第四章距离测量..复习进程
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第四章 距离测量 PPT
钢尺由于材料原因、刻划误差、长期使用的变形以 及丈量时温度和拉力不同的影响，其实际长度往往不等 于尺上所标注的长度即名义长度，因此，量距前应对钢 尺进行检定。
12
4.1 钢尺量距
（1）尺长方程式
经过检定的钢尺，其长度可用尺长方程式表示为
l l l( t t) l
t
0
00
式中 lt—钢尺在温度t时的实际长度（m）； l0—钢尺的名义长度（m）； Δl—尺长改正数（m）； α—钢尺的膨胀系数，α=1.25×10-5m/1℃； t0—钢尺检定时的温度（℃）； t—钢尺使用时的温度（℃）。
23
4.2 视距测量
❖ 视距测量是利用望远镜内的视距装置配合视距尺 ，根据几何光学和三角测量原理，同时测定距离和 高差的方法。它利用望远镜十字丝分划板上的视距 丝和标尺进行观测，方法简便、快速、不受地面起 伏影响。视距测量精度一般为1/200－1/300，精 密视距测量可达1/2000。被广泛用于测距精度要 求不高的地形测量中。
1尺间距2水平距离3高差cos316100cos30二视距测量的观测步骤1在测站点安臵仪器量取仪器高i在测站点上立2瞄准待测点上的视距尺分别读取上下中丝读数计算尺间隔3使竖盘指标水准管气泡居中如有竖盘指标自动补偿装臵则无需此操作读取竖盘读数计算竖直角4带公式计算水平距离和高差
第四章 距离测量
§4.1 钢尺量距 §4.2 视距测量 §4.3 光电测距
u 电磁波测距仪的分类： 按所采用的载波可分为
1、以光波作为裁波的光电测距仪 2、以微波作为载波的微波测距仪 u按测程可分为①短程测距仪，＜5km
②中程测距仪，5～15km ③远程测距仪，＞15km
34
一、光电测距原理
可在A点安置能发射和接收光波的光电测距仪，在B点
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4.1 钢尺量距
（1）尺长方程式
经过检定的钢尺，其长度可用尺长方程式表示为
l l l( t t) l
t
0
00
式中 lt—钢尺在温度t时的实际长度（m）； l0—钢尺的名义长度（m）； Δl—尺长改正数（m）； α—钢尺的膨胀系数，α=1.25×10-5m/1℃； t0—钢尺检定时的温度（℃）； t—钢尺使用时的温度（℃）。
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4.2 视距测量
❖ 视距测量是利用望远镜内的视距装置配合视距尺 ，根据几何光学和三角测量原理，同时测定距离和 高差的方法。它利用望远镜十字丝分划板上的视距 丝和标尺进行观测，方法简便、快速、不受地面起 伏影响。视距测量精度一般为1/200－1/300，精 密视距测量可达1/2000。被广泛用于测距精度要 求不高的地形测量中。
1尺间距2水平距离3高差cos316100cos30二视距测量的观测步骤1在测站点安臵仪器量取仪器高i在测站点上立2瞄准待测点上的视距尺分别读取上下中丝读数计算尺间隔3使竖盘指标水准管气泡居中如有竖盘指标自动补偿装臵则无需此操作读取竖盘读数计算竖直角4带公式计算水平距离和高差
第四章 距离测量
§4.1 钢尺量距 §4.2 视距测量 §4.3 光电测距
u 电磁波测距仪的分类： 按所采用的载波可分为
1、以光波作为裁波的光电测距仪 2、以微波作为载波的微波测距仪 u按测程可分为①短程测距仪，＜5km
②中程测距仪，5～15km ③远程测距仪，＞15km
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一、光电测距原理
可在A点安置能发射和接收光波的光电测距仪，在B点
4第四章 距离测量ok
操作误差：温度误差、对点误差、定线误差、 垂曲误
差和拉力等
外界因素影响
4.2 视距测量
视距测量——利用测量望远镜的视距丝，间接测定 距离和高差的方法。
优点：测量速度快，不受地形限 制。 不足：精度低，距离相对误差一 般约为1/300，高差一般为 分米级。 用途：主要用于地形图测绘 (地形点的距离与高差)。
S K ( a b ) Kl cos
即 a´－ b´≈ （a －b）cos
a´
a n´ n
b´
i
S D
bl
D 100 (a b) cos
2
h
D＝S cos Kl cos2
4.2.2 视距测量的观测与计算
D＝D cos Kl cos2
1 h Kl sin 2 i v 2
3
