控制测量课件第四章 电磁波测距1

1、重庆交通大学土木建筑学院测绘系重庆交通大学土木建筑学院测绘系1第四章第四章 电磁波测距电磁波测距 建立高精度平面控制网和进行电磁波测距三角高程时，需要进行建立高精度平面控制网和进行电磁波测距三角高程时，需要进行精密距离测量。当前，主要采用电磁波测距仪进行距离测量。本章主精密距离测量。当前，主要采用电磁波测距仪进行距离测量。本章主要讨论中、短程红外光电测距仪的基本原理；电磁波测距仪的误差来要讨论中、短程红外光电测距仪的基本原理；电磁波测距仪的误差来源极其影响；地面距离观测值如何归算到椭球面上。目的是解决平面源极其影响；地面距离观测值如何归算到椭球面上。目的是解决平面控制网的水平距离观测问题和电磁

2、波测距三角高程测量的斜距观测问控制网的水平距离观测问题和电磁波测距三角高程测量的斜距观测问题。题。 重庆交通大学土木建筑学院测绘系重庆交通大学土木建筑学院测绘系2第四章第四章 电磁波测距电磁波测距河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系3河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系41、电磁波测距仪、电磁波测距仪DCtD221ABD出射光入射光 电磁波测距仪（电磁波测距仪（EDMEDM）就是电磁波作为载波和调制波进行距离）就是电磁波作为载波和调制波进行距离测量的一门技术。测量的一门技术。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系

3、52、测距仪的分类、测距仪的分类按测定按测定t t的方法的方法相位式测距仪脉冲式测距仪按载波按载波微波测距仪微波红外测距仪激光测距仪光波,按载波数按载波数,单载波可见光 红外光 微波双载波可见光与可见光 可见光与红外光三载波可见光可见光和微波 可见光红外光微波河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系6按反射目标按反射目标非同频载波应答机同频载波应答机有源反射器角反射镜平面反射镜合作目标非合作目标漫反射目标,)(短程光电测距仪：测程在3km以内，测距精度一般在lcm左右。中程光电测距仪：测程在315km左右的仪器称为中程光电测距仪，这类仪器适用于二、三、四等控制网的边长测

4、量。如我国的JCY-2、DCS-1，精度可达（lOmm+1 10-6）。 远程光电测距仪：测程在15km以上的光电测距仪，精度一般可达(5mm+110-6），能满足国家一、二等控制网的边长测量。如我国研制成功的JCY-3型等。 按测程分类：按测程分类：河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系7北京光学仪器厂HGC-1红外测距仪武汉地震仪器厂JCY-2A激光测距仪短程测距仪中程测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系8激光测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系9北京光学仪器厂HGC-1红外测距仪河南城建学院测绘

5、与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系10武汉地震仪器厂JCY-2A激光测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系11总参测绘研究所 BJCY-1变频式半导体激光测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系12AGA-6 激光测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系13AGA厂 Geodimeter激光测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系14日本索佳 REDmini相位式红外测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系15Wild DIS5相

6、位式红外测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系16Wild DI20 相位式红外测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系17Wild DI3000 脉冲红外测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系183 3、测距仪的分级、测距仪的分级 19991999年年城市测量规范城市测量规范规定，按规定，按1km1km测距中误差测距中误差( (即即 ，当，当D=1kmD=1km时时) )划分为两级：划分为两级：Dma b D 测距仪精度等级 每公里测距中误差 m D ( mm ) I级 m D 5 级 5 m D

7、10 级 10 m D 20 仪器的标称精度 m D 表达式为： m D = ( A + BD ) 式中 ： m D 测距中误差（ mm ）； A 标称精度中的固定误差（ mm ）； B 标称精度中的比例误差系数（ mm/km ）； D 测距长度（ km ）。 河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系194测测距距仪仪用用于于控控制制测测量量河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系20平面控制网等级测 距 仪等级观测次数总测回数一测回读数较差（ mm）单程各测回较差（ mm）往返较差往返二、三等116 5 78 10 15四等1146 5 748

