第5章光电测距

1、/ /29291甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院 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波测距三角高程测量的斜距观测问控制网的水

2、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。 / /29292甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院 / /29293甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院/ /29294甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院电磁波测距仪按仪器测程分类：电磁波测距仪按仪器测程分类：短程光电测距仪：测程在短程光电测距仪：测程在3km3km以内，测距精度一般在以内，测距精度一般在lcmlcm左右。如我左右。如我国的国的HGC-1HGC-1、DCH-2DCH-2、DCH3DCH3、DCH-05DCH-05等精度均可达等精度均可达(5mm+5(5mm+5 10 10-6-6) )。中程光电测距仪：

3、测程在中程光电测距仪：测程在3 315km15km左右的仪器称为中程光电测距仪，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量。如我国的这类仪器适用于二、三、四等控制网的边长测量。如我国的JCY-2JCY-2、DCS-1DCS-1，精度可达，精度可达（lOmm+1 lOmm+1 1010-6-6）。）。 远程激光测距仪：测程在远程激光测距仪：测程在15km15km以上的光电测距仪，精度一般可达以上的光电测距仪，精度一般可达(5mm+1(5mm+11010-6-6），能满足国家一、二等控制网的边长测量。如我国），能满足国家一、二等控制网的边长测量。如我国研制成功的研制成

4、功的JCY-3JCY-3型等。型等。 / /29295甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院电磁波测距仪的分类/ /29296甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院相位式光电测距仪的基本公式相位式光电测距仪的基本公式测尺频率的选择测尺频率的选择直接测尺频率方式：直接使用各测尺频率的测量结果组合成待测距直接测尺频率方式：直接使用各测尺频率的测量结果组合成待测距离的方式，。离的方式，。 间接测尺频率方式：间接测尺频率方式：用差频作为测尺频率进行测距的方式用差频作为测尺频率进行测距的方式 。测尺频率的确定：测尺频率的确定：一般将用于决定仪器测距精度的测尺频率称精测一般将用于决定仪器测距精度的测尺

5、频率称精测尺频率；而将用于扩展测程的测尺频率称为粗测尺频率。尺频率；而将用于扩展测程的测尺频率称为粗测尺频率。 / /29297甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院相位式光电测距仪的工作原理相位式光电测距仪的工作原理载波器调制器高频电波接收器混频器混频器比相器显示器/ /29298甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介 相位式光电测距仪相位式光电测距仪 相位式光电测距仪就是通过测量调制光在测线上往返传播所产生的相位相位式光电测距仪就是通过测量调制光在测线上往返传播所产生的相位移，间接地测定时间按下式求出距离移

6、，间接地测定时间按下式求出距离D。 D=t2dc/2 由光源经调制器后射出的光强随高频信号调制后，经反射镜反射后被由光源经调制器后射出的光强随高频信号调制后，经反射镜反射后被接收器所接收，然后由相位计将发射信号接收器所接收，然后由相位计将发射信号(又称参考信号又称参考信号)与接收信号与接收信号(又称又称测距信号测距信号)进行相位比较，并由显示器显示出调制光在被测距离上往返传播进行相位比较，并由显示器显示出调制光在被测距离上往返传播所引起的相位移所引起的相位移。/ /29299甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院全站仪的概念全站仪的概念 ： 把电子测距、电子测角和微处理机结合成一个整体、能自

7、动记把电子测距、电子测角和微处理机结合成一个整体、能自动记录、存储并具备某些固定计算程序的电子速测仪录、存储并具备某些固定计算程序的电子速测仪 ，因该仪器在一，因该仪器在一个测站点能快速进行三维坐标测量、定位和自动数据采集、处理、个测站点能快速进行三维坐标测量、定位和自动数据采集、处理、存储等工作，较完善地实现了测量和数据处理过程的电子化和一体存储等工作，较完善地实现了测量和数据处理过程的电子化和一体化，所以称化，所以称“全站型电子速测仪全站型电子速测仪”，通常又称为，通常又称为“电子全站仪电子全站仪”或或简称简称“全站仪全站仪”。 / /292910甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院全

8、站仪的基本组成及结构全站仪的基本组成及结构 ：全站仪的基本组成全站仪的基本组成 补偿部分测角部分测距部分CPUCPUI/OI/O接 口中央处理器输入输出电 源显 示 屏键 盘/ /292911甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院全站仪的基本结构全站仪的基本结构 组合式全站仪：组合式全站仪：组合式结构的全站仪是由测距头、光学经纬仪及电组合式结构的全站仪是由测距头、光学经纬仪及电子计算部分拼装组合而成。子计算部分拼装组合而成。整体式全站仪整体式全站仪: :整体式结构的全站仪是在一个机器外壳内含有电子整体式结构的全站仪是在一个机器外壳内含有电子测距、测角、补偿、记录、计算、存储等部分，将发射、接

