距离测量方法探讨

山西科技　文章编号：１００４—６４２９（２０１３）０４—０１４４—０３　ＳＨＡＮＸＩ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　２０１３年第２８卷第４期　收稿日期：２０１３－０３—２２　距离测量方法探讨　魏秀清　（中国神华神东煤炭集团地测公司设备办，内蒙古鄂尔多斯，０１７２０９）　摘要：距离测量是测绘技术中的基本工作，也是重要的测量元素之一。对传统的钢尺　量距、视距测量和光电测距进行了详细论述，对高新测绘仪器中采用的激光干涉测距　和精密比对测距的原理进行了分析。　关键词：距离测量；测量方法；测绘仪器　中图分类号：Ｐ２１５　文献标识码：Ａ　例）：　所谓距离是指两点间的水平长度，距离是几何测量的基本　元素　，主要用于测量中的坐标传算、面积求解等。传统测量方　法中，距离测量的主要方法有：采用钢尺、皮尺的直接量距法；基　（１）先在地面上将Ａ、Ｂ两点用木桩标志出来，然后在Ａ、Ｂ　两点的外侧各立一花杆，并清除掉直线ＡＢ之间可能对量距造成　于经纬仪、水准仪的间接视距测量法；基于测距仪、全站仪的光　电测距法。随着测绘仪器的不断发展更新，新的测距模式也在不　影响的障碍物。　（２）钢尺量距工作一般由两人配合完成，按照执尺的位置可　分为前尺手和后尺手。开始丈量时，后尺手位于Ａ点站立，手持　钢尺的零端，同时在Ａ点上插下一根测钎。此时，前尺手手持钢　断涌现，如：激光干涉测距法和精密比对测距法。刘基余从“量距　靠线尺”到“量距不用尺”，再到“量距不见站”的发展历程和影　响，对新中国成立６Ｏ年来的距离测量方法演变进行了较简洁的　论述　。　尺的末端从Ａ点沿ＡＢ直线前进，随身携带一组测钎。当前尺手　走到一整尺段处时停下，示意后尺手以钢尺的零点对准　点，前　尺手在尺的末端刻线处竖直地插下一测钎，这样就完成了Ａ曰直　线上一个整尺段距离的外业测量工作。　（３）后尺手拔起Ａ点上的测钎与前尺手共同举尺前进，重复　步骤（２）的过程量出ＡＢ直线上后续各个整尺段的距离值。对于　一１传统距离测量方法　１．１钢尺量距　钢尺是目前用于直接距离测量的主要工具，常用钢尺按照　长度分可分为以下３种：２０ｍ、３０ｍ和５０ｍ。通常情况下，钢尺　会卷放在金属架上，或者内置于一个圆形盒之内。钢尺的基本分　划为厘米，在每米及每分米处有数字注记。　钢尺量距一般分为以下几个步骤：直线定线；分段量距；逐　段量取定向桩之间的高差；成果整理。对于平坦地区的钢尺量　段距离值，不可能正好是整尺长的倍数，量距的最后总有一段　不足整尺长的距离段（ｎ～　。当到达（ｎ一　时，前尺手将尺上某一　整数分划线对准Ｂ点，由后尺手对准ｎ点在尺上读出读数，两数　相减，即可求得不足一尺段的余长。　（４）为了防止距离测量中发生错误，给成果引入误差，距离　测量通常要往返丈量，以提高距离测量的精度。　距，其具体过程如下（以丈量地面Ａ、曰两点之间的距离Ｄ为　Ｐｒｏｂｅ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｗａｔｅｒ－ｍｉｓｔ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｆｉｒｅ－ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｔｏｂａｃｃｏ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ＹＡＮ　Ｎａ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　６ｒｅ—ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ’　Ｓ　ｔｏｂａｃｃｏ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗａｔｅｒ－ｍｉｓｔ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｆｉｒｅ—ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｈａｔ　ｗｉｌｌ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｂｅ　ｐｒｅｆｅｒｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｏｂａｃｃｏ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ　ｓｃｏｐｅ，ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ，６ｒｅ—ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｄ　ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｅｔｃ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｈｉｇｈ——ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗａｔｅｒ－ｍｉｓｔ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｆｉｒｅ－ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ　ｓｃｏｐｅ；ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ；ｆｉｒｅ－ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｔｏｂａｃｃｏ　ｉｎｄｕｓｔｙ　ｒ１４４　魏秀清距离测量方法探讨　１．２视距测量　视距测量是根据几何光学原理，利用全站仪、光学经纬仪、　电子经纬仪、光学水准仪、电子水准仪等望远镜筒内的视距丝在　标尺上读取读数，然后应用三角公式计算两点之间水平距离的　方法。视距测量操作方便、观测快捷，一般情况下观测不受地形　起伏的影响。但是，视距测量是在近似的基础上进行的计算，因　此其测距精度较低，其相对误差约为１／３００～１／４００。　从视距测量的原理出发进行分析，可以看出，影响视距测量　精度的因素主要包括标尺倾斜误差、读数误差的影响和外界条　件的影响，分述如下。　（１）标尺倾斜误差。视距计算公式是在标尺铅垂的情况下，　按照仪器视准线与标尺正交而近似推得。如果视距尺倾斜，与视　准线不正交，需做近似替代，这对视距计算势必引入二次近似，　影响距离测量精度。因此，在视距测量时，应尽量使视距尺保持　垂直。　（２）读数误差的影响。视距丝是指经纬仪和水准仪的上下　丝，用视距丝在视距尺上读数时，其读数误差是引起视距测量误　差的重要因素。作业时，测量人员应使仪器物镜内成像清晰，仔　细对光后消除视差。同时，观测人员读数要仔细，必要时应根据　测量精度限制最远视距范围。　（３）外界条件的影响。大气折光是外业观测中重要的误差来　源，大气折光分为水平折光和垂直折光。当视线接近地面时，大　气垂直折光对视距尺上的读数影响较大。因此，外业观测时应尽　可能使视线离地面１　ｍ以上，以减少大气垂直折光的影响。　１．３光电测距　光电测距是通过测定电磁波、光束在待测距离段上往返传　播的时间，利用距离计算公式来计算待测距离的一种方法。如果　需要测定地面上两点Ａ、曰之间的距离Ｄ，先在Ａ点上安置光电　测距仪，并在Ｂ点上安置反射装置（如反光棱镜、反射片）。当测　距仪发射光束到达口点的反射装置后，经反射返回到测距仪被　接收。设光束、电磁波在大气中的传播速度为光速Ｃ，光束在待测　距离Ｄ上往返传播的时间为ｔ　则利用距离、速度和时间的计算　公式可得距离Ｄ的计算公式为：　１　Ｄ＝÷ｃｔ二　２Ｄ　（１）　式中：ｃ为光速（光束、电磁波在真空中的速度），一般记为　２９９　７９２．４５８　ｋｍ／ｓ。　受测距仪自身的系统误差以及当时外界环境等的影响，测　距仪在测距时的精度会有所下降。引起测距精度下降的因素主　要来自３个方面：仪器自身因素、气象状况和地面倾斜，因此，需　对测距结果进行相应改正，包括：仪器常数改正、气象改正和倾　斜改正，用以提高测距的精度。　仪器常数改正包括：加常数改正；乘常数改正。其中，加常数　改正是由于仪器的发射面和接收面与仪器中心不一致，反光棱　镜的等效反射面与反光棱镜的中心不一致，使得测距仪测出的　本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｘｋｊｚｚｓ＠１６３．ｃｏｉｎ　应用技术　距离值与实际距离值不一致。而乘常数改正是光尺长度经一段　时间使用后，由于晶体老化，实际频率与设计频率有偏移，使测　量成果存在着随距离变化的系统误差，其比例因子称乘常数改　正。　仪器在野外测量时的气象条件与标准气象不一致，使测距　值产生系统误差，称之为气象改正。在进行光电测距时应同时测　定环境温度和气压，然后利用厂家提供的气象改正公式计算改　正值，完成气象改正。　２新型距离测量方法　２．１激光干涉测距　测距用激光干涉原理，以干涉条纹作为距离的最小计量单　位，测量分辨率可达亚微米级，主要用于激光跟踪仪中的精密距　离测量。　激光干涉测距原理如图１所示，由Ｈｅ—Ｎｅ激光器发射的激　光束经分光镜分为光束１和光束２，反射光束１经固定反射镜反　射后仍然回到分光镜，透射光束２经移动棱镜反射也回到分光　镜，两束光为同源光束，在分光镜汇合处必然发生干涉。当两束　光的光程差是激光半波长的偶数倍时，光束相互叠加而加强，在　接收器上形成亮条纹；而当两束光的光程差是激光半波长的奇　数倍时，光束相互抵消，在接收器上形成暗条纹。因此，光束１的　光程固定不变，光束２的光程随着棱镜的移动距离而变化，由干　涉条纹的明暗变化就可直接测出移动棱镜的移动距离。　