距离测量与三角高程测量.ppt

《测量学》学习辅导 第四章 距离测量与 测距技术的发展 直接测距法 步测：双步≈1.5m 距离测量方法概述 卷尺量距概述 1.一般方法量距 直线定向 1、两点间定线 2.精密方法量距 尺长鉴定 钢尺长度方程式 简单的尺长鉴定 在平坦的地面（宜在室内，使两尺温度相同）把待检定的尺子与高精度的标准尺比较而求得Δ′k 检定场：在平整的条形场地两端地面埋设两个稳定的标志，其间距比待检定钢尺长度n倍略短一些。高精度测量两标志的间距作为标准长度S标准。 钢尺尺长鉴定 钢尺铺地丈量（在标准拉力下） 距离测量的误差源 尺长误差 系统 温度的影响 部分系统，部分偶然 倾斜的影响 系统 拉力不准引起的误差 部分系统,部分偶然 尺子垂曲与反曲引起的误差 系统 定线误差 系统 读数误差 偶然 §4-2光学测距 一、间接测距，视差法测距 间接测距可跨越障碍 视距测量 （一）视线水平时 十字丝板上有两根视距丝，它们在物镜光心处的张角φ基本是不变的。两根视距丝在物方象的间距与距离成正比 一般制作仪器时令 一.视线水平时视距测量 二.视线倾斜时视距测量公式 三.视距测量观测和计算 视距测量表 §4-3电磁波测距 1941年瑞典物理学家Bergstrand在研究光速时开发了高精度测量t的技术 1948年瑞典AGA厂推出了第一台光波测距仪 随着需求的增长和光学、微电子学的发展使电磁波测距的技术迅速发展。进一步推进了测量学的发展 尽管GPS应用很广，短程电磁波测距仪仍然大有用途 电磁波测距原理 按电磁波理论： 光是电磁横波，其数学表达式为 它表达了光波在转播空间任一位置上电磁振动的状态。 其中： 波动过程就是振动的相位沿波动方向移动的过程。 相位测量 要测量测距信号（U1）与参考信号（U2）之间的相位差Δφ 1）滤波：取出调制波（频率低）的信号 2）混频：把调制波信号与“本振”信号混合，经处理后可以得到频率更低（以便于更精确测量相位差），但相位依旧的差分信号 相位测量 3）把正弦波处理成方波 4）把U1和U2分别接在门电路的两个触发器上，U2负跳变时把与门打开，U1负跳变时把与门关闭。在门开启的这段时间内让计数脉冲通过，从而可以测得Δφ。 电磁波测距原理 设光从发射器发出，抵达反光镜后返回仪器的接收器，称为信号2。而从发射器发出的光分出一路直接进入处理装置，称为信号1。这两个信号之间存在相位差Δφ和整周数N。 利用相位器可测定Δφ，但而不能求得“整周数N”。 因此只可以求得“余长”，而不能求得整长。 电磁波测距原理 测距仪把一定波长的电磁波从A点射向B点，经B点的反光棱镜反射后由测距仪接收，射出与接收波之间的相位差[可用微电子技术自动测量]是电磁波在AB点之间往返时间的函数——[表达式]。用它可以算得测距仪至反光镜之间斜距长度的“尾数”。用几个不同波长的电磁波[调制波]测量同一段距离可以既扩大测程又保持精度。 测程和精度 测相的精度是有限的。例如可以把Δφ细分1000倍，则测量的精度为测尺的1/1000。设 ，这时最小读数为cm。若要提高读数精度，就应缩短电子尺。但由于凭一个Δφ无法求得整尺段数N，即不知待测距离的大数。就是说：用短的电子尺测量精度高但测程小。如果用长的电子尺能扩大测程，但由于细分技术的限制，不能求得精确的尾数。即测程大但进度低。如果用两个频率的波（两个不同的电子尺）进行测量，一个用来测量距离的大数，另一个用于精确测量距离的尾数。就可以既扩大测程又保证精度。如果需要还可以用更多的频率测量。 数字拼接 用f1=150kHz， 测得距离986.4m 用f2=15MHz， 测得距离6.574m 两组数字拼接为986.574m 内光路 当内光路棱镜移到出光口时测量到内光路的“距离” 移开内光路棱镜后测量到外光路的“距离” 外光路“距离”减去内光路“距离”后才是需要测量的距离。 这是消除仪器系统误差的重要措施之一 加常数 测距仪的机械中心与调制波发射和接收的等效面不一致；测距仪的机械中心与内光路等效面不一致使仪器产生（与所测距离长短无关的）加常数。 加常数通过检定可以求得。 乘常数 电磁波测距好象是用电子尺丈量的。如果电子尺不准就会产生系统误差。这就是乘常数。 乘常数主要是由调制频率偏