9、收、瞄测距、测角、补偿、记录、计算、存储等部分，将发射、接收、瞄准光学系统设计成同轴，共用一个望远镜，角度和距离测量只需一准光学系统设计成同轴，共用一个望远镜，角度和距离测量只需一次瞄准，测量结果能自动显示并能与外围设备双向通讯。次瞄准，测量结果能自动显示并能与外围设备双向通讯。 组合式全站仪 整体式全站仪 / /292912甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院全站仪的精度及等级全站仪的精度及等级全站仪的精度全站仪是由光电测距、电子测角、电子补偿、微机数据处理为一体的综合型测量仪器，其主要精度指标是测距精度和测角精度。如SET500全站仪的标称精度为：测角精度=5；测距精度=（3+2ppm

10、D）mm。Dm mmDm全站仪的等级国家计量检定规程（JJG10094）将全站仪准确度等级分划为四个等级。 / /292913甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院电脑全站仪的主要特点电脑全站仪的主要特点 1）电脑操作系统。电脑全站仪具有像通常PC机一样的DOS操作系统。2）大屏幕显示。可显示数字，文字，图像，也可显示电子气泡居中情况，以提高仪器安置的速度与精度，并采用人机对话式控制面板。3）大容量的内存。一般内存在IM 以上，其中主内存有640K。数据内存320K，程序内存512K，扩展内存512K。4）采用国际计算机通用磁卡。所有测量信息都可以文件形式记入磁卡或电子记录簿，磁卡采用无触点

11、感应式，可以长期保留数据。5）自动补偿功能。补偿器装有双轴倾斜传感器，能直接检测出仪器的垂直轴,在视准轴方向和横轴方向上的倾斜量，经仪器处理计算出改正值并对垂直方向和水平方向值加以改正，提高测角精度。6）测距时间快，耗电量少。Dm mmDm/ /292914甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院全站仪操作应注意事项全站仪操作应注意事项 理解全站仪的概念了解工作原理明确测量功能熟悉操作步骤合理设置仪器参数正确选择测量模式掌握应用技术 Dm mmDm/ /292915甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院距离测量距离测量 距离测量必须选用与全站仪配套的合作目标，即反光棱距离测量必须选用与全站仪

12、配套的合作目标，即反光棱镜。由于电子测距为仪器中心到棱镜中心的倾斜距离，因此镜。由于电子测距为仪器中心到棱镜中心的倾斜距离，因此仪器站和棱镜站均需要精确对中、整平。在距离测量前应进仪器站和棱镜站均需要精确对中、整平。在距离测量前应进行气象改正、棱镜类型、棱镜常数改正、测距模式的设置和行气象改正、棱镜类型、棱镜常数改正、测距模式的设置和测距回光信号的检查，然后才能进行距离测量。仪器的各项测距回光信号的检查，然后才能进行距离测量。仪器的各项改正是按设置仪器参数，经微处理器对原始观测数据计算并改正是按设置仪器参数，经微处理器对原始观测数据计算并改正后，显示观测数据和计算数据的。只有合理设置仪器参改正

13、后，显示观测数据和计算数据的。只有合理设置仪器参数，才能得到高精度的观测成果。数，才能得到高精度的观测成果。 Dm mmDm/ /292916甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院二、全站仪（total station）构造简介徕卡徕卡TPS700TPS700系系列卓越中文全列卓越中文全站仪站仪拓普康拓普康GTS 332W 全站仪全站仪索佳索佳10系列全站仪系列全站仪/ /292917甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院尼康尼康DTM801 系列全站仪系列全站仪宾得全站仪宾得全站仪PTS V2南方南方NTS 202 205全站仪全站仪全站仪构造介绍录像全站仪构造介绍录像/ /292918

14、甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院全站仪的功能介绍 1角度测量角度测量(angle observation)（1）功能：）功能： 测水平角（测水平角（horizontal anglehorizontal angle） 竖直角竖直角(vertical angle)(vertical angle)（2）方法：）方法：与经纬仪相同。与经纬仪相同。若要测出水平角若要测出水平角AOBAOB，则：，则：aobAOB/ /292919甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院u当精度要求不高时只需半测回：瞄准瞄准A A点点置零（置零（0SET0SET）瞄准瞄准B B点，记下水平度盘点，记下水平度盘HRH

15、R的的大小。大小。 aobAOB/ /292920甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院u当精度要求高时：可用测回法步骤同用经纬仪操作，配置度盘时，步骤同用经纬仪操作，配置度盘时，可以用可以用“置盘置盘”（H SETH SET）AaobBO/ /292921甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院2距离测量(distance measuring)uPSM、PPM设置设置测距、坐标、放样前。测距、坐标、放样前。1 1）棱镜常数（）棱镜常数（PSMPSM）的设置。）的设置。一般：一般： PRISM=0PRISM=0（原配棱镜），（原配棱镜），-30mm-30mm（国产棱镜）（国产棱镜）2 2）大