8、 10 15一级12 10 154 20 30二级112 10 15 2 20 30 5、光电测距的技术要求、光电测距的技术要求Dba2河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系21河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系22河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系23河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系241、电磁波测距基本原理公式、电磁波测距基本原理公式 DCtD221ABD出射光入射光河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系25测定测定t方法有直接测时：脉冲式测距仪方

9、法有直接测时：脉冲式测距仪 间接测时：相位式测距仪间接测时：相位式测距仪tDcmm21smc81033Dmmm 要求smt11102DCtD221810一般只能达到河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系26计数显示电子门时标脉冲触发器脉冲发射脉冲接收反射器DBA2.光电脉冲法测距原理光电脉冲法测距原理特点：特点：直接测时一类测距仪称为脉冲式测距仪，该仪器因其直接测时一类测距仪称为脉冲式测距仪，该仪器因其精度较低，通常只用于精度较低的远距离测量、地形测量和精度较低，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。炮瞄雷达测距。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南

10、城建学院测绘与城市空间信息系27Wild DI3000 脉冲红外测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系28 以往生产的脉冲式测距仪，其测距精度大多在米级，而近期由Wild厂生产的DI 3000红外测距仪，其测距精度达毫米级。 D1 3000具有较长的测程和较高的精度。在一般大气条件下用单棱镜测距可达6km，在特别好的大气条件下，使用11块棱镜测距可测至14km。采用标准测量方式标称精度为(3mm+1ppmD)。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系29 拓普康公司隆重推出的世界上第一台无棱镜测程达1200m的测量机器人。 自动追踪全站仪

11、,高达12度/秒的自动跟踪速度。 自动照准功能 GPT-8200A系列GPT-8201A,1,GPT-8201A,1,(2mm+2ppm(2mm+2ppmD) D) 3mm+2PPMD/3mm+2PPMD/无棱镜无棱镜, ,主机主机265000265000元元GPT-8202AGPT-8202A，2,2,(2mm+2ppm(2mm+2ppmD) D) 3mm+2PPMD/3mm+2PPMD/无棱镜，主机无棱镜，主机237900237900元元拓普康拓普康8200A系列系列自动追踪脉冲全站仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系30河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城

12、建学院测绘与城市空间信息系31采用最安全的1级激光，无棱镜测距达2000m，配备自动追踪，自动照准功能和Windows CE操作系统；跟踪速度达15/秒，可以用于几乎所有的测量领域。红色激光指向。XTRAC 棱镜跟踪技术高级系统设计：仪器端和反光镜端均为无线连接 Windows CE操作系统 彩色触摸屏幕 新型、超快速伺服马达驱动内置无线电通讯系统 新型的FC-200野外控制器真正无线连接的系统：FC-200野外控制器 轻便的360棱镜 功能强大的TopSURV 软件。拓普康拓普康GPT-9001A测量机器人测量机器人1,(2mm+2ppmD) 主机报价主机报价288,000元元河南城建学院测

13、绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系323、相位式测距原理公式、相位式测距原理公式 它是用一种连续波（精密光波测距仪采用光波）作为它是用一种连续波（精密光波测距仪采用光波）作为“运运输工具输工具”（称为载波），通过一个调制器使载波的振幅或频（称为载波），通过一个调制器使载波的振幅或频率按照调制波的变化做周期性变化。测距时，通过测量调制率按照调制波的变化做周期性变化。测距时，通过测量调制波在待测距离上往返传播所产生的相位变化，间接地确定传波在待测距离上往返传播所产生的相位变化，间接地确定传播时间播时间t，进而求得待测距离，进而求得待测距离D。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建

14、学院测绘与城市空间信息系333、相位式测距原理公式、相位式测距原理公式 它是用一种连续波（精密光波测距仪采用光波）作为它是用一种连续波（精密光波测距仪采用光波）作为“运运输工具输工具”（称为载波），通过一个调制器使载波的振幅或频（称为载波），通过一个调制器使载波的振幅或频率按照调制波的变化做周期性变化。测距时，通过测量调制率按照调制波的变化做周期性变化。测距时，通过测量调制波在待测距离上往返传播所产生的相位变化，间接地确定传波在待测距离上往返传播所产生的相位变化，间接地确定传播时间播时间t，进而求得待测距离，进而求得待测距离D。设调制波在距离设调制波在距离D往返一次产生往返一次产生的相位变化为