D平 D斜 cos
可由测距仪自动改正。
例题：
某台测距仪，测得AB两点的斜距＝1578.567m， 测量时的气压p＝121.323 kPa，t＝25°C，竖直 角α＝＋153000；仪器加常数K＝＋2mm，乘 常数R＝＋2.5×10-6，求AB的水平距离。 其气象改正公式为：
尺段长 度 /m 29.865 5 29.867 0 29.864 0 29.865 5 …
温度 /℃
高差 /m
温度 改正 数 /mm
尺长 改正 数 /mm
倾斜 改正 数 /mm
改正后 尺段长
1
3 平均 …
26.5
-0.114
+2.3
+2.5
-0.2
29.870 1
…
…
…
…
…
…
…
差和拉力等
外界因素影响
4.2 视距测量
视距测量——利用测量望远镜的视距丝，间接测定 距离和高差的方法。
优点：测量速度快，不受地形限 制。 不足：精度低，距离相对误差一 般约为1/300，高差一般为 分米级。 用途：主要用于地形图测绘 (地形点的距离与高差)。
S K ( a b ) Kl cos
即 a´－ b´≈ （a －b）cos
a´
a n´ n
b´
i
S D
bl
D 100 (a b) cos
2
h
D＝S cos Kl cos2
4.2.2 视距测量的观测与计算
D＝D cos Kl cos2
1 h Kl sin 2 i v 2
3
D平 D斜 cos
可由测距仪自动改正。
例题：
某台测距仪，测得AB两点的斜距＝1578.567m， 测量时的气压p＝121.323 kPa，t＝25°C，竖直 角α＝＋153000；仪器加常数K＝＋2mm，乘 常数R＝＋2.5×10-6，求AB的水平距离。 其气象改正公式为：
尺段长 度 /m 29.865 5 29.867 0 29.864 0 29.865 5 …
温度 /℃
高差 /m
温度 改正 数 /mm
尺长 改正 数 /mm
倾斜 改正 数 /mm
改正后 尺段长
1
3 平均 …
26.5
-0.114
+2.3
+2.5
-0.2
29.870 1
…
…
…
…
…
…
…
第四章 距离丈量1
x
x
B
αAB αBA
αAB
A
◆直线有方向，直线的 方向是相对的。 ◆一条直线可按正反两 个方向来定向。按正 方向定向的方位角称 为正方位角：反之称 为反方位角。
◆正反坐标方位角之间差180°。 即：αAB= αBA± 180°
坐标方位角的推算（1）
x
x
x x
α12
1
α12
2 β2
α23
3 1
α12
§ 4-1 钢尺量距
◆距离丈量的工具 ◆钢尺量距的一般方法 —直线定线 —量距 ◆钢尺量距的精密方法 ◆钢尺检定 ◆钢尺量距的误差来源
端点尺图1 刻线尺图2
钢尺量距的一般方法
l l 1 ◆量距 2 q
B
◆直线定线
确定各地面点位 于同一直线上的 工作。 —经纬仪定线 —目估定线
A
— 往测、返测。 —在平坦地面上，先丈量若干 整尺段l（整尺段数n等于后尺 手手中的测钎数），最后量得 余长q。 D=nl+q
（二）半站仪、棱镜、觇牌 测 距
测角
（三）测距仪的棱镜安置
在所测距离的另一端点安置反射棱镜，进行对中和 整平，并使觇牌面棱镜对准测站方向。
（四） 距离测量 用经纬仪目镜十字丝中心瞄准目标点上的觇牌中心， 读竖盘读数，计算垂直角a；上、下转动测距仪，使其 目镜中的十字丝中心瞄准目标点上的棱镜中心。测距仪
—评定精度
K D D平均 1 D平均 D
倾斜地面距离丈量的方法
钢尺量距的精密方法
◆直线定线 —用经纬仪定线 —概量后打入尺段桩，在桩上标明直线方向，并在垂直方向刻一横线 作为量距标志。 ◆量距 —施加标准拉力(L0=30m，F=100N) —每尺段变换不同位置丈量三次，若互差△≯2~3mm，取平均值。 —测量温度 ◆高差测定 —用水准仪往返测得相邻两桩顶间的高差。 ◆成果整理
x
B
αAB αBA
αAB
A
◆直线有方向，直线的 方向是相对的。 ◆一条直线可按正反两 个方向来定向。按正 方向定向的方位角称 为正方位角：反之称 为反方位角。
◆正反坐标方位角之间差180°。 即：αAB= αBA± 180°
坐标方位角的推算（1）
x
x
x x
α12
1
α12
2 β2
α23
3 1
α12
§ 4-1 钢尺量距
◆距离丈量的工具 ◆钢尺量距的一般方法 —直线定线 —量距 ◆钢尺量距的精密方法 ◆钢尺检定 ◆钢尺量距的误差来源
端点尺图1 刻线尺图2
钢尺量距的一般方法
l l 1 ◆量距 2 q
B
◆直线定线
确定各地面点位 于同一直线上的 工作。 —经纬仪定线 —目估定线
A