16、气改正数（）大气改正数（PPMPPM）（乘常数）设置。）（乘常数）设置。 输入测量时的气温（输入测量时的气温（TEMPTEMP）、气压（）、气压（PRESSPRESS），），或经计算后，输入或经计算后，输入PPMPPM的值。的值。/ /292922甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院（1）功能：）功能：可测量平距、高差和斜距（全站仪可测量平距、高差和斜距（全站仪 镜点至棱镜镜点间高差及斜距）镜点至棱镜镜点间高差及斜距）（2）方法：）方法： 照准棱镜点，按照准棱镜点，按MEAS。 全站仪全站仪(total station)反光棱镜反光棱镜(reflector)S=ct/2/ /292923甘

17、肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院3坐标测量(coordinate measuring) （1）功能：）功能：测出目标点的测出目标点的(X,Y,H)(X,Y,H)（2）原理）原理1)1)平面坐标（平面坐标（X X，Y Y）测量）测量原理原理 / /292924甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院2）高程（Z）测量原理 / /292925甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院（3）方法后视点后视点测站点测站点待测量点待测量点1) 输入测站输入测站X，Y，H，仪器高，仪器高i，棱镜高，棱镜高t。2) 瞄准后视点，将水平度盘读数设置为测站瞄准后视点，将水平度盘读数设置为测站至后视点的坐标方

18、位角。至后视点的坐标方位角。3) 瞄准目标棱镜点，按瞄准目标棱镜点，按MEAS（测量）键。（测量）键。全站仪坐标测量录像全站仪坐标测量录像/ /292926甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院4、点位放样 (Layout)（1）功能：）功能： 根据设计的待放样点根据设计的待放样点P P及已知点的坐标，及已知点的坐标，在实地标出在实地标出P P点的平面位置及填挖高度点的平面位置及填挖高度。XY后视点后视点测站点测站点待放样点待放样点P/ /292927甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院（2）原理 1 1）先在待放样点的大致位置立棱镜对其）先在待放样点的大致位置立棱镜对其进行观测，测出当

19、前棱镜位置的坐标。进行观测，测出当前棱镜位置的坐标。XY后视点后视点测站点测站点待放样待放样点点P位置位置当前棱当前棱镜位置镜位置/ /292928甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院 2）将当前坐标与放样点的坐标相比较，计算出其差值。距离差值dD和角度差dHR或纵向差值X和横向差值Y。XY后视点后视点测站点测站点当前棱当前棱镜位置镜位置待放样点待放样点PdDdHR/ /292929甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院3）根据显示的dD、dHR或X、Y，逐渐找到放样点的位置。XY后视点后视点测站点测站点当前棱当前棱镜位置镜位置待放样点待放样点PdDdHRdHR=000000”dHD=0

20、 m全站仪点位放样录像全站仪点位放样录像/ /292930甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院5程序测量 （1）数据采集）数据采集（2）坐标放样（3）对边测量、悬高测量、面积测量、导线测量、后方交会等。（4）数据存储管理。包括数据的传输、数据文件的操作（改名、删除、查阅）。 / /292931甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院附：TOPCON全站仪放样点位的方法 以下介绍的是少量零星点的坐标放样方法：以下介绍的是少量零星点的坐标放样方法： 1 1、按、按MENUMENU进入主菜单测量模式。进入主菜单测量模式。2 2、按、按LAYOUTLAYOUT进入放样程序，再按进入放样程序，再按S

21、KPSKP略过选择文件。略过选择文件。3 3、按、按OOC.PTOOC.PT（F1F1），再按），再按NEZNEZ，输入测站，输入测站OO点的坐标（点的坐标（x0,y0,H0 x0,y0,H0）；并在）；并在INS.HTINS.HT一栏，输一栏，输入仪器高。入仪器高。/ /292932甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院4 4、按、按BACKSIGHTBACKSIGHT（F2F2），再按），再按NE/AZNE/AZ，输入后，输入后视点视点A A的坐标（的坐标（xA, yAxA, yA）；若不知）；若不知A A点坐标而已点坐标而已知坐标方位角，则可再按知坐标方位角，则可再按AZAZ，在，在H