15、的相位变化为 ,调制信号一调制信号一个周期相位变化为个周期相位变化为2，则调制，则调制波的传播时间波的传播时间t为：为：fcD4Dt2DctD221fcfccD422121河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系34基本原理载波源调制器比相器显示器混频器（2）高频电波混频器（1）接收器e基e测反射器河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系35设调制信号为正弦信号，设调制信号为正弦信号， 包含包含2的整倍数的整倍数N2，和不足，和不足2的尾数部分的尾数部分，即：即：)(2)2(22NNNN2N)(2)(2NNNNfcD22fcufcD4单位长，单位

16、长，“测尺测尺”，“电子尺电子尺”相位式测距仪是相位式测距仪是用长度为用长度为u u的的“测尺测尺”去量测去量测距离，量了距离，量了N N个个整尺段加上不足整尺段加上不足一个一个u u的长度就的长度就是所测距离。是所测距离。 ()Du NN河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系36N值解算的一般原理：值解算的一般原理：在上式中在上式中u=/2是已知的，是已知的，N可测出（测相器只能测定余长可测出（测相器只能测定余长uN，而不能测出整周数，而不能测出整周数N）但仍有两个未知数，即待测距离）但仍有两个未知数，即待测距离D和整周和整周数数N，这就使距离产生多值性，如能解出，

17、这就使距离产生多值性，如能解出N，距离，距离D就成为单值解。就成为单值解。()Du NN 由于测相器只能测定余长由于测相器只能测定余长u.N，而不能测出整周数，而不能测出整周数N。显而易见，一。显而易见，一个频率的测量只能得到余长而解不出个频率的测量只能得到余长而解不出N。如果选择如果选择“测尺测尺”（或频率）大（或频率）大于待测距离于待测距离，则上式变成，则上式变成D=uN,这可解出距离这可解出距离D。但由于测相精度只能达。但由于测相精度只能达到到10-3，所以想要用单一频率的测量来获得距离的单值解，则精度和测程，所以想要用单一频率的测量来获得距离的单值解，则精度和测程就不可能兼顾。就不可能

18、兼顾。 为解决扩大测程和提高精度的矛盾，既得到距离的单值解，同时具有为解决扩大测程和提高精度的矛盾，既得到距离的单值解，同时具有高精度和远测程，相位式测距仪一般采用一组高精度和远测程，相位式测距仪一般采用一组“测尺测尺”共同测距，即共同测距，即用精测频率测定余长以保证精度，设置多级频率（粗测频率）来解算用精测频率测定余长以保证精度，设置多级频率（粗测频率）来解算N而保证测程，从而解决而保证测程，从而解决“多值性多值性”问题。问题。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系37)(111NNuD22222)(NuNNuD（限制所测距离（限制所测距离D小于小于u2）设仪器采用

19、了两把测尺配合测距，若用两者测定同一距离，则有：设仪器采用了两把测尺配合测距，若用两者测定同一距离，则有：211NkNNN1为正整数，为正整数，N1为小于为小于1的小数，该式的小数，该式两边的整数部份和小数部份应分别相等两边的整数部份和小数部份应分别相等12Nk N的整数部份12Nk N的小数部份例：例：u1=10m, u2=1000m, k=100,698. 01N387. 02N3821的整数部份NkNmNNuD98.386)(11121uku测尺放大系数测尺放大系数河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系38Wild T16电子经纬仪+DI4L相位式红外测距仪Wi

20、ld T2000电子经纬仪+DI5相位式红外测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系39Wild 新T2+DI1000相位式红外测距仪河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系40基本信息:型号:WIN全站仪NTS-960R系列产品简介:windowsCE中文操作系统，全站仪上实现电脑化操作，3.5英寸超大液晶显示屏，无需通过键盘，可直接点击操作，直接用u盘导入/导出数据。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系41河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系42河南城建学院测绘与城市空间信息系河南

