B
A、4.687/4.787 B、301.55 C、60650

4.3.3 精密水准测量的误差来源与影响

i角误差的影响

两水准标尺零点差的影响

削弱办法：测站数为偶数。

温度变化对i角的影响

削弱办法：
•防止仪器在作业中被阳光照射和受热；
•各测段的往、返测分别安排在上午和下午进行；
•每站要快速对称观测，奇数测站和偶数测站的观测顺序应相反。

仪器升降

削弱办法：相邻测站观测顺序相反。

水准标尺（尺桩或尺台）升降

削弱办法：
应沿中等密度土壤的道路布设；
往返测应沿同一路线进行，并使用同一类型的仪器及尺承；
相邻两测站的观测顺序相反；往返测测站数要尽量相同且为偶数。
尽量用尺桩，土质紧密地区可用不轻于5kg的尺台；
扶尺要用力均匀；

大气折射的影响

削弱措施：
•观测时间：日出后半小时至正午前2.5h 正午后2.5h到日落前半小时 ；往返测分别在上午和下午。
•采用短视距；
•选择坡度平缓的交通路线，并布设成环状水准网

φ角误差（交叉误差）的影响

削弱办法：

水准标尺误差

小结：
1、闭合路线中环线闭合差很小，而测段往返测高差不符值超限可能原因。
转点误差
2、附合路线中各测段往返测高差不符值均很小，而路线闭合差超限可能原因。
有坡度路线大气折光积累
3、针对水准测量的各项误差：
• 如果影响与距离成比例，可以通过前后视距相等来消除；
• 如果影响随着时间变化，可以通过快速对称来消除；
• 如果单个测站不能消除，可以尽量通过相邻两个测站来消除；
• 其次，尽可能通过往返测来消除
• 最后，不能消除的误差，只能通过改正数来解决
4、在精密水准测量中，为了减小或削弱i角误差对观测高差的影响，水准测量外业观测中一般采取下列(A)组方法。
A.视距相等、改变观测程序 B. 视距相等、往返观测 C.视距相等、不同观测时间 D.偶数测站、往返观测
5、在精密水准测量中，为了消除或削弱i角误差对水准测量的影响，在观测过程中可以采取的措施与方法是(ABC）
A.前后视距相等 B.打伞 C.改变观测程序 D.偶数测站
6、在精密水准测量中，为了消除与削弱仪器与水准尺垂直位移的影响，在观测过程中可以采取的措施与方法是（ABC）
A.改变观测程序 B.往返观测 C.偶数测站 D.都不是
7、为了削弱大气垂直折光对精密水准测量的影响，在观测过程中可以采取的措施与方法是(ABCD）
A.视线离地面有足够高度 B.往返(上午)、返测(下午) C.前后视距尽量相等 D.坡度较大时适当缩短视距
8、精密水准测量中，如果某项误差的影响与距离成比例，如何消除？请列举哪些误差可以这样消除。
前后视距相等
大气折射角，i角误差和地球曲率
9、精密水准测量中，如果某项误差的影响随时间变化，如何消除？请列举哪些误差可以这样消除。
快速对称观测
温度变化对i角的影响
10、精密水准测量中，如果某项误差的影响单个测站不能消除，可以通过相邻两个测站的观测消除？请列举哪些误差可以这样消除。
相邻两测站
仪器升降，温度变化对i角的影响
11、精密水准测量中，每个测段都要求往返测，是为了消除哪项误差？
水准标尺（尺桩或尺台）升降

4.3.4 精密水准测量的实施

精密水准测量的一般规定

•观测之前应将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；观测时，应用测伞遮蔽阳光；迁站时应罩以仪器罩；
•每一测站上，仪器距前、后水准标尺的距离应尽可能相等，其差应小于规定的限值；
•对于气泡式水准仪，观测前应测出倾斜螺旋的置平零点，并作标记；随着气温变化，应随时调整值平零点的位置。对于自动安平水准仪的圆水准器，观测时应严格置平。
•同一测站上观测时，不得两次调焦；转动仪器的倾斜螺旋和测微螺旋，其最后旋转方向均为旋进。
•在相邻两测站上要变换观测程序，即一站的观测顺序为后前前后，另一站的程序为前后后前；每一测段应进行往、返测，往返测沿同一路线，采用相同的尺承，返测时，奇数测站与偶数测站的观测程序与往测时相反。
•观测时，仪器三脚架（脚螺旋）的两腿应放置在平行与水准路线的方向。另一腿交替地在前进方向的左侧或右侧。
•每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正，由往测转为返测时，2根标尺应互换位置，并应重新整置仪器。
•测段的往、返测要分别在上午和下午进行。观测必须在日出后至少半小时开始，日落前至少半小时结束。中午前后约2.5小时内不得进行观测。
•观测工作的间歇时，最好能结束在固定的水准点上，否则 、应选择两个坚稳可靠的固定点，作为间歇点。间歇后，应对2个间歇点的高差进行检测。检测结果符合要求后从间歇点起算。

