控制测量第四章

1、控制测量学第四章第四章 电磁波测距电磁波测距控制测量学outlineoutline测距概述；测距概述；电磁波测距的电磁波测距的原理原理；电磁波测距仪的电磁波测距仪的检验检验；测距的测距的归算归算；电磁波测距电磁波测距精度分析精度分析4.24.34.44.74.94.10控制测量学二、距离测量的方式视距测量；线尺量距；电磁波测距；用因瓦基线尺量距；电磁波测距；控制测量学1、因瓦基线尺因瓦基线尺？ 含铁约64%、镍36%的合金钢制成( )； 线尺：直径1.65mm；长24m； 一套：4根主尺，一根8米（或4米）的补尺；C06/105 . 0控制测量学因瓦基线尺的使用 丈量的结果中加上相应的尺长改正

2、，温度改正，悬链线改正；丈量的结果中加上相应的尺长改正，温度改正，悬链线改正； 相对精度几十万分之一到一百万分之一；相对精度几十万分之一到一百万分之一；控制测量学起始边长的获得：基线测量 50年代控制网测距；年代控制网测距；控制测量学三角测量起始边规定控制测量学2 2、电磁波测距、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ctD21控制测量学(1)电磁波测距的发展普通光源1948年；散光；一般只能夜间工作激光1960年；亮度好，方向性好，单色性好；白天：6km；晚上30km多载波激光测距仪微波测距仪中短程红外测距仪控制测量学Geodimeter (Geodet

3、ic Distance Measurement) 1949, 1949, 瑞典大地测量局，贝尔格斯川德瑞典大地测量局，贝尔格斯川德最早的商用测距仪最早的商用测距仪普通光源（白炽灯，高压水银灯）普通光源（白炽灯，高压水银灯）仪器重（仪器重（100kg100kg）, ,功耗大功耗大, ,只能夜间工作只能夜间工作控制测量学Later model Geodimeter1966激光：方向性好，亮度高，单色性，相关性好激光：方向性好，亮度高，单色性，相关性好激光测距仪：可日夜观测，测程远激光测距仪：可日夜观测，测程远(10/20)(10/20)，精度高，体积小，精度高，体积小70807080年代普及年代普

4、及控制测量学Telluometer197019621957 ,Dr. T. L. Wadley, 南非长距离测量，白天可测50km微波测距仪X-band radio waves (10GHz)控制测量学小结：测距仪的分类按照测距方式：按照测距方式：脉冲式脉冲式/ /相位式相位式按照测程：按照测程：30km30km3km3km按照载波按照载波: :激光激光/ /微波微波/ /红外红外. .按照等级按照等级: :I/II/III(510I/II/III(51020mm)mm) 测程远，受地面反射影响，精度低，军事应用多 测程短，受大气能见度影响控制测量学测距的主要技术要求控制测量学4.2 电磁波的

5、测距原理脉冲式测距脉冲式测距：发射光脉冲，直接测定测距信号在：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。大气中传播的时间，以测定待测距离。v相位式测距相位式测距：发射连续的正弦调制波，测量测距：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。信号在发射与接收之间的相位差，以确定待测距离。发射功率大，测程远，发射功率大，测程远，可不要合作目标，但可不要合作目标，但测距精度较低。测距精度较低。测距精度高，测距精度高，测程短，但测程短，但要有合作目要有合作目标标ctD21控制测量学一、 脉冲法测距原理vP132P132ctD21通常只用于精度较低的通

6、常只用于精度较低的远距离测量远距离测量、地形测量地形测量和和炮瞄雷炮瞄雷达测距达测距。 控制测量学二、相位式测距原理vP138DDDtftTt22222控制测量学1、相位差与时间差的关系vP139DAmplitude+ r- r090180270 Note:For = 0 the fraction is 0For = 90 the fraction is For = 180 the fraction is For = 270 the fraction is For = 360 the fraction is 1EDM INSTRUMENTS CAN MEASURE PHASE ANGLES)s

7、in(0tAy控制测量学计算公式DDDtftTt22222(相位角变化相位角变化)fftD22(时间时间相位相位)2121212fctcDD(距离距离相位相位)控制测量学N2)(2NND2 N相位测量的特点：模糊测距_的测定范围：相位的测定范围：相位角v波长长于距离？0Nv波长短于距离？?0N测尺长测尺长思考：控制测量学2、N值的确定直接测尺频率方法；直接测尺频率方法；间接测尺频率方法；间接测尺频率方法；控制测量学直接测尺频率方法精测频率粗测频率MHzf151kHzf1502测尺长测尺长mfc102211mfc10002222例如：测量距离用精测尺测量相位差时，得到0.657;用粗测尺测量相位