21、城建学院测绘与城市空间信息系43河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系44技术特点：技术特点：1、全站仪与GPS组成超站仪,功能超群，可分可合。2、无需做静态三角控制测量，无需做导线测量，超站仪即可从GPS获取绝对坐标，得出已知点坐标。3、在最适合的地方设站，可解决定向、未知点坐标等问题。4、免棱镜测量，所测即所得。5、超站仪除显示GPS坐标外，还内装了测图和工程软件，可直接成图和做各类工程测量。全站仪技术指标：全站仪技术指标：精度：2“2+2ppm测程：棱镜5km；免棱镜300mGPS精度指标：精度指标：静态平面精度：3mm+1ppm静态高程精度：5mm+1ppmR

22、TK平面精度：1cm+1ppmRTK高程精度：2cm+1ppm超站仪NTS-82河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系45)(2)(2NNNNfcD4.差频测相差频测相河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系46)(2)(2NNNNfcD5.自动数字测相（脉冲相位式或电子相位技法）自动数字测相（脉冲相位式或电子相位技法）河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系47 目前市场上全站仪的精测频率大多采用15MHz或30MHz。 早期产品，TC2000精测频率是5MHz， TC1000是 15MHz； 20世纪90年代末频率D

23、I1600，精测频率是50MHz； 1998年投入市场的TPS3007001100系列精测频率达100MHz，测尺长1.5m，如果按测相精度是尺长的 计算，则这项误差0.15mm。)(2)(2NNNNfcD()Du NN1)使用高频测距技术410河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系482）温控与动态频率校正技术温控： 测距频率是决定测距成果的重要因素，关系着测距仪的测尺长度和比例误差的大小。 气象因素-温度-温度补偿晶体振荡器动态频率： 标称频率：生产厂家设计并确定 发射频率：实际频率 计算频率：徕卡特有的频率，由计算产生 校正原理是利用计算频率对发射频率进行补偿。

24、)(2)(2NNNNfcD河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系493 3）无棱镜相位法激光测距技术）无棱镜相位法激光测距技术 20世纪80年代末，徕卡公司就推出了脉冲法无棱镜测距仪DIOR3000系列，徕卡公司发扬传统优势，进一步推出了相位法红外(IR)配合棱镜测距和相位法激光(RL)无棱镜测距于一体的TCR系列(TCR3007001100)全站仪。 无棱镜相位法激光测距的原理： 徕卡TCR系列全站仪的测距头里，安装有两个光路同轴的发光管，提供两种不同光源的测距方式。一种方式是IR，它发射红外光束，其波长是780nm，用以棱镜或反射片测距，单棱镜可测距离3000m，

25、精度为：(2mm+2ppmxD)；另一种方式为RL激光，它发射可见红色激光束，甚波长为670nm，不用反棱镜(或贴片)测距，可测距离80m，测距精度为(3mm+2ppmxD)。通过键盘操作以控制内部光路来实现。 河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系50河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系51思考题1. 脉冲测距的缺点是什么？2. 相位测距为什么用两把测尺？3. 无棱镜测距原理是什么？目前测程可达多远？4. 叙述一测回测距的过程。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系52河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院

26、测绘与城市空间信息系53河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系54二、周期误差的测定 1什么是周期误差 所谓周期误差是指按一定的距离为周期重复出现的误差。 周期误差主要来源于仪器内部固定的串扰信号。引起附加的相位位移。 一般地说，周期误差的周期取决于精测尺长。串扰信号引起的周期误差随距离的不同而按正弦曲线规律变化，其周期为2。周期误差的振幅大于测距中误差的50，并且数值较为稳定时，则在测距中必须加入周期误差改正数。如果发现周期误差的振幅过大，则必须送厂进行调整。 减小周期误差，必须增大测距信号强度。12eeK 串扰信号引起的附加相移为)sin(0iiAV周期误差如何影

27、响测距？河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系551)观测（平台法）测定方法如下： 平台的长度应与仪器的精测尺（如20m）长度相适应，其高度应与反射镜的高度一致，以免加入倾斜改正。 观测时先由近到远在反射镜各个位置测定距离，反射镜每次移动140m(为精测尺长)，序号为l，2，3，4，40。各位置测定后，如有必要，再由远至近返测。为了减小外界条件的影响，观测时间应尽量缩短。 2)计算 列误差方程式。)sin(0iiAV河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系56001D001v)sin(39)sin()sin(400404000100120220