初平零点
零点：初平的最佳状态
1、调脚螺旋使气泡符合，转180度，若不符合，用脚螺旋调一半，用倾斜螺旋校正其另一半。
2、再对另外两个脚螺旋。 反复进行

精密水准测量的观测

观测程序
•往测在奇数站： 后——前——前——后
•往测在偶数站： 前——后——后——前
•返测时，前后标尺互换位置，观测程序互换；
一测站的观测

手簿的记录与计算
•记录真实，注记明确，整洁美观，格式统一；
•外业原始观测 值和记录项目，须在现场记录。记录的数字和文字应清晰端正。
•原始的文字和数字的纪录，不得擦去或涂改。
•当原始记录的数字（只限于米和分米的读数）和文字有误时，应以单线划去，在其上方写出正确的文字或数字。并在备考栏内注明原因。同一测站内两个相关的原始数字，不得同改一个常数。

观测限差和超限成果的处理

水准测量的精度

说明：
•往返测不符值具有真误差性质，而且很多
•用往返测不符值来计算中误差，不能反映一些系统误差，不够全面（水准标尺沉降误差、大气折射）
•系统误差有累计，影响不可忽略，环线闭合差可以反映出来

小结：
1、精密水准测量中，一测站的限差包括（ABCD）
A.前后视距差 B.视线离地面的最小高度 C.基辅高差之差 D.基本分划与辅助分划之差
精密水准一般属于一、二等水准测量，在其一测站观测中要注意测站视线长度、前后视距差、视线高度、基本分划与辅助分划之差、基辅高差之差。
2、精密水准测量中，水准测段限差包括（AB）
A.测段前后视距累计差 B.往返高差之差 C.基辅高差之差 D.基本分划与辅助分划之差
3、按国家水准测量规范，符合二等精密水准测量限差规定的是（按国家水准测量规范，符合二等精密水准测量限差规定的是）
A.测段往返高差不符值<4k4\sqrt{k}4k​ B.附合路线闭合差<4L4\sqrt{L}4L​ C.环闭合差<4F4\sqrt{F}4F​ D.检测已测测段高差之差<5R5\sqrt{R}5R​（D应为6R6\sqrt{R}6R​）
4、每完成水准路线的测量，需要计算每公里水准的偶然中误的计算，对于水准测量全中误差的计算，下列说法正确的是（A）
A.水准环超过20个 B.水准环超过10个 C.水准环超过5个 D.必须计算
5、精密水准测量时，一个测站上的限差包括哪些？
实现长度、前后视距差、前后视距差累积值、视线高度（下丝读数），基辅分划读数之差，基辅分划所得高差之差、上下丝读数平均值与中丝读数之差、检测间歇点高差之差。
6、精密水准测量中，一个测段的限差包括哪些项目？
测段路线往返测高差不符值，附合路线闭合差，环线闭合差，捡测已测测段高差之差。

水准测量的概算（见3.3）

4.3.5 跨河精密水准测量

跨河水准产生的问题：
•前后视距不相等——无法消除i角误差，大气垂直折光误差等；
•水准尺分划读数无法辨认；
•大气条件复杂，影响大；
•观测时间长，河岸环境发生变化，如土质条件改变。
跨河水准方法

选择合适的立尺点

小结：
1、跨河水准测量的方法有光学测微法、倾斜螺旋法、经纬仪倾角法、测距三角高程法与CPS测量法，规范规定经纬仪倾角法的最大跨距为©。A.500m B.1500m C. 3500m D.≥3500m
2、跨河水准测量中，为什么一般两岸同时假设仪器对象观测？
使各种误差对两岸观测结果的影响大小接近，符号相反，以便在两岸观测结果的平均值中得到较好的消除。

4.4 精密测距

4.4.1 精密测距概述

测距方法有：
•视距测量；
•线尺量距； 用因瓦基线尺量距
•电磁波测距； 电磁波测距

因瓦基线尺

电磁波测距

测距原理：通过测定电磁波在测线两端往返传播的时间t，计算出测线的距离。
电磁波测距的发展：

电磁波测距仪的分类：
按照测距方式：脉冲式，相位式
按照测程：30km~3km
按照载波：激光，微波，红外……
按照等级：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ（5 ~10 ~20mm）
激光测程短，受大气能见度影响；微波测程远，受地面反射影响，精度低，军事应用多

测距的主要技术要求：

4.4.2 电磁波测距的原理

脉冲式测距：发射光脉冲，直接测定测距信号在大气中传播的时间，以测定待测距离。发射功率大，测程远，可不要合作目标，但测距精度较低。
相位式测距：发射连续的正弦调制波，测量测距信号在发射与接收之间的相位差，以确定待测距离。测距精度高，测程短，但要有合作目标。

