控制測(cè)量 第四章

1、控制測(cè)量學(xué)第四章第四章 電磁波測(cè)距電磁波測(cè)距控制測(cè)量學(xué)outlineoutline測(cè)距概述；測(cè)距概述；電磁波測(cè)距的電磁波測(cè)距的原理原理；電磁波測(cè)距儀的電磁波測(cè)距儀的檢驗(yàn)檢驗(yàn)；測(cè)距的測(cè)距的歸算歸算；電磁波測(cè)距電磁波測(cè)距精度分析精度分析4.24.34.44.74.94.10控制測(cè)量學(xué)二、距離測(cè)量的方式視距測(cè)量；線尺量距；電磁波測(cè)距；用因瓦基線尺量距；電磁波測(cè)距；控制測(cè)量學(xué)1、因瓦基線尺因瓦基線尺？ 含鐵約64%、鎳36%的合金鋼制成( )； 線尺：直徑1.65mm；長(zhǎng)24m； 一套：4根主尺，一根8米（或4米）的補(bǔ)尺；C06/105 . 0控制測(cè)量學(xué)因瓦基線尺的使用 丈量的結(jié)果中加上相應(yīng)的尺長(zhǎng)改正

2、，溫度改正，懸鏈線改正；丈量的結(jié)果中加上相應(yīng)的尺長(zhǎng)改正，溫度改正，懸鏈線改正； 相對(duì)精度幾十萬(wàn)分之一到一百萬(wàn)分之一；相對(duì)精度幾十萬(wàn)分之一到一百萬(wàn)分之一；控制測(cè)量學(xué)起始邊長(zhǎng)的獲得：基線測(cè)量 50年代控制網(wǎng)測(cè)距；年代控制網(wǎng)測(cè)距；控制測(cè)量學(xué)三角測(cè)量起始邊規(guī)定控制測(cè)量學(xué)2 2、電磁波測(cè)距、電磁波測(cè)距測(cè)距原理通過(guò)測(cè)定電磁波在測(cè)線兩端往返傳播的時(shí)間t，計(jì)算出測(cè)線的距離ctD21控制測(cè)量學(xué)(1)電磁波測(cè)距的發(fā)展普通光源1948年；散光；一般只能夜間工作激光1960年；亮度好，方向性好，單色性好；白天：6km；晚上30km多載波激光測(cè)距儀微波測(cè)距儀中短程紅外測(cè)距儀控制測(cè)量學(xué)Geodimeter (Geodet

3、ic Distance Measurement) 1949, 1949, 瑞典大地測(cè)量局，貝爾格斯川德瑞典大地測(cè)量局，貝爾格斯川德最早的商用測(cè)距儀最早的商用測(cè)距儀普通光源（白熾燈，高壓水銀燈）普通光源（白熾燈，高壓水銀燈）儀器重（儀器重（100kg100kg）, ,功耗大功耗大, ,只能夜間工作只能夜間工作控制測(cè)量學(xué)Later model Geodimeter1966激光：方向性好，亮度高，單色性，相關(guān)性好激光：方向性好，亮度高，單色性，相關(guān)性好激光測(cè)距儀：可日夜觀測(cè)，測(cè)程遠(yuǎn)激光測(cè)距儀：可日夜觀測(cè)，測(cè)程遠(yuǎn)(10/20)(10/20)，精度高，體積小，精度高，體積小70807080年代普及年代普

4、及控制測(cè)量學(xué)Telluometer197019621957 ,Dr. T. L. Wadley, 南非長(zhǎng)距離測(cè)量，白天可測(cè)50km微波測(cè)距儀X-band radio waves (10GHz)控制測(cè)量學(xué)小結(jié)：測(cè)距儀的分類按照測(cè)距方式：按照測(cè)距方式：脈沖式脈沖式/ /相位式相位式按照測(cè)程：按照測(cè)程：30km30km3km3km按照載波按照載波: :激光激光/ /微波微波/ /紅外紅外. .按照等級(jí)按照等級(jí): :I/II/III(510I/II/III(51020mm)mm) 測(cè)程遠(yuǎn)，受地面反射影響，精度低，軍事應(yīng)用多 測(cè)程短，受大氣能見(jiàn)度影響控制測(cè)量學(xué)測(cè)距的主要技術(shù)要求控制測(cè)量學(xué)4.2 電磁波的