22、RHR项输入的值。项输入的值。瞄准瞄准A A点，按点，按YESYES。5 5、按、按LAYOUTLAYOUT（F3F3）：输入待放样点）：输入待放样点B B的坐标的坐标（xB,yB,HBxB,yB,HB）及测杆单棱镜的镜高后，按）及测杆单棱镜的镜高后，按ANGLEANGLE（F1F1）。使用水平制动和水平微动螺旋，）。使用水平制动和水平微动螺旋，使显示的使显示的dHRdHR=0=0，即找到了，即找到了OBOB方向，指挥持测方向，指挥持测杆单棱镜者移动位置，使棱镜位于杆单棱镜者移动位置，使棱镜位于OBOB方向上。方向上。 / /292933甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院6 6、按、按D

23、ISTDIST，进行测量，根据显示的，进行测量，根据显示的dHDdHD来指来指挥持棱镜者沿挥持棱镜者沿OBOB方向移动，若方向移动，若dHDdHD为正，则为正，则向向OO点方向移动；反之若点方向移动；反之若dHDdHD为负，则向远为负，则向远处移动，直至处移动，直至dHDdHD=0=0时，立棱镜点即为时，立棱镜点即为B B点点的平面位置。其所显示的的平面位置。其所显示的dZdZ值即为立棱镜点值即为立棱镜点处的填挖高度，正为挖，负为填。处的填挖高度，正为挖，负为填。7、按、按NEXT放样下一个点放样下一个点C。 / /292934甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院全站仪在高程测量的应用全站

24、仪在高程测量的应用 全站仪三角高程测量的技术指标全站仪三角高程测量的技术指标 Dm mmDm注： 1.D为测距边长度，以千米（km）为单位 2.边长大于400m时，应考虑球气差的影响/ /292935甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院基本原理基本原理 图中是高程已知的水准点，是待测点，是高程路线的转点，1,2,3,4为全站仪的设站位置。 因为用全站仪可以直接读取全站仪中心到棱镜中心的高差，因此有： BABABABBAABAABvvhvvhhvihvihhhh111111111)()(/ /292936甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院同理可得：EAniiAEvvhh1用全站仪代替水

25、准仪进行高程测量应满足的条件:（1）全站仪的设站次数为偶数，否则不能把转点棱镜高抵消掉；（2）起始点和终点的棱镜高，应保持相等；（3）转点上的棱镜高在仪器搬动过程中保持不变；（4）仪器在一个测站的观测过程中高度保持不变。 / /292937甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院精度分析精度分析 垂直角和水平距离观测误差对观测高差的影响 22222212221112221sinsincoscoshssmmmmSmS V地球曲率和大气折光的影响 水准测量要求前后视距相等主要是为了抵消角误差，同时也为了削弱地球曲率及大气折光的影响，用全站仪代替水准仪测量时，可以设置大气折光系数,有仪器自动对地球曲

26、率及大气折光的影响进行改正。如果把视距控制在200左右，前后视距差在3之内，影响可以忽略不计。 / /292938甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院棱镜沉降、仪器沉降、棱镜倾斜的误差 与水准仪测量类似，用全站仪代替水准仪进行高程测量时同样存在棱镜沉降、仪器沉降的影响，观测时必须采取一定的措施来减弱或消除。 棱镜沉降主要发生在仪器的转站过程中，提高观测速度、采用往返观测的方法也可以抵消部分影响。仪器沉降主要发生在一个测回的观测过程中，在一个测站上要变换仪器高观测两个测回，第二测回和第一测回采用相反的观测次序，即“后前前后”或“前后后前”，可以有效的减弱仪器沉降的影响。觇标倾斜的影响与水准测

27、量时水准尺的倾斜相似，只要仔细检验对中杆上的圆水准气泡，在立杆时保证气泡居中就可以消除此影响。/ /292939甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院竖直度盘指标差的影响 水准测量时主要存在角误差的影响，为了消除角误差对水准测量的影响一般要求前后视距相等。用全站仪观测时，类似的误差是竖直度盘指标差，如果只用正镜或倒镜观测，该项误差的影响不容忽视。但是只要采用正倒镜观测，就可以抵消指标差的影响。 竖直度盘指标差的影响 水准测量时主要存在角误差的影响，为了消除角误差对水准测量的影响一般要求前后视距相等。用全站仪观测时，类似的误差是竖直度盘指标差，如果只用正镜或倒镜观测，该项误差的影响不容忽视。但

28、是只要采用正倒镜观测，就可以抵消指标差的影响。 / /292940甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院垂直轴倾斜误差的影响 全站仪能够进行垂直轴倾斜的自动补偿，并且补偿后的精度能达到0.1，影响甚微。因此，垂直轴倾斜误差的影响可以忽略不计。 垂线偏差的影响 在山区和丘陵地区用全站仪代替水准仪进行高程测量有显著的优点，但由于垂线偏差的变化较大，使得测点之间所观测的高差不等于这两点之间的正常高高差，因此，必须加一个垂线偏差改正。在平原地区，前视和后视的平均垂线偏差基本相等，故垂线偏差的影响等于零。在丘陵地区，垂线偏差的最大值为2，在几百米左右的范围内它的变化不大，取0.2(最大值的十分之一)，