固定反射镜　镜　图１激光干涉测距原理图　但是此时所测的距离为棱镜移动的相对距离，并不是绝对　距离。因此，开始测距前要先把棱镜放置于一个已知的距离点　上，然后再移动棱镜，将测得相对距离加上已知的基准距离，即　可获得绝对距离。　２．２精密比对测距　这种方法与别的测距方式均不相同，当激光雷达开始测距　时，向被测物体发射一束红外调制光，经物体表面反射后被激光　雷达接收，调制光在向被测物体发射的同时，也向仪器内部的一　段固定长度的光纤发射，该段光纤长度已知，当发向被测物体的　调制光往返传播时，另一部分光也在固定长度的光纤内反复传　播。当发向被测物体的光返回激光雷达接收器时，只需要计算出　另一部分光在光纤内传播的距离即可测出仪器到被测物体的距　离。　这种测量方式中，测距仪器完全由与之相连接的计算机控　制，所以操作极其简便，只需要一个人操作计算机即可进行距离　１４５　山西科技　文章编号：１００４—６４２９（２０１３）０４—０１４６—０２　ＳＨＡＮＸＩ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　２０１３年第２８卷第４期　收稿日期：２０１３—０３—２２　冷气溶胶与热气溶胶灭火剂在　扑灭隧道火灾中的应用　梁国栋　（山西省公安消防总队，山西太原，０３０００２）　摘要：气溶胶灭火剂与气体灭火剂一样具有可压缩性、流动性、弥散性等，因而具有　气体灭火剂灭火应用的典型特点。对干粉消防车一冷气溶胶与热气溶胶灭火剂的性　能、特点和在扑灭隧道火灾中应用的优劣势进行了比较。　关键词：气溶胶灭火剂；性能特点；隧道火灾　中图分类号：Ｕ４５８　文献标识码：Ａ　近年来全国各地纷纷开始城市轨道交通建设，主要是地铁　建设，随着各种地下隧道的开通，极大地利用了自然空间，在解　决城市交通拥堵方面起到了缓解作用，同时缩短了人们出行的　１　干粉消防车一冷气溶胶与热气溶胶的性能和特点　１．１释放形式不同　旅程，争得了宝贵的时间。然而隧道火灾时有发生，如何快速、有　效采用正确的灭火剂扑救隧道火灾是我们急待解决的问题。气　溶胶灭火剂具有高效、节能、环保、灭火后无残留的特性，作为最　有效的灭火剂得到广泛应用。在干粉消防车一冷气溶胶与热气　溶胶灭火剂的应用各有不同效能，因此对隧道火灾中如何应用　两者的优势做一研究探讨。　测量，主要用于激光扫描仪中的精密比对距离测量。　超细干粉灭火剂灭火时，靠气体压力驱动，强力穿透火焰，　灭火剂充分与火焰接触，灭火速度快，灭火效率高，保证了灭火　剂能瞬间达到灭火浓度，实现高效率灭火的目的。　热气溶胶是一种常压状态储存、由氧化剂、还原剂和黏合物　结合成的固体状态含能化学物质，属于烟火型灭火剂。热气溶胶在　火灾时靠燃烧方式产生大量溶胶（烟雾）进入火场灭火，释放的动　参考文献　［１］张正禄．工程测量学［Ｍ］．武汉：武汉大学出版社，２００５．　３结语　距离测量是重要的测量工作，在地形图测绘、工程放样、地　［２］刘基余．６０年距离测量的演变［Ｊ］．海洋测绘，２０１０，３０（２）：　７４－７８．　籍测绘等方面都有广泛应用。传统的距离测量模式随着测绘仪　器不断更新而逐渐淘汰，新的测距方式随之涌现。ＧＰＳ技术作为　当前测绘新技术之一，其所测定的基线分量中隐含两点之间的　（责任编辑：李敏）　第一作者简介：魏秀清，女，１９８２年生，２００６年毕业于内蒙　古科技大学测绘工程专业，助理工程师，中国神华神东煤炭集团　地测公司设备办，内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木　伦镇地测公司设备办，０１７２０９．　距离值，也是当前距离测量的一种新手段，限于篇幅未做探讨。　掌握老技术，学习新技术，希望本文的工作对测量工作者掌握距　离测量技术有所帮助，也对推动新型测绘仪器使用有所启示。　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ＷＥＩ　Ｘｉｕｑｉｎｇ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｗｏｒｋ　ｏｆ　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓｔｅｅｌ　ｔａｐｅ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｓｔａｄｉａ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏ—ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ｌａｓｅｒ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ－ｔｅｃｈ　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ；ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　１４６