8、差时，得到0.386;6 . 5 7 m + 3 8 6 m3 8 6 . 5 7 m不显示)(2NND控制测量学（2）间接测尺频率方法设置一组数值上设置一组数值上比较接近的测尺频率比较接近的测尺频率精测尺精测尺长与长与精测频率精测频率直接对应直接对应各个相当于各个相当于粗测尺粗测尺长均由两个测尺频长均由两个测尺频率的率的差频间接确定差频间接确定。控制测量学)(2)()()(2121212212121NNfcDNNNNffcD间接测尺频率方式的原理若用两个测尺频率分别测同一个距离：22211122NNDcfNNDcf虚拟测虚拟测尺尺虚拟读虚拟读数数控制测量学间接测尺频率方法测距频率MHz精测和

9、粗测频率MHz测尺长度 直接读数直接读数之差相应距离/m100.5670.1110.2220.3330.4441514131219999099909909015f.ff.ff.ff.ff0015. 0015. 015. 05 . 11551154114311321121fffffffffffffm/21iNiNN1)NN(fcD12121225.6745.63452340123001001000100001000000.4560.3450.2340.123控制测量学三、光电测距仪使用安装经纬仪，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，选紧连接螺丝。镜站安装好反射棱镜。用经纬

10、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。控制测量学NET05：“世界最高精度全站仪” 298000.00 控制测量学4.7光电测距仪的检定测距仪的检视和功能检查测距仪的检视和功能检查发射、接收、照准三轴关系正发射、接收、照准三轴关系正确性的检验与校正；确性的检验与校正；照准误差的测定照准误差的测定幅相误差的测定幅相误差的测定周期误差的检定周期误差的检定仪器常数的检定仪器常数的检定内、外符合精度的检定内、外符合精度的检定157齐全、碰损成像、微制动光照准回光信号强度空间相位的不均匀接收信号的强弱不同，相位不

11、同控制测量学一、周期误差的测定方法mre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。参考信号参考信号me反射信号反射信号合成信号合成信号kek串扰信号串扰信号ce控制测量学周期误差03602iiD)sin(0iAD测距的周期误差改正：测距的周期误差改正： 与干扰信号的强度有关；与干扰信号的强度有关； 随着测距的相位值观测值变化；随着测距的相位值观测值变化；反射信号的相位角反射信号的相位角与待测距离尾数相应的相位角与待测距离尾数相应的相位角mre参考信号参考信号me反射信号反射信号合成信号合成信号kek串扰信号串扰信号ce2iD控制测量学周期误差的检定平

12、台法401ddiDDDi) 1(01)sin(0iAD选不同的距离，看周期误差的变化diDDKDi) 1(01仪器棱镜控制测量学习题控制测量学仪器系统误差的改正加常数改正加常数改正乘常数改正乘常数改正周期误差改正周期误差改正KDkDRDR)uDsin(AD00360612个月检定个月检定一次一次612个月检定个月检定一次一次; R10-6新购：新购：A0.55a已用已用:A0.77a测距仪标称精渡中的测距仪标称精渡中的固定误差为固定误差为a 直接作为参数存储在全站仪内，可以修改直接作为参数存储在全站仪内，可以修改国家光电测距仪检定规程 控制测量学二、仪器常数：加常数定义：由于仪器电子中心与其机

13、械中心不重合而形成的仪器常数；riKKDD10P164控制测量学加常数的检定：六段解析法nKdKdKdKdKDnin121)()()(65 . 0) 1(12nmmmnnmdKdK11ndDKniP165控制测量学加常数的平差计算)()(00000000iijjijijxDxDKVDD01D02D03D04D05D06 D12D13D14D15D16 D23D24D25D26 D34D35D36 D45D46 D56观测值未知数0 1 2 3 4 6控制测量学仪器常数：乘常数DRDfffDDffDDDf00乘常数主要是精测频率的改正；：精测频率的检定值fDffNNfcD0)(2)(20NNfc