5、測(cè)距原理脈沖式測(cè)距脈沖式測(cè)距：發(fā)射光脈沖，直接測(cè)定測(cè)距信號(hào)在：發(fā)射光脈沖，直接測(cè)定測(cè)距信號(hào)在大氣中傳播的時(shí)間，以測(cè)定待測(cè)距離。大氣中傳播的時(shí)間，以測(cè)定待測(cè)距離。v相位式測(cè)距相位式測(cè)距：發(fā)射連續(xù)的正弦調(diào)制波，測(cè)量測(cè)距：發(fā)射連續(xù)的正弦調(diào)制波，測(cè)量測(cè)距信號(hào)在發(fā)射與接收之間的相位差，以確定待測(cè)距離。信號(hào)在發(fā)射與接收之間的相位差，以確定待測(cè)距離。發(fā)射功率大，測(cè)程遠(yuǎn)，發(fā)射功率大，測(cè)程遠(yuǎn)，可不要合作目標(biāo)，但可不要合作目標(biāo)，但測(cè)距精度較低。測(cè)距精度較低。測(cè)距精度高，測(cè)距精度高，測(cè)程短，但測(cè)程短，但要有合作目要有合作目標(biāo)標(biāo)ctD21控制測(cè)量學(xué)一、 脈沖法測(cè)距原理vP132P132ctD21通常只用于精度較低的通

6、常只用于精度較低的遠(yuǎn)距離測(cè)量遠(yuǎn)距離測(cè)量、地形測(cè)量地形測(cè)量和和炮瞄雷炮瞄雷達(dá)測(cè)距達(dá)測(cè)距。 控制測(cè)量學(xué)二、相位式測(cè)距原理vP138DDDtftTt22222控制測(cè)量學(xué)1、相位差與時(shí)間差的關(guān)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控制測(cè)量學(xué)計(jì)算公式DDDtftTt22222(相位角變化相位角變化)fftD22(時(shí)間時(shí)間相位相位)2121212fctcDD(距離距離相位相位)控制測(cè)量學(xué)N2)(2NND2 N相位測(cè)量的特點(diǎn)：模糊測(cè)距_的測(cè)定范圍：相位的測(cè)定范圍：相位角v波長(zhǎng)長(zhǎng)于距離？0Nv波長(zhǎng)短于距離？?0N測(cè)尺長(zhǎng)測(cè)尺長(zhǎng)思考：控制測(cè)量學(xué)2、N值的確定直接測(cè)尺頻率方法；直接測(cè)尺頻率方法；間接測(cè)尺頻率方法；間接測(cè)尺頻率方法；控制測(cè)量學(xué)直接測(cè)尺頻率方法精測(cè)頻率粗測(cè)頻率MHzf151kHzf1502測(cè)尺長(zhǎng)測(cè)尺長(zhǎng)mfc102211mfc10002222例如：測(cè)量距離用精測(cè)尺測(cè)量相位差時(shí)，得到0.657;用粗測(cè)尺測(cè)量相位

8、差時(shí)，得到0.386;6 . 5 7 m + 3 8 6 m3 8 6 . 5 7 m不顯示)(2NND控制測(cè)量學(xué)（2）間接測(cè)尺頻率方法設(shè)置一組數(shù)值上設(shè)置一組數(shù)值上比較接近的測(cè)尺頻率比較接近的測(cè)尺頻率精測(cè)尺精測(cè)尺長(zhǎng)與長(zhǎng)與精測(cè)頻率精測(cè)頻率直接對(duì)應(yīng)直接對(duì)應(yīng)各個(gè)相當(dāng)于各個(gè)相當(dāng)于粗測(cè)尺粗測(cè)尺長(zhǎng)均由兩個(gè)測(cè)尺頻長(zhǎng)均由兩個(gè)測(cè)尺頻率的率的差頻間接確定差頻間接確定?？刂茰y(cè)量學(xué))(2)()()(2121212212121NNfcDNNNNffcD間接測(cè)尺頻率方式的原理若用兩個(gè)測(cè)尺頻率分別測(cè)同一個(gè)距離：22211122NNDcfNNDcf虛擬測(cè)虛擬測(cè)尺尺虛擬讀虛擬讀數(shù)數(shù)控制測(cè)量學(xué)間接測(cè)尺頻率方法測(cè)距頻率MHz精測(cè)和