28、010011011001001AKVDdvDAKVDdvDAKVDvDzzz为01距离的近似值为其改正数。39236023602360214011211211ooozdddD列误差方程式：其中：令：00sincosAYAXXYYXAarctan022则：河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系57 室内双频激光干涉基线实现测距周期误差的自动化检定室内双频激光干涉基线实现测距周期误差的自动化检定河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系58目前,国内外生产的全站仪频率一般15MHz，在早期有个别厂家生产75MHz频率的仪器，现在很少见到5MHz的仪器

29、。某leica 2+2ppmD全站仪，测尺频率100MHz，精测尺1.5m长，检定参数如下：河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系59三、仪器常数的测定三、仪器常数的测定 1.什么是仪器常数？什么是仪器常数？ 加常数加常数K012DDKKDK 乘常数乘常数河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系60由相位测距的原理：由相位测距的原理：)(NNuDnfcfVu222频率偏差频率偏差= =标实fff实实nfcu2标标nfcu2Rff实)1 (Ruu实标则则令令由于由于 可见，所谓成常数，就是当频率偏离其标准值时而可见，所谓成常数，就是当频率偏离其标

30、准值时而引起一个计算改正数的乘系数，也称比例因子。引起一个计算改正数的乘系数，也称比例因子。写成写成)1 (RDD实标河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系61思考： 加常数K与固定误差A有什么区别？ 乘常数R与比例误差B的区别？其中（m D=(A +BD )） 周期误差和比例误差有什么区别？河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系622. 用六段解析法测定加常数（不需要预先知道测线的精确长度）用六段解析法测定加常数（不需要预先知道测线的精确长度） nKdKdKdKdKDnin121)()()(11ndDKnidKmnnm2) 1(10.5Kd

31、mm一般要求0.5Kdmm取得得n=6.5一般取一般取n=6（段）（段）河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系63 为提高观测精度，须增加多余观测，实际工作时采用为提高观测精度，须增加多余观测，实际工作时采用全组合观测法，观测全组合观测法，观测2121个距离值。在六段法中，点号一个距离值。在六段法中，点号一般取般取0,1,2,3,4,5,60,1,2,3,4,5,6，测定距离如下：，测定距离如下：060504030201,DDDDDD1615141312,DDDDD26252423,DDDD4645,DD363534,DDD56D河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城

32、建学院测绘与城市空间信息系64 若以若以6 6个独立分段的距离改正数及加常数尺作为未知数首先列误个独立分段的距离改正数及加常数尺作为未知数首先列误差方程式，取用下列符号：差方程式，取用下列符号： 为距离量测值为距离量测值( (经气象、倾斜改正以后的水平距离经气象、倾斜改正以后的水平距离) )； 为距离量测值的改正数；为距离量测值的改正数； 为距离的近似值；为距离的近似值； 为距离近似值的改正数；为距离近似值的改正数； 为距离的平差值。为距离的平差值。 00iiiVDDKVDDiiiiiiiDDVKV00iiiDDl0iiilVKV0未知数有未知数有K K和距离改正数和距离改正数v1-v6v1-

33、v6，此时就有，此时就有1414个多余观测值，通过个多余观测值，通过平差计算就可以求出平差计算就可以求出6 6段距离的平差值和加常数段距离的平差值和加常数K K。0iD0iViD因为因为iViD其中其中因为因为令令则则河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系65简便仪器常数（简便仪器常数（K K）检验法：）检验法： 此项检验每年进行一至二次。此项检验适合在标准基线此项检验每年进行一至二次。此项检验适合在标准基线上进行，也可以按下述简便的方法进行检验上进行，也可以按下述简便的方法进行检验 K K( () ) K K应接近等于，若应接近等于，若K K5 5应送标准基线场进行

34、应送标准基线场进行严格的检验，然后依据检验值进行校正。严格的检验，然后依据检验值进行校正。 互换时，三脚架和基座保持固定不动，仅换棱镜和仪器的互换时，三脚架和基座保持固定不动，仅换棱镜和仪器的基座以上部分，可减少对中误差。基座以上部分，可减少对中误差。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系663. 用比较法测定加、乘常数用比较法测定加、乘常数 比较法系通过被检测的仪器在基线场上取得观测值，将观测值与已知基线值进行比较从而求得加、乘常数的方法。下面介绍“六段比较法”(实用上不限于六段)。 野外基线野外基线测定测距加、乘常数和测距标准偏差测定测距加、乘常数和测距标准偏差