14、D：精测频率的标称值0f 数字频率计；R10-6观测值真实值控制测量学比长基线场 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。 控制测量学例： 四等导线边，用标称精度为（5mm+3ppm）的DM-S3L红外测距仪观测，该仪器的精测尺长10米。 观测的距离为1628.522米 仪器检定值有mmK0 .2561053. 0RmmA18. 08492.30100mmKDk0 .25mmDRDR9 . 0mmuDAD2 . 0)360sin(00控制测量学4.9距离观测值的归算距离观测值以标石为中心的

15、水平距离归化方面的改正几何改正几何改正归心改正归心改正仪器本身误差引起的改正加常数改正加常数改正乘常数改正乘常数改正周期误差改周期误差改正正因大气折射而引起的改正气象改气象改正正P181控制测量学一、仪器系统误差的改正加常数改正加常数改正乘常数改正乘常数改正周期误差改正周期误差改正KDkDRDR)uDsin(AD00360控制测量学二、气象改正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。tnctVD2121P181，也叫，也叫第一速度改正第一速度改正控制测量学规范规定

16、控制测量学1、气象改正的计算参nctdD022ndnd：观测状态的大气折射率实际斜距：参考状态的大气折射率观测斜距：参nctdD022 nnndddk参nndk 参(4-127)参ndnd 控制测量学折射率n的计算%03. 0076000二氧化碳含量；标准大气状态：mmHgemmHgPCt74210)680. 0864.4804.2876(1gn710003661. 0155. 0760003661. 01) 1(1teptnng如果已知标准气象条件如果已知标准气象条件下的折射率下的折射率标准气象条件下的折射率标准气象条件下的折射率(4-90)(4-89)控制测量学例：折射率的计算AGAAGA

17、红外测距仪，调制光波长：红外测距仪，调制光波长：选定的仪器参考气象条件为：选定的仪器参考气象条件为：参考气象条件下的大气折射率为：参考气象条件下的大气折射率为：m.910mmHge ,mmHgp,Ct0760200774210155. 07601) 1(110)680. 0864.4804.2876(1atepatnnngg参考控制测量学例：气象改正计算大气折射率改正数为：大气折射率改正数为：气象改正数：气象改正数：610)6 .27302.156 .27353.1056 .273(tetpnnn参考kddnndk 参710155. 07601) 1(1atepatnng控制测量学2、第二速度

18、改正第二速度改正第二速度改正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。23212)(Rdkkndk kkdd 第一速度改正第一速度改正第二速度改正第二速度改正折光系数，与折折光系数，与折射率的水平变化，射率的水平变化，即气象模型有关即气象模型有关15km15km以上以上(4-133)控制测量学三、归算改正（几何改正）波道曲率改正波道曲率改正倾斜改正倾斜改正归心改正归心改正投影改正投影改正 以标石为中心的水平距离以标石为中心的水平距离 P183控制测量学1、波道曲率改正231223112424Rdkrdk弧长弧长弦长弦长R15km以上以上(4-138) P1

19、84rRk 控制测量学2、倾斜改正22hds斜距斜距测区平均高程面上的平距测区平均高程面上的平距mAHRhss2斜距斜距A点高程位置上的平距点高程位置上的平距(4-146) P185控制测量学天顶距计算的倾斜改正天顶距计算的倾斜改正天顶距天顶距 +垂线偏差垂线偏差+折射角折射角 P186)sin(ZdsRdk2控制测量学3、归心改正)coscos()coscos(21)coscos(2122222eeDeeDeeDDDBCACACBCACBCACDeee控制测量学4、投影改正平距平距化至椭球面的距离化至椭球面的距离化至高斯投影面上的距离化至高斯投影面上的距离控制测量学小结kkdd 第一速度改第

20、一速度改正正第二速度改第二速度改正正波道曲率改正波道曲率改正倾斜改正倾斜改正归心改正归心改正(4-138)(4-146)周期误差周期误差仪器常数仪器常数 投影到椭球面的改正投影到椭球面的改正 投影到高斯平面的改正投影到高斯平面的改正)coscos(eeDeABCD控制测量学例： 经过气象改正和仪器误差改正的的距离为1628.4983米mh710.104631.1628710.104983.162822D 倾斜改正： 归心改正：39287,798. 10me9188.1627cos4631.1628eD 投影到椭球面的距离： 投影到高斯平面的距离：9005.1627D018.1628D控制测量学习题控制测量学4.10光电测距误差分析测距误差的分析测距误差的分析测距的精度评定测距的