脉冲法测距原理

相位式测距原理

相位测量的特点：模糊测量

N值的确定

（1）可变频率法

（2）固定频率法
直接测尺频率方法：
•设置一组数值上比较接近的测尺频率
•精测尺长与精测频率直接对应
•各个相当于粗测尺长均由两个测尺频 率的差频间接确定。

原理：

小结：
1、电磁波测距的原理包括脉冲式和相位式，其中脉冲式测距测距精度取决于时间测量的精度，因此精度较低，通常只用于精度较低的远距离测量、地形测量和炮瞄雷达测距。
2、电磁波测距中，为了解决扩大测程和提高精度的矛盾，相位式测距一般采用一组规定频率测距，其中低频的作为为扩大测程。
3、测量距离中，某仪器的精测尺长是10米，粗侧尺长是1000米，用精测尺测量相位差时，得到0.657; 用粗测尺测量相位差时，得到0.386;问，所测量的距离长度为？
0.65710=6.57m，0.3861000=386m，D=380+6.57=386.57m
4、电磁波测距中，相位式测距测量的是哪两种信号的相位差？GPS载波相位测量中，测定的是哪两种信号的相位差？
电磁波测距相位式测距测量的是发射信号和反射回来的信号的相位差；GPS载波相位测量中，测定的是接收机复制的信号和卫星发送的信号的相位差。
5、总结GPS载波相位测量和测距仪的相位式测距的异同
异：电磁波相位式测距是双程测距，即测距仪照准目标发射信号，经目标反射后再由测距仪接收；GPS载波相位测量是单程测距，即卫星向接收机发送信号，接收机与同时刻产生复制的信号比较。两者对于未知整周数的处理方式不同，测距仪是采用多种频段组合的方式，GPS是通过连续观测一段时间来求解。
同：都是通过对电磁波的对比，获取相位信息，从而获取距离的测量值。

光电测距仪的使用

•安装经纬仪，对中，整平，注意高度适中。
•测距仪装好电池，安装在经纬仪顶端，旋紧连接螺丝。镜站安装好反射棱镜。
•用经纬仪照准觇牌中心，测量水平角、垂直角。
•俯仰测距仪，用垂直制动螺旋固定，再用垂直微动螺旋和水平调整螺旋精确照准反射棱镜中心，开始测距。

4.4.3 距离观测值的归算

测距是在地球自然表面，实际的大气条件下进行的，测得的只是距离的初步值，需要加上一些改正才可得到两点间倾斜距离(以表示中心为准)。

气象改正

气象改正——作业中仪器显示的距离，是对应于生产厂家制造测距仪时所选的参考大气条件的距离观测值，而测距时的实际大气条件一般不会与之相同。因此，距离观测值须加入相应的改正。

规范规定

气象改正的计算

折射率n的计算

在全站仪中，可对仪器预设气压和温度，仪器将自动进行气象改正。

仪器系统误差改正

仪器常数：加常数

加常数的检定：六段解析法

比长基线场
• 长度基线检定场是用于检校电磁波、激光测距仪的野外场所。
• 测距仪等仪器通过基线检定与真实长度的比对，来查找改正数并发现仪器的问题，以保证测量的精度。

仪器常数：乘常数

周期误差

周期误差——由测距仪内部的光电信号串扰而引起的按照一定的距离为周期重复出现的误差。与干扰信号的强度有关；随着测距的相位值变化。
周期误差的计算
ΔDφ=−Asin(φ0+D′×360°μ)\Delta D_\varphi=-Asin(\varphi_0+\frac{D'\times 360°}{\mu})ΔDφ​=−Asin(φ0​+μD′×360°​)
式中：
AAA：周期误差的振幅( mm )；
φ0\varphi _0φ0​：周期误差的初始相位角(以度表示)；
D′D'D′：距离观测值（m）；
μ\muμ：精测调制波长的一半（ｍ）。
AAA和φ0φ_0φ0​由周期误差的检验求得。

国家光电测距仪检定规程

小结：
1、
2、电磁波测距中气象改正是由什么引起的？什么时候需要进行气象改正？
测距仪调制频率是根据测距仪选定的参考大气条件设计的，而观测时的大气条件与参考大气条件不同，使得折射率有所差异。
3、电磁波测距仪的加常数是由什么引起的？
由于仪器电子中心与其机械中心不重合而形成的仪器常数。
4、电磁波测距仪的乘常数是由什么引起的？
由于频率偏离标准值（也称频漂）引起的对距离的改正数的乘系数，主要是精测频率的改正。
5、电磁波测距仪的周期误差是由什么引起的？
由测距仪内部的光电信号串扰而引起的按照一定的距离为周期重复出现的误差。

波道曲率改正

第一速度改正

第二速度改正

归算改正（几何改正）

倾斜改正

由斜距改正到平距。

归心改正

投影改正（对应）

小结：

1、电磁波测距仪的第一速度改正是由什么引起的？
电磁波在近距离上传播可看成是直线，当距离较远，因受大气垂直折射的影响，不是一条直线，而是一条凹向下的弧线，实测距离为弧线长，应化为弦长。
2、电磁波测距仪的第二速度改正是由什么引起的？
以测线两端点的折射率的平均值代替全测线的折射率，由此产生的折射率代表性误差改正。

4.4.4 电磁波测距精度分析

测距误差的种类

仪器的标称精度

小结：
1、根据电磁波测距误差来源，相位距离测量误差可以分为与距离无关的误差和与距离成比例的误差，其中与距离成比例的误差包括频率误差，大气折射误率误差，真空中光速误差。

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