29、=300，对高差的影响为0.29；在山区，垂线偏差的最大值为10，在几百米左右的范围内它的变化量也取最大值的十分之一(1)，=300，则对高差的影响为1.45。在大山区，垂线偏差的最大值为20，在几百米左右的范围内它的变化量也取最大值的十分之一（2）,=300，则对高差的影响为2.91。 综上所述，垂线偏差对高程的影响在山区和大山区是很大的，因此，在这些地区测量时，应该适当的减小视线的长度。 返回本章目录/ /292941甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院 第一类仪器本身所造成的改正：第一类仪器本身所造成的改正： 加常数、置平、加常数、置平、 乘常数（频率）、乘常数（频率）、 周期误差周

30、期误差 第二类大气折光而引起的改正：第二类大气折光而引起的改正： 气象、气象、 波道弯曲波道弯曲 第三类归算方面的改正：第三类归算方面的改正： 归心、归心、 倾斜和投影到椭球面上倾斜和投影到椭球面上/ /292942甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院1. 气象改正气象改正 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改正，因大气折射率与气压、气温、湿度有关，因此习惯叫气象改正。2. 周期误差周期误差（1）周期误差概念）周期误差概念 周期误差是指按一定的距离为周期重复出现的误差。/ /292943甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院

31、 周期误差主要来源于仪器内部固定的串扰信号。由于测相方式的不同，其误差来源也有所不同，因而周期误差的周期也有区别。一般地说，周期误差的周期取决于精测尺长。对于自动数字测相的测距仪，共周期误差主要是由于仪器内部电信号的串扰面产生的：如发射信号通过电子开关、电源线等通道或空间渠道的耦合到接收部分。从而形成固定不变的串扰信号，此时相位计测得的相位值就不单是测距信号的相位值，而且包含有串扰信号的相位值，这就使测距产生误差。/ /292944甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院 （2）要求及改正）要求及改正 要求周期误差的振幅小于仪器测距中误差（固定误差）的1/2。当周期误差的振幅大于或等于仪器测距

32、中误差（固定误差）的1/2时，并且数值较稳定时，则必须在测距中加入周期误差改正。 / /292945甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院2.周期误差的测定周期误差的测定(3)周期误差的测定方法周期误差的测定方法 平台法平台法 反光镜50100m标准长度测距仪 平 台/ /292946甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院/ /292947甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院/ /292948甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院3.仪器常数仪器常数（1）什么是仪器常数）什么是仪器常数 加常数加常数K： D0=D/+Ki+Kr=D/+K 乘常数：乘常数： 当频率偏离其标准值时而引起一

33、个计算改正数的乘系数，即比例因子。/ /292949甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院4. 加常数的测定 六段解析法：不需要预先知道测线的精确长度而采用电磁波测距仪本身的测量成果，通过平差计算求定加常数的方法1)(.)()(121ndDKKdKdKdKDniin/ /292950甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院用六段解析法测定加常数用六段解析法测定加常数 nKdKdKdKdKDnin121)()()(11ndDKnidKmnnm2) 1(10.5Kdmm一般要求0.5Kdmm取得得n=6.5一般取一般取n=6（段）（段） / /292951甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院

34、频率改正频率改正 ： 频率变化对距离的影响是系统性的。通常，精测尺频率可通过频率变化对距离的影响是系统性的。通常，精测尺频率可通过检测，用补偿的办法调整到规定的标准值，这时频率改正就不必加检测，用补偿的办法调整到规定的标准值，这时频率改正就不必加了。但是，考虑到搬运振动，晶体老化等原因会导致频率变化，因了。但是，考虑到搬运振动，晶体老化等原因会导致频率变化，因此作业前后常常要进行频率对比，发现频率变化过大时，就要考虑此作业前后常常要进行频率对比，发现频率变化过大时，就要考虑对测得的距离加上频率改正。对测得的距离加上频率改正。 / /292952甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院归心改正归

35、心改正 ：包括测站偏心和照准偏心：包括测站偏心和照准偏心 / /292953甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院波道弯曲改正波道弯曲改正 ：由于波道弯曲引起的弧长化为弦长的波道几何改正。由于波道弯曲引起的弧长化为弦长的波道几何改正。由于实际大气折射系数仅用测线两端的中值，而没有采用严格沿由于实际大气折射系数仅用测线两端的中值，而没有采用严格沿波道上的积分平均值，因此产生了所谓折射系数的代表性改正。波道上的积分平均值，因此产生了所谓折射系数的代表性改正。图4-17/ /292954甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院 投影改正投影改正 ：/ /292955甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业