9、粗測(cè)頻率MHz測(cè)尺長(zhǎng)度 直接讀數(shù)直接讀數(shù)之差相應(yīng)距離/m100.5670.1110.2220.3330.4441514131219999099909909015f.ff.ff.ff.ff0015. 0015. 015. 05 . 11551154114311321121fffffffffffffm/21iNiNN1)NN(fcD12121225.6745.63452340123001001000100001000000.4560.3450.2340.123控制測(cè)量學(xué)三、光電測(cè)距儀使用安裝經(jīng)緯儀，對(duì)中，整平，注意高度適中。測(cè)距儀裝好電池，安裝在經(jīng)緯儀頂端，選緊連接螺絲。鏡站安裝好反射棱鏡。用經(jīng)緯

10、儀照準(zhǔn)覘牌中心，測(cè)量水平角、垂直角。俯仰測(cè)距儀，用垂直制動(dòng)螺旋固定，再用垂直微動(dòng)螺旋和水平調(diào)整螺旋精確照準(zhǔn)反射棱鏡中心，開(kāi)始測(cè)距?？刂茰y(cè)量學(xué)NET05：“世界最高精度全站儀” 298000.00 控制測(cè)量學(xué)4.7光電測(cè)距儀的檢定測(cè)距儀的檢視和功能檢查測(cè)距儀的檢視和功能檢查發(fā)射、接收、照準(zhǔn)三軸關(guān)系正發(fā)射、接收、照準(zhǔn)三軸關(guān)系正確性的檢驗(yàn)與校正；確性的檢驗(yàn)與校正；照準(zhǔn)誤差的測(cè)定照準(zhǔn)誤差的測(cè)定幅相誤差的測(cè)定幅相誤差的測(cè)定周期誤差的檢定周期誤差的檢定儀器常數(shù)的檢定儀器常數(shù)的檢定內(nèi)、外符合精度的檢定內(nèi)、外符合精度的檢定157齊全、碰損成像、微制動(dòng)光照準(zhǔn)回光信號(hào)強(qiáng)度空間相位的不均勻接收信號(hào)的強(qiáng)弱不同，相位不

11、同控制測(cè)量學(xué)一、周期誤差的測(cè)定方法mre周期誤差周期誤差由測(cè)距儀內(nèi)部的光電信號(hào)串?dāng)_而引起的按照一定的距離為周期重復(fù)出現(xiàn)的誤差。參考信號(hào)參考信號(hào)me反射信號(hào)反射信號(hào)合成信號(hào)合成信號(hào)kek串?dāng)_信號(hào)串?dāng)_信號(hào)ce控制測(cè)量學(xué)周期誤差03602iiD)sin(0iAD測(cè)距的周期誤差改正：測(cè)距的周期誤差改正： 與干擾信號(hào)的強(qiáng)度有關(guān)；與干擾信號(hào)的強(qiáng)度有關(guān)； 隨著測(cè)距的相位值觀測(cè)值變化；隨著測(cè)距的相位值觀測(cè)值變化；反射信號(hào)的相位角反射信號(hào)的相位角與待測(cè)距離尾數(shù)相應(yīng)的相位角與待測(cè)距離尾數(shù)相應(yīng)的相位角mre參考信號(hào)參考信號(hào)me反射信號(hào)反射信號(hào)合成信號(hào)合成信號(hào)kek串?dāng)_信號(hào)串?dāng)_信號(hào)ce2iD控制測(cè)量學(xué)周期誤差的檢定平