35、C+RD a+bD河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系67误差方程式为：误差方程式为：565656560202020201010101DRDKvDDRDKvDDRDKvD565656020202010101lRDKvlRDKvlRDKv5601ll 进一步可以组成法方程解算。进一步可以组成法方程解算。dRdKdmQmmQmtvvm221121010101DDl其中，其中， 为基线值与观测值之差，如为基线值与观测值之差，如基线值基线值河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系68检验 1、安置和整平仪器后，使望远镜的指向和仪器中心与任一脚螺旋X的

36、联线相一致，旋紧水平制动手轮。 2、开机后指示竖盘指标归零，旋紧垂直制动手轮，仪器显示当前望远镜指向的竖直角值。 3、朝一个方向慢慢转动脚螺旋X至10圆周距左右时，显示的竖直角随着变化到消失出现“”信息，表示仪器竖轴倾斜已大于，超出竖盘补偿器的设计范围。当反向旋转脚螺旋复原时，仪器又复现竖直角，在临界位置可反复试验观其变化，表示竖盘补偿器工作正常。 校正 当发现仪器补偿失灵或异常时，应送厂检修。 4.竖盘指标零点自动补偿竖盘指标零点自动补偿河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系695.望远镜分划板望远镜分划板河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信

37、息系706 测距轴与视准轴同轴的检查测距轴与视准轴同轴的检查河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系71整平仪器：将光学对点器十字丝中心精确地对准测点（地面标志），转动照准部180，若测点仍位于十字丝中心，则无需校正。若偏离中心，则进行校正。7 光学对点器的检校光学对点器的检校河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系72 (1)管水准器检验与校正管水准器检验与校正 与普通经纬仪照准部水准器检校相同，即水准轴垂直于垂直轴的检校。 8.照准部水准器的检验与校正照准部水准器的检验与校正(2)圆水准器的检验与校正圆水准器的检验与校正 照准部水准器校正后，

38、使用照准部水准器仔细地整平仪器，检查圆水准气泡的位置，若气泡偏离中心，则转动其校正螺旋，使其气泡居中。 注意应使三个校正螺旋的旋松紧程度相同。 河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系731 1 仪器常数设置仪器常数设置2 2 棱镜常数的设置棱镜常数的设置3 3 大气改正的设置大气改正的设置输入温度、气压值自己计算ppm或直接输入ppm值。改正方式如下：(计算单位：米)PPM = 273.8 - 0.2900 气压值（hPa） （1hPa = 0.75mmHg ） 1 + 0.00366 温度值（） 不顾及大气改正时，请将PPM值设为零。NTS 系列全站仪标准气象条件（

39、即仪器气象改正值为0时的气象条件）：（气压：1013 hPa，温度：20）4 4 大气折光和地球曲率改正大气折光和地球曲率改正5 5 测量模式测量模式 精测精测- -粗测粗测- -跟踪测量跟踪测量- -重复测量重复测量- -单次测量单次测量9、测距仪参数设置、测距仪参数设置在使用中一般选择重复精测，其他方式测距精度较低但可以节省观测时间和电池用量。在使用中一般选择重复精测，其他方式测距精度较低但可以节省观测时间和电池用量。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系74补充全站仪的程序检校 视准差检校 横轴差检校 指标差检校 传感器零点检校河南城建学院测绘与城市空间信息系河

40、南城建学院测绘与城市空间信息系75校准视准误差1. 通过电子气泡整平仪器。 2. 照准大约距仪器100 米的目标点, 目标点必须安置在水平面的5 之内。3. 按记录 测量目标点。4. 切换到第二面再次照准目标点5. 按记录 测量目标点。6. 也可以 : 按更多测量相同目标点的另一个测回。c河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系76校准横轴倾斜轴系误差为了确定此误差,所瞄准的目标点位置必须位于水平面以上或以下靠近的位置。开始本程序之前必须先确定水平照准误差值。1.通过电子气泡整平仪器。2.照准的目标点大约距离仪器100米处，该点位于水平面上或下至少有27。3.按记录测量