36、技术学院测距误差的主要来源测距误差的主要来源 ：222222202240lKnfcSmmmnmfmcmDM 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。这些误差称为误差称为“比例误差比例误差”；另一些误差影响与距离长短无关。称其为；另一些误差影响与距离长短无关。称其为“固定固定误差误差”。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；而对系统性误差影响则不然，但我们可以事先通过精确测来削弱其影响；而对系统性误差影响则不然，但我们可以事先通

37、过精确检定，缩小这类误差的数值，达到控制其影响的目的。检定，缩小这类误差的数值，达到控制其影响的目的。/ /292956甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院比例误差的影响比例误差的影响 ：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。调制频率的误差影响调制频率的误差影响 调制频率的误差，包括两个方面，即频率校正的误差（反映了调制频率的误差，包括两个方面，即频率校正的误差（反映了频率的精确度）和频率的漂移误差（反映了频率稳定度）。频率误频率的精确度）和频率的漂移误差（反映了频率稳定度）。频率误差影响在精密中远程测距中是不

38、容忽视的，作业前后应及时进行频差影响在精密中远程测距中是不容忽视的，作业前后应及时进行频率检校，必要时还得确定晶体的温度偏频曲线，以便给以频率改正。率检校，必要时还得确定晶体的温度偏频曲线，以便给以频率改正。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，并使算得的大气折射系数正确测定测站和镜站上的气象元素，并使算得的大气折射系数与传播络径上的实际数值十分接近，可以大大地减少大气折射的误与传播络径上的实际数值十分接近，可以大大地减少大气折射的误差影响，这对精密中、远程测距乃是十分重要的。差影响，这对精密中、远程测距乃是十分重要的。/ /292957甘肃工业职业技术学院

39、甘肃工业职业技术学院大气折射率的误差影响大气折射率的误差影响因此，在实际作业中必须注意以下几点： （1）气象仪表必须经过检验，以保证仪表本身的正确性。读定气象元素前，应使气象仪表反映的气象状态与实地大气的气象状态充分一致。温度读至0.2oC，其误差应小于0.5 oC，气压读至0.0667kPa，其误差应小于0.1333kPa，这样，由于气象元素的读数误差引起的测距误差可望小于110-6。 （2）气象代表性的误差影响较为复杂，它受到测线周围的地形、地物和地表情况以及气象条件诸因素的影响。为了削弱这方面的影响，选点时应注意地形条件，尽量避免测线两端高差过大的情况，避免视线擦过水域。观测时，应选择在

40、空气能充分调和的有微凤的天气或温度比较稳定的阴天。必要时，可加测测线中间点的温度。 （3）气象代表性的误差影响，在不同的时间（如白天与黑夜），不同的天气（如阴天和晴天），具有一定的偶然性，有相互抵消的作用。因此，采取不同气象条件下的多次观测取平均值，也能进一步地削弱气象代表性的误差影响。/ /292958甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院固定误差的影响固定误差的影响 ： 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，要求归心误差以下，要求归心误差在在5mm5mm左右。但在精密短程测距时，由于精度要求高，必须采用强左右。但在精密短程测距

41、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。制归心方法，最大限度地削弱此项误差影响。 1对中误差对中误差 对于对中或归心误差的限制，在控制测量中，一般要求对中误差在对于对中或归心误差的限制，在控制测量中，一般要求对中误差在3mm以下，要求归心误差在以下，要求归心误差在5mm左右。但在精密短程测距时，由于精度要求高，左右。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。必须采用强制归心方法，最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 仪器加常数误差包括在已知线上检定时的测定误差和由于机内光电器件仪器加常数误差包括在

42、已知线上检定时的测定误差和由于机内光电器件的老化变质和变位而产生加常数变更的影响。通常要求加常数测定误差的老化变质和变位而产生加常数变更的影响。通常要求加常数测定误差0.5，此处为仪器设计（标称）的偶然中误差。对于仪器加常数变更的影，此处为仪器设计（标称）的偶然中误差。对于仪器加常数变更的影响，则应经常对加常数进行及时检测，予以发现并改用新的加常数来避免响，则应经常对加常数进行及时检测，予以发现并改用新的加常数来避免这种影响。同时，要注意仪器的保养和安全运输，以减少仪器光电器件的这种影响。同时，要注意仪器的保养和安全运输，以减少仪器光电器件的变质和变位，从而减少仪器加常数可能出现的变更。变质和

43、变位，从而减少仪器加常数可能出现的变更。返回本章目录/ /292959甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院测相误差测相误差 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，照准误差差 ，信噪比引起的误差，周期误差，信噪比引起的误差，周期误差 。 这些误差有测相设备本身的误差，内外光路光强相差这些误差有测相设备本身的误差，内外光路光强相差悬殊而产生的幅相误差，发射光照准部位改变所致的悬殊而产生的幅相误差，发射光照准部位改变所致的照准误差以及仪器信噪比引起的误差。此外，由仪器照准误差以及仪器信噪比引起的误差。此外，由仪器内部的固定干扰信号而引起的周期误差也在测相结