12、臺(tái)法401ddiDDDi) 1(01)sin(0iAD選不同的距離，看周期誤差的變化diDDKDi) 1(01儀器棱鏡控制測(cè)量學(xué)習(xí)題控制測(cè)量學(xué)儀器系統(tǒng)誤差的改正加常數(shù)改正加常數(shù)改正乘常數(shù)改正乘常數(shù)改正周期誤差改正周期誤差改正KDkDRDR)uDsin(AD00360612個(gè)月檢定個(gè)月檢定一次一次612個(gè)月檢定個(gè)月檢定一次一次; R10-6新購(gòu)：新購(gòu)：A0.55a已用已用:A0.77a測(cè)距儀標(biāo)稱精渡中的測(cè)距儀標(biāo)稱精渡中的固定誤差為固定誤差為a 直接作為參數(shù)存儲(chǔ)在全站儀內(nèi)，可以修改直接作為參數(shù)存儲(chǔ)在全站儀內(nèi)，可以修改國(guó)家光電測(cè)距儀檢定規(guī)程 控制測(cè)量學(xué)二、儀器常數(shù)：加常數(shù)定義：由于儀器電子中心與其機(jī)

13、械中心不重合而形成的儀器常數(shù)；riKKDD10P164控制測(cè)量學(xué)加常數(shù)的檢定：六段解析法nKdKdKdKdKDnin121)()()(65 . 0) 1(12nmmmnnmdKdK11ndDKniP165控制測(cè)量學(xué)加常數(shù)的平差計(jì)算)()(00000000iijjijijxDxDKVDD01D02D03D04D05D06 D12D13D14D15D16 D23D24D25D26 D34D35D36 D45D46 D56觀測(cè)值未知數(shù)0 1 2 3 4 6控制測(cè)量學(xué)儀器常數(shù)：乘常數(shù)DRDfffDDffDDDf00乘常數(shù)主要是精測(cè)頻率的改正；：精測(cè)頻率的檢定值fDffNNfcD0)(2)(20NNfc

14、D：精測(cè)頻率的標(biāo)稱值0f 數(shù)字頻率計(jì)；R10-6觀測(cè)值真實(shí)值控制測(cè)量學(xué)比長(zhǎng)基線場(chǎng) 長(zhǎng)度基線檢定場(chǎng)是用于檢校電磁波、激光測(cè)距儀的野外場(chǎng)所。 測(cè)距儀等儀器通過(guò)基線檢定與真實(shí)長(zhǎng)度的比對(duì)，來(lái)查找改正數(shù)并發(fā)現(xiàn)儀器的問(wèn)題，以保證測(cè)量的精度。 控制測(cè)量學(xué)例： 四等導(dǎo)線邊，用標(biāo)稱精度為（5mm+3ppm）的DM-S3L紅外測(cè)距儀觀測(cè)，該儀器的精測(cè)尺長(zhǎng)10米。 觀測(cè)的距離為1628.522米 儀器檢定值有mmK0 .2561053. 0RmmA18. 08492.30100mmKDk0 .25mmDRDR9 . 0mmuDAD2 . 0)360sin(00控制測(cè)量學(xué)4.9距離觀測(cè)值的歸算距離觀測(cè)值以標(biāo)石為中心的

15、水平距離歸化方面的改正幾何改正幾何改正歸心改正歸心改正儀器本身誤差引起的改正加常數(shù)改正加常數(shù)改正乘常數(shù)改正乘常數(shù)改正周期誤差改周期誤差改正正因大氣折射而引起的改正氣象改氣象改正正P181控制測(cè)量學(xué)一、儀器系統(tǒng)誤差的改正加常數(shù)改正加常數(shù)改正乘常數(shù)改正乘常數(shù)改正周期誤差改正周期誤差改正KDkDRDR)uDsin(AD00360控制測(cè)量學(xué)二、氣象改正氣象改正氣象改正作業(yè)中儀器顯示的距離，是對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)廠家制造測(cè)距儀時(shí)所選的參考大氣條件的距離觀測(cè)值，而測(cè)距時(shí)的實(shí)際大氣條件一般不會(huì)與之相同。因此，距離觀測(cè)值須加入相應(yīng)的改正。tnctVD2121P181，也叫，也叫第一速度改正第一速度改正控制測(cè)量學(xué)規(guī)范規(guī)定

