测量第4章教案2

1、2021-12-181南方测距仪系列南方测距仪系列ND1000ND3000第三节第三节 电磁波测距电磁波测距2021-12-1822021-12-183电磁波测距是用电磁波(光波或微波)作为载波，传输测距信号，以测量两点间距离的一种方法。电磁波测距具有测程长、精度高、作业快、工作强度低、几乎不受地形限制等优点。2021，瑞典年，瑞典AGA(AGA(阿嘎阿嘎) )公司公司( (现更名为现更名为Geotronics(Geotronics(捷创力捷创力) )公司公司) )研制成功了世界上第一研制成功了世界上第一台电磁波测距仪台电磁波测距仪一、一、 电磁波测距技术概述电

2、磁波测距技术概述2021-12-1851967年AGA公司推出了世界上第一台商品化的激光测距仪AGA-8。用5mw氦氖气体激光器白天测40km，夜间可测60km精度：5mm+1ppm2021-12-186T2+DI101968年，Wild推出的第一台测距仪Wild生产的微波测距仪2021-12-187激光测距仪优点：发散角小、大气穿透力强，传输距离远，不受太阳光干扰，可全天候作业。红外测距仪优点：体积小、重量轻、功耗小、测距快、自动化程度高等。 随着半导体技术的发展，从60年代末70年代初起，采用砷化镓发光二极管作发光元件的红外测距仪逐渐在世界上流行起来。微波和激光测距仪多属于远程测距，测程可

3、达60km，一般用于大地测量。 红外测距仪属于中、短程测距仪， 测程为15km以下，一般用于小地区控制 测量、地形测量、地籍测量和工程测量等。2021-12-188根据测定时间方式的不同，光电测距又分为：根据测定时间方式的不同，光电测距又分为： a a、脉冲式测距仪（精度稍低，多用于远程测量）、脉冲式测距仪（精度稍低，多用于远程测量） b b、相位式测距仪（精度高些，工程上使用较多）、相位式测距仪（精度高些，工程上使用较多）电磁波测距仪：电磁波测距仪：根据测定距离根据测定距离：远程（远程（ 30km30km以上以上) )、中程、中程(5(530km)30km)、短程、短程( (小于小于5km

4、5km ）根据载波数根据载波数：单载波、双载波、三载波（可见光、红外光、微波）：单载波、双载波、三载波（可见光、红外光、微波）根据反射目标根据反射目标：漫反射目标（无合作目标）、合作目标（反射镜）、：漫反射目标（无合作目标）、合作目标（反射镜）、有源反射器（载波应答机）有源反射器（载波应答机） 根据精度指标根据精度指标：I I级：级：m md d5mm 5mm II II级：级：5mm5mm m md d 10mm 10mm 电磁波测距仪按其所采用的载波可分为：电磁波测距仪按其所采用的载波可分为：微波测距仪（精度不够稳定，使用较少）微波测距仪（精度不够稳定，使用较少）光电测距仪光电测距仪 a.

5、a.激光测距仪激光测距仪 b.b.红外测距仪红外测距仪 2021-12-189测距仪的精度：测距仪的精度：式中：式中：mD 测距中误差，单位为测距中误差，单位为mm； A 固定误差，单位为固定误差，单位为mm； B 比例误差系数，以比例误差系数，以mm/km为单位；为单位； D 测距边长度，以测距边长度，以km为单位。为单位。 当当D1km时，为一公里的测距中误差。时，为一公里的测距中误差。 )1055(6DmmmD)(BDAmDu仪器说明书中精度表示：仪器说明书中精度表示：（3mm+1ppmD) (其中其中1ppm=1mm/1km=110-6 )2021-12-1810二、光电测距仪的基本原

6、理二、光电测距仪的基本原理光电测距仪是通过测量光波在测线上往返传播所需的时间t，依下式来计算待测距离：D=1/2 ct其中c=c0/n c0为光在真空中的传播速度 3.0105km/s n为大气折射率 n=f(, t，p) ：光波长 t：大气温度 p：气压2021-12-1811三、测距方法 光电测距仪按照测定时间方式的不同，可分为：脉冲式（直接测定时间）相位式（间接测定时间）2021-12-18121、脉冲式 脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测距离上往返传播的时间来计算距离。脉冲测距原理脉冲测距原理脉冲测距原理Dnl12lc TT T：时标脉

7、冲的时间间隔：时标脉冲的时间间隔 l：在时间间隔在时间间隔T T内光脉冲内光脉冲往返所走的一个单位距离往返所走的一个单位距离2021-12-1813BUSHNELLPinSeeker1500 发射出的激发射出的激光为不可见且对人眼安全的红外脉冲。测光为不可见且对人眼安全的红外脉冲。测距范围可达距范围可达5-1373米。操作者对通过望米。操作者对通过望远镜观察筒瞄准的目标进行连续测量，距远镜观察筒瞄准的目标进行连续测量，距离值则在离值则在LCD显示屏上进行连续的变化。显示屏上进行连续的变化。 LaserAce 300手持式激光测距仪手持式激光测距仪 2021-12-18142、相位式 相位式光电