44、果内部的固定干扰信号而引起的周期误差也在测相结果中反映出来中反映出来。/ /292960甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院（1）测相设备本身的误差目前常用方法有移相鉴相平衡测相法和自动数字测相法两种。 当采用移相鉴相平衡测相法时，测相设备本身的误差与电感移相器的质量，读数装置的正确性以及鉴相器的灵敏度等有关。其中电感移相器与机械计数器是联动的，由于移相器电路元件的变化和非线性误差影响，以及鉴相器的不灵敏，使机械计数器的读数与应有值不符，而产生测相误差，对此，必须提高移相器和鉴相器本身的质量。测距时，我们采用内外光路的多次交替观测，这样可以消除相位零点的漂移，提高测相精度。 当采用自动数字

45、测相法时，数字相位计本身的误差与检相电路的时间分辨率、时间脉冲频率，以及一次测相的检相次数有关。一般来说，检相触发器和门电路的启闭愈灵敏，时标脉冲的频率愈高，则测相精度愈高，这自然和设备的质量有关。测相的灵敏度还与信号的强弱有关，而信号的强弱又与大气能见度、反光镜大小等因素有关。所以选择良好的大气条件配置适当的反光镜，也可以减少数字相位计产生的测相误差。/ /292961甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院（2）幅相误差 由信号幅度变化而引起的测距误差称为幅相误差。产生的原因是由于放大电路有畸变或检相电路有缺陷，当信号强弱不同时，使移相量发生变化而影响测距结果，这种误差有时达12cm。为了

46、减小幅相误差，除了在制造工艺上改善电路系统外，尽量使内外光路信号强度大致相当。一般内光路光强调好后是不大改变的，因而必须对外光路接收信号作适当的调整，为此在机内设置了自动增益控制电路，还专门设置了手动减光板等设备，供作业时随时调节接收信号强度，使内外光路接收信号接近。通过这种措施，幅相误差可望小于5mm。/ /292962甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院（3）照准误差 PKD*PKD*/ /292963甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院（4）信噪比引起的误差 / /292964甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院（5）周期误差 所谓周期误差，是指按一定距离为周期而重复出现的误

47、差。它是由于机内同频串扰信号的干扰而产生的。这种干扰主要由机内电信号的串扰而产生。如发射信号通过电子开关，电源线等通道或空间渠道的耦合串到接收部分，也可能由光串扰产生，如内光路漏光而串到接收部分。周期误差可采取测定其振幅和初相而在观测值中加以改正来消除其影响。/ /292965甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院第五节光波测距仪的检验第五节光波测距仪的检验 功能检视：查看仪器各组成部分的功能是否功能检视：查看仪器各组成部分的功能是否正常；正常； 三轴关系正确性的检校：对于同轴系统，则三轴关系正确性的检校：对于同轴系统，则检验其一致性，对异轴系统，则检验其平行性；检验其一致性，对异轴系统，则

48、检验其平行性； 发光管相位均匀性发光管相位均匀性(照准误差照准误差)的测定；的测定； 幅相误差的测定；幅相误差的测定； 周期误差的测定；周期误差的测定； / /292966甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院第五节光波测距仪的检验第五节光波测距仪的检验 加常数的测定；加常数的测定； 乘常数乘常数(包括品振频率包括品振频率)的测定；的测定； 内部、外部符合精度的检验；内部、外部符合精度的检验； 适应性能的检测：主要检测温度变化，工作电压变化对测适应性能的检测：主要检测温度变化，工作电压变化对测距成果的影响。距成果的影响。 测程的检测。测程的检测。/ /292967甘肃工业职业技术学院甘肃工业

49、职业技术学院第五节 电磁波测距仪的检验 1电磁波测距仪加常数和乘数的测定高精度测距仪常用比较法测定加常数和乘常数。加常数：采用电磁波测距仪测得的距离与实际距离之间的常差 乘常数：3+2ppm这个2就是乘常数,由测距仪的频率偏移所引起的误差。即事先选择地质情况稳定、地形平坦的地段，建立一条 比长基线。精确丈量基线长度，其精度至少应比仪器标称精度高一倍。为了增加多余观测，至少应埋设6个观测墩，总长应在1000M左右，如下所示： 依次设站于1、2、3、4、5号观测墩，用被检定的仪器施测15个距离，将测距仪的观测值与基线丈量值比较。可以获得15个观测方程依最小二乘法求解，即可算得乘常数和加常数。 /