41、目标点。4.切换到第二面再次照准目标点盘右河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系77 改正视准误差和竖直指标差的程序和条件是相同的 。读数指标与正确位置之间的小夹角x，称为竖盘指标差。）（）（3602121LRLR河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系78yxxy河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系79实验实验 全站仪的检校全站仪的检校一、实验目的 1.掌握利用全站仪内部软件校正的方法； 2.掌握仪器加常数检验的方法。 3.理解检验项目对测量数据的影响。二、主要仪器设备 全站仪;棱镜; 三脚架;小钢尺三、实验步骤

42、1.视准差检验设置 2.横轴误差检验设置 3.指标差检验设置 4.补偿器零点设置。 5.仪器加常数检验。四、分析河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系80河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系811 1 概述概述 电磁波测距改正计算大致可分为三类：电磁波测距改正计算大致可分为三类： 第一类第一类 仪器系统误差的改正：加常数仪器系统误差的改正：加常数 乘常数（频率）乘常数（频率） 周期误差周期误差 第二类第二类 大气折光而引起的改正：气象大气折光而引起的改正：气象 波道弯曲波道弯曲(10km以上) 第三类第三类 归算方面的改正：归算方面的改正：

43、倾斜改正 归算到参考椭球面上的改正 投影到高斯平面上的改正 说明：由于现在测距仪的性能和自动化程度不同，测距仪的说明：由于现在测距仪的性能和自动化程度不同，测距仪的精度要求也各异，故有些改正可不需进行，有的在观测时只精度要求也各异，故有些改正可不需进行，有的在观测时只需在仪器中直接输入有关数值或改正值即可。需在仪器中直接输入有关数值或改正值即可。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系822. 速度改正 1）第一次速度改正（气象改正） 电磁波测距仪直接显示的距离：式中，n参为仪器的参考折射率，是厂家根据选择的固定的折射率，因而它与外业实测条件下的大气折射率是不同的。 实

44、际的光程长度：因此得第一次速度改正公式：上式括号内分母n（对流层 1-0.9785）可认为是1，因此有公式：河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系83。表格等工具计算改正数得的气象参数借助辅助个点上测改正数。也可以根据几数，自动对所测距离加的气象参器，可自动感知测站上现在多数仪器带有传感气象改正气象改正nD 这是电磁波测距最重要的改正，因为电磁波在大气中传这是电磁波测距最重要的改正，因为电磁波在大气中传输时受气象条件的影响很大。实质是大气折射率对距离的输时受气象条件的影响很大。实质是大气折射率对距离的改正，因大气折射率与气压、气温、湿度有关，因此习惯改正，因大气折射率

45、与气压、气温、湿度有关，因此习惯叫气象改正。叫气象改正。61016.27302.1516.27391.1051tetPn河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系84 电磁波的传播速度c是用真空中的传播速度除以介质折射率来表示ncc0光波测量温度1的误差可引起折射率n，亦即距离有1ppm的误差。测量气压1mb的误差可引起折射率n，亦即距离有0.3ppm的误差。测量湿度1mb的误差可引起折射率n，亦即距离有0.04ppm的误差。 tetpdk6 .27320.11)16.273(148.793 .278106河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系8

46、52） 第二次速度改正， 在计算第一次速度改正时，一般是采用仪站和镜站折射率的平均值而不是严格采用全测线折射率积分的平均值，因此产生所谓折射串代表性误差，此项改正称为第二次速度改正。由于因此第二次速度改正公式为式中，k为折光系数，R为沿测线方向的地球平均曲率半径。 经第一、第二次速度改正后的数值是波道曲线弧长d1，nnnn)(2121232112)(Rdkkndd kkdd 1式中：大气折光系数k是指地球曲率半径与波道曲率半径13. 0rRk河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系86河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系87rRk 河南城建学

47、院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系88倾斜改正倾斜改正k k2 2海水面改正海水面改正k k3 3河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系89倾斜改正倾斜改正k k2 2海水面改正海水面改正k k3 3加倾斜改正后加倾斜改正后的距离的距离)(2121HHHM河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系90第二次弦一弧的改正A：(d3一d4)由图知，展开台劳级数后，得：上式右端第三项，当d3200km时，为1mm，故可忽略不计，因此有式中河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系91 上面求出的d4可认为是椭球