8、测距仪是将发射光强调制成正弦波的形式，通过测量正弦光波在待测距离上往、返传播的相位移来解算时间。徕卡CRF12002021-12-1815 相位式测距仪的基本工作原理图：1、由发射系统发射一个调制光波，同时至检相器；2、调制光波在待测距离上传播，反射镜反射后，经接 收系统进入检相器；3、检相器将发射信号与接收信号进行相位比较，测出 相位差 ；4、每改变频率f 后的调制光波，测出一个 ，组合后经 微处理器计算显示结果。相位式测距原理相位式测距原理2021-12-1816相位式红外测距仪各种反射棱镜各种反射棱镜经纬仪与测距仪配接经纬仪与测距仪配接测距仪功能键盘测距仪功能键盘2021-12-1817

9、n南方测绘公司生产的ND3000相位式红外测距仪2021-12-18182021-12-1819n由于光在玻璃中的折射率为由于光在玻璃中的折射率为1.51.51.61.6，而，而光在空气中的折射率近似等于光在空气中的折射率近似等于1 1，也就是说，也就是说光在玻璃中的传播要比空气中慢，因此光光在玻璃中的传播要比空气中慢，因此光在棱镜中传播所用的超量时间会使所测距在棱镜中传播所用的超量时间会使所测距离增大某一数值，称为棱镜常数。离增大某一数值，称为棱镜常数。 四、全反射棱镜四、全反射棱镜2021-12-1820五、光电测距仪的使用五、光电测距仪的使用1 1、经纬仪和反射器的安置。、经纬仪和反射器

10、的安置。 2 2、测距仪的安置。、测距仪的安置。安装电池。安装电池。把测距仪装载在经纬仪的支柱上。把测距仪装载在经纬仪的支柱上。 瞄准反射器。瞄准反射器。 经纬仪瞄准觇牌中心的视线与测距仪瞄准反射棱镜中心的视线保持平行。2021-12-1821 调整经纬仪望远镜，使十字丝对 准反射棱镜的觇牌中心 调整测距仪望远镜，使十字丝对准反射棱镜中心经纬仪瞄准觇牌中心。测距仪瞄准反射器3、开机检查。4、测距。正常测距、跟踪测距、连续测距、平均测距。5、测量气象元素。6、关机收测。2021-12-18221）加常数改正六、测距成果的整理主要内容有：仪器系统误差改正、气象改正、归算改正1、仪器系统误差改正K=

11、D-(D0-d) 单位：单位：mm原因：原因：发光管的发射面、接收管接收面与仪器安置中心不一致发光管的发射面、接收管接收面与仪器安置中心不一致辞，反光镜的等效反射面与反光镜安置中心不一致。辞，反光镜的等效反射面与反光镜安置中心不一致。2021-12-18232）乘常数改正指按一定的距离重复出现的误差，与距离有关指按一定的距离重复出现的误差，与距离有关但不成比例。设计和调试时可严格控制。但不成比例。设计和调试时可严格控制。RDDDRDD为实测距离值 R单位为mm/km fffRfff 标准频率f 实际频率3 3）周期误差改正）周期误差改正一般来说，如果一台测距仪的性能稳定合格，其仪器一般来说，如

12、果一台测距仪的性能稳定合格，其仪器误差改正数都很小，可以忽略不计。误差改正数都很小，可以忽略不计。原因：原因：振荡器频率变化，发光管相位不均匀。振荡器频率变化，发光管相位不均匀。2021-12-1824、气象改正DCH2型测距仪的气象改正公式为：型测距仪的气象改正公式为：0.29027910.0037tpPDDt式中：式中：D Dtptp气象改正值，单位为气象改正值，单位为mm； P测站气压，单位为测站气压，单位为mb(毫巴），毫巴）， 1 mb=100Pa； t测站温度，单位为测站温度，单位为C C； D D观测斜距，单位为观测斜距，单位为km km 。DI1000型测距仪的气象改正公式为：

13、型测距仪的气象改正公式为：0.290828210.00366tpPDDt2021-12-18253、倾斜改正cosSD若已知两点高差，则经过常数改正和气象改正后的倾斜距离：RtpDDKDD 24328hhhDDD h为测距仪与反射棱镜中心之间的高差则水平距离为hSDD 若已知测线竖直角，则水平距离为2021-12-1826、归算至大地水准面的改正2cosHlHSSDRR 12()2hHHHSSDDRR H1为测站高程，H为反射棱镜站高程或或H为反射棱镜站高程，l为反射棱镜中心至地面的高度2021-12-1827六、测距仪的主要误差测距误差分两部分：一是与距离无关的误差，即测相误差、加常数误差、

14、对中误差；式中：A 固定误差，单位为mm； B 比例误差系数，以mm/km为单位； D 测距边长度，以km为单位。)(BDAmD如：如：（5mm+5ppmD)当距离当距离D为为0.6km时，测距精度是时，测距精度是mD=8mm二是与距离D成比例的误差，即光速值误差、大气折射率误差和测距频率误差。所以测距仪的精度表达式由固定误差和比例误差组成：2021-12-1828七、光电测距的注意事项(1)(1) 防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。防止日晒雨淋，在仪器使用和运输中应注意防震。(2)(2) 严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。严防阳光及强光直射物镜，以免损坏光电器件。(3)(3) 仪器长期不用时，应将电池取出。仪