16、控制測(cè)量學(xué)1、氣象改正的計(jì)算參nctdD022ndnd：觀測(cè)狀態(tài)的大氣折射率實(shí)際斜距：參考狀態(tài)的大氣折射率觀測(cè)斜距：參nctdD022 nnndddk參nndk 參(4-127)參ndnd 控制測(cè)量學(xué)折射率n的計(jì)算%03. 0076000二氧化碳含量；標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)：mmHgemmHgPCt74210)680. 0864.4804.2876(1gn710003661. 0155. 0760003661. 01) 1(1teptnng如果已知標(biāo)準(zhǔn)氣象條件如果已知標(biāo)準(zhǔn)氣象條件下的折射率下的折射率標(biāo)準(zhǔn)氣象條件下的折射率標(biāo)準(zhǔn)氣象條件下的折射率(4-90)(4-89)控制測(cè)量學(xué)例：折射率的計(jì)算AGAAGA

17、紅外測(cè)距儀，調(diào)制光波長(zhǎng)：紅外測(cè)距儀，調(diào)制光波長(zhǎng)：選定的儀器參考?xì)庀髼l件為：選定的儀器參考?xì)庀髼l件為：參考?xì)庀髼l件下的大氣折射率為：參考?xì)庀髼l件下的大氣折射率為：m.910mmHge ,mmHgp,Ct0760200774210155. 07601) 1(110)680. 0864.4804.2876(1atepatnnngg參考控制測(cè)量學(xué)例：氣象改正計(jì)算大氣折射率改正數(shù)為：大氣折射率改正數(shù)為：氣象改正數(shù)：氣象改正數(shù)：610)6 .27302.156 .27353.1056 .273(tetpnnn參考kddnndk 參710155. 07601) 1(1atepatnng控制測(cè)量學(xué)2、第二速度

18、改正第二速度改正第二速度改正以測(cè)線兩端點(diǎn)的折射率的平均值代替全測(cè)線的折射率，由此產(chǎn)生的折射率代表性誤差改正。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數(shù)，與折折光系數(shù)，與折射率的水平變化，射率的水平變化，即氣象模型有關(guān)即氣象模型有關(guān)15km15km以上以上(4-133)控制測(cè)量學(xué)三、歸算改正（幾何改正）波道曲率改正波道曲率改正傾斜改正傾斜改正歸心改正歸心改正投影改正投影改正 以標(biāo)石為中心的水平距離以標(biāo)石為中心的水平距離 P183控制測(cè)量學(xué)1、波道曲率改正231223112424Rdkrdk弧長(zhǎng)弧長(zhǎng)弦長(zhǎng)弦長(zhǎng)R15km以上以上(4-138) P1

19、84rRk 控制測(cè)量學(xué)2、傾斜改正22hds斜距斜距測(cè)區(qū)平均高程面上的平距測(cè)區(qū)平均高程面上的平距mAHRhss2斜距斜距A點(diǎn)高程位置上的平距點(diǎn)高程位置上的平距(4-146) P185控制測(cè)量學(xué)天頂距計(jì)算的傾斜改正天頂距計(jì)算的傾斜改正天頂距天頂距 +垂線偏差垂線偏差+折射角折射角 P186)sin(ZdsRdk2控制測(cè)量學(xué)3、歸心改正)coscos()coscos(21)coscos(2122222eeDeeDeeDDDBCACACBCACBCACDeee控制測(cè)量學(xué)4、投影改正平距平距化至橢球面的距離化至橢球面的距離化至高斯投影面上的距離化至高斯投影面上的距離控制測(cè)量學(xué)小結(jié)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傾斜改正傾斜改正歸心改正歸心改正(4-138)(4-146)周期誤差周期誤差儀器常數(shù)儀器常數(shù) 投影到橢球面的改正投影到橢球面的改正 投影到高斯平面的改正投影到高斯平面的改正)coscos(eeDeABCD控制測(cè)量學(xué)例： 經(jīng)過(guò)氣象改正和儀器誤差改正的的距離為1628.4983米mh710.104631.1628710.104983.162822D 傾斜改正： 歸心改正：39287,798. 10me9188.1627cos4631.1628eD 投影到橢球面的距離： 投影到高斯平面的距離：9005.1627D018.1628D控制測(cè)量學(xué)習(xí)題控制測(cè)量學(xué)4.10光電測(cè)距誤差分析測(cè)距誤差的分析測(cè)距誤差的分析測(cè)距的精度評(píng)定測(cè)距的