48、面p1、p2两点问大地线长度。现要按高斯投影法将它投影到高斯投影平面上，则成为p1、p2两点间的曲线长度d4，而我们要求的是p1、p2两点问的直线距离s。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系92河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系93河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系94-7河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系95河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系96KnfcnfcND222)(DBAmD测相基本公式：测相基本公式：22222222224AgKnfcD

49、mmmmnmfmcmDm)(2)(2NNNNfcD22fcu对中周期加常数测定误差注：n为大气折射率。河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系97测距误差的主要来源测距误差的主要来源 ： 上式中的各项误差影响，就其方式来讲，有些是与距上式中的各项误差影响，就其方式来讲，有些是与距离成比例的。这些误差称为离成比例的。这些误差称为“比例误差比例误差”；另一些误差；另一些误差影响与距离长短无关。称其为影响与距离长短无关。称其为“固定误差固定误差”。对于对于式中式中偶然性误差的影响，我们可以采取不同条件下的多次观偶然性误差的影响，我们可以采取不同条件下的多次观测来削弱其影响；而

50、对系统性误差影响则不然，但我们测来削弱其影响；而对系统性误差影响则不然，但我们可以事先通过精确检定，缩小这类误差的数值，达到控可以事先通过精确检定，缩小这类误差的数值，达到控制其影响的目的。制其影响的目的。22222222224AgKnfcDmmmmnmfmcmDm河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系98（一）比例误差的影响（一）比例误差的影响 ：1. 光速值的误差影响光速值的误差影响 光速值对测距误差的影响甚微，可以忽略不计。光速值对测距误差的影响甚微，可以忽略不计。2. 调制频率的误差影响调制频率的误差影响 1)1)即频率校正的即频率校正的误差误差: : （反映

51、了频率的精确度）利用高频数反映了频率的精确度）利用高频数字频率计校正。字频率计校正。 2)2)频率的频率的漂移误差漂移误差 （反映了频率稳定度）。精密中远程测距中反映了频率稳定度）。精密中远程测距中是不容忽视的。是不容忽视的。3.大气折射率的误差影响大气折射率的误差影响 正确测定测站和镜站上的气象元素，这对精密中、远程测距乃是正确测定测站和镜站上的气象元素，这对精密中、远程测距乃是十分重要的。测量温度十分重要的。测量温度1的误差可引起的误差可引起1ppm的距离误差。测的距离误差。测量气压量气压1mb的误差可引起距离有的误差可引起距离有0.3ppm的误差。测量温度的误差。测量温度1mb的的误差可

52、引起距离有误差可引起距离有0.04ppm的的误差。误差。22222222224AgKnfcDmmmmnmfmcmDm河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系99（二）固定误差的影响（二）固定误差的影响 ： 测相误差，仪器加常数误差和对中误差都属于固定误差。测相误差，仪器加常数误差和对中误差都属于固定误差。在精密的短程在精密的短程测距时，这类误差将处于突出的地位。测距时，这类误差将处于突出的地位。 1. 对中误差对中误差 在控制测量中，一般要求对中误差在在控制测量中，一般要求对中误差在3mm3mm以下，要求归心误差在以下，要求归心误差在5mm5mm左左右。但在精密短程测距

53、时，由于精度要求高，必须采用强制归心方法，最右。但在精密短程测距时，由于精度要求高，必须采用强制归心方法，最大限度地削弱此项误差影响。大限度地削弱此项误差影响。2. 仪器加常数误差仪器加常数误差 经常对加常数进行检测，予以发现并改用新的加常数来避免这种影响。经常对加常数进行检测，予以发现并改用新的加常数来避免这种影响。3. 测相误差测相误差 包括测相设备本身的误差包括测相设备本身的误差 ，幅相误差，幅相误差 ，照准误差，照准误差 ，信噪比引起的误，信噪比引起的误差。差。22222222224AgKnfcDmmmmnmfmcmDm河南城建学院测绘与城市空间信息系河南城建学院测绘与城市空间信息系100测相设备本身的误差：选择良好的大气条件配置适当的反光条件