50、/292968甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院第五节 电磁波测距仪的检验 2气象仪表之检定测边时所用气象仪表（阿斯曼通风干湿温度表及空盒气压表）应定期送气象部门检验。于湿温度表每三年检验一次，气压表每年检验一次。 空盒气压表检定的项目为： （1）补充订正值之检定（主要是由于指针安装不准确所引起的误差）。 （2）温度改正系数（由于温度变化引起空盒弹性改变而造成的误差）的检定。 （3）刻度改正值检定。/ /292969甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院第五节 电磁波测距仪的检验 注：空盒气压表之1）项订正值常因受震动而发生变化，故应配备一个标准气压表，施测期间一律放在驻地，以免受到震

51、动。野外所用气压表在每期业务前后均应与标准气压表比较校准。野外气压表与标准气压表读数经改正后的差值不大于3MM时，可加在野外表（1）项订正值上，若 差 值 大 于 3 M M ， 则 该 野 外 表 应 送 气 象 部 门 重 新 检 定 。 通 风 干 湿 温 度 表 的 检 定 包 括 两 个 项 目 ： （1）通风器之检定（通风器开动后四分钟；温度表球部风速不得小于2MS，否则不得使用）。 （2）温度表刻划之检定/ /292970甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院第六节 精密导线测量/ /292971甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院第六节 精密导线测量/ /292972甘肃

52、工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院第六节 精密导线测量 与水准仪测量类似，用全站仪代替水准仪进行高程测量时同样存在棱镜沉降、仪器沉降的影响，观测时必须采取一定的措施来减弱或消除。 棱镜沉降主要发生在仪器的转站过程中，提高观测速度、采用往返观测的方法也可以抵消部分影响。仪器沉降主要发生在一个测回的观测过程中，在一个测站上要变换仪器高观测两个测回，第二测回和第一测回采用相反的观测次序，即“后前前后”或“前后后前”，可以有效的减弱仪器沉降的影响。觇标倾斜的影响与水准测量时水准尺的倾斜相似，只要仔细检验对中杆上的圆水准气泡，在立杆时保证气泡居中就可以消除此影响。/ /292973甘肃工业职业技术学院

53、甘肃工业职业技术学院二、导线观测1、角度观测1)观测前应先检验仪器，发现仪器有误差应立即进行校正，并采用盘左、盘右取平均值和用十字丝交点照准等方法，减小和消除仪器误差对观测结果的影响。 (2)安置仪器要稳定，脚架应踏牢，对中整平应仔细，短边时应特别注意对中，在地形起伏较大的地区观测时，应严格整平。(3)目标处的标杆应竖直，并根据目标的远近选择不同粗细的标杆。 (4)观测时应严格遵守各项操作规定。例如：照准时应消除视差；水平角观测时，切勿误动度盘；竖直角观测时，应在读取竖盘读数前，显示指标水准管气泡居中等。 (5)水平角观测时，应以十字丝交点附近的竖丝照准目标根部。竖直角观测时，应以十字丝交点附

54、近的横丝照准目标顶部。(6)读数应准确，观测时应及时记录和计算。 (7)各项误差应在规定的限差以内，超限必须重测。/ /292974甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院二、导线观测 2、导线边长观测 3、导线高程测量 主要用水准测量或者是三角高程测量/ /292975甘肃工业职业技术学院甘肃工业职业技术学院4、三联脚架法导线观测、三联脚架法导线观测 三联脚架法通常使用三个既能安置全站仪又能安置带有觇三联脚架法通常使用三个既能安置全站仪又能安置带有觇牌的基座和脚架，基座应有通用的光学对中器。将全站仪安牌的基座和脚架，基座应有通用的光学对中器。将全站仪安置在测站点置在测站点i的基座中的基座中,

55、带有觇牌的反射棱镜安置在后视点带有觇牌的反射棱镜安置在后视点i-1和前视点和前视点i+1的基座中，进行导线测量。迁站时，导线点的基座中，进行导线测量。迁站时，导线点i和和i+1的脚架和基座不动，只取下全站仪和带有觇牌的反射棱的脚架和基座不动，只取下全站仪和带有觇牌的反射棱镜，在导线点镜，在导线点i+1上安置全站仪，在导线点上安置全站仪，在导线点i的基座上安置带的基座上安置带有觇牌的反射棱镜，并将导线点有觇牌的反射棱镜，并将导线点i-1上的脚架迁至导线点上的脚架迁至导线点i+2处并予以安置，这样直到测完整条导线为止。处并予以安置，这样直到测完整条导线为止。 在观测者精心安置仪器的情况下，三联脚架法可以减弱仪在观测者精心安置仪器的情况下，三联脚架法可以减弱仪器和目标对中误差对测角和测距的影响，从而提高导线的观器和目标对中误差对测角和测距的影响，从而提高导线