— 往测、返测。 —在平坦地面上，先丈量若干 整尺段l（整尺段数n等于后尺 手手中的测钎数），最后量得 余长q。 D=nl+q
（二）半站仪、棱镜、觇牌 测 距
测角
（三）测距仪的棱镜安置
在所测距离的另一端点安置反射棱镜，进行对中和 整平，并使觇牌面棱镜对准测站方向。
（四） 距离测量 用经纬仪目镜十字丝中心瞄准目标点上的觇牌中心， 读竖盘读数，计算垂直角a；上、下转动测距仪，使其 目镜中的十字丝中心瞄准目标点上的棱镜中心。测距仪
—评定精度
K D D平均 1 D平均 D
倾斜地面距离丈量的方法
钢尺量距的精密方法
◆直线定线 —用经纬仪定线 —概量后打入尺段桩，在桩上标明直线方向，并在垂直方向刻一横线 作为量距标志。 ◆量距 —施加标准拉力(L0=30m，F=100N) —每尺段变换不同位置丈量三次，若互差△≯2~3mm，取平均值。 —测量温度 ◆高差测定 —用水准仪往返测得相邻两桩顶间的高差。 ◆成果整理
第四章 距离测量与三角高程测量新
D Cn cos2 100(a b) cos2 h D t an i l
二、视距测量的观测和计算
视距测量的观测
进行视距测量步骤如下：
并抄录控制点的高程HA(也取至厘米数)； （2）立标尺于欲测定其位置的地形点上，尽量使尺子竖直，尺面对准 仪器； （3）视距测量一般用经纬仪盘左位置进行观测，望远镜瞄准标尺后， 消除视差，读取下丝读数a及上丝读数b(读取米、分米、厘米、估读至毫 米数)，计算视距间隔n＝(a-b)；读取中丝读数l(读至厘米数)；使竖盘水 准管气泡居中，读竖盘读数(若竖盘指标自动归零，则直接读数)。
120
120
BC
18.886 138.886
18.904 138.904 -0.018
1/7700
138.895
(二)倾斜地面丈量
(1)斜量法: 地面坡度均匀，将量得的倾斜距离S 归算成水平距离D。高差h用水准仪测定。
h
D
水平距离：D
S h
2
2
或
h2 Dh 2S D S Dh
D D'Dk Dt Dh 234 936m .
六、钢尺量距的误差分析及注意事项
（一）量距误差分析 1.尺长误差 2.温度误差 3.尺子倾斜和垂曲误差 4.定线误差 5.拉力误差 6.丈量误差
（二）钢尺的维护
(1)钢尺易生锈，工作结束后，应用软布擦去尺上 的泥和水，涂上机油，以防生锈； (2)钢尺易折断，如果钢尺出现卷曲，切不可用力 硬拉； (3)在行人和车辆多的地区量距时，中间要有专人 保护，严防尺被车辆压过而折断； (4)不准将尺子沿地面拖拉，以免磨损尺面刻划； (5)收卷钢尺时，应按顿时针方向转动钢尺摇柄， 切不可逆转，以免折断钢尺．
第四章 距离测量与直线定向
测钎
标杆
（1）目估法定线（由远而近，三点一线） 目估法定线（由远而近，三点一线）
•
两点上各竖立一根花杆。 在A、B两点上各竖立一根花杆。 视线， 观测者位于A点之后单眼目估AB视线，指挥中间持花杆者左右移 动花杆至直线上定点。 动花杆至直线上定点。 此法多用于普通精度的钢尺量距。 此法多用于普通精度的钢尺量距。
第四章 距离测量与直线定向
§4.1 §4.2 钢尺量距 视距测量
§4.3 光电测距仪 §4.4 全站仪简介
§4.5 直线定向
§4-1 钢尺量距
一、距离测量概述 距离测量: 距离测量: 确定空间两点在某基准面（参考椭球面或水平面） 确定空间两点在某基准面（参考椭球面或水平面） 上的投影长度，就小范围而言， 上的投影长度，就小范围而言，在水平面上的投影长度 即水平距离。 即水平距离。 距离测量的方法: 距离测量的方法: 视距测量：测距精度约为1/200 1/200～ 视距测量：测距精度约为1/200～1/300 钢尺量距：其精度约为1/1 钢尺量距：其精度约为1/1 000 至几万分之一 电磁波测距： 电磁波测距：其精度在几千分之一到几十万分之一
五、尺子不水平的误差 钢尺一般量距时，如果钢尺不水平，总是使所量距离 偏大。精密量距时，测出尺段两端点的高差，进行倾斜改 正。用普通水准测量的方法是容易达到的。 六、钢尺垂曲和反曲的误差 钢尺悬空丈量时，中间下垂，称为垂曲。故在钢尺检定 时，应按悬空与水平两种情况分别检定，得出相应的尺长 方程式，按实际情况采用相应的尺长方程式进行成果整理 ，这项误差可以不计。 在凹凸不平的地面量距时，凸起部分将使钢尺产生上凸 现象，称为反曲。应将钢尺拉平丈量。
测量成果的计算与精度评定： 往返测量结果分别为： D往 = n l ＋ q ， D返 = n l ＋ q′， n—为整尺长测段数 l—为整尺段尺长 q—往测丈量的零尺段长 q′—返测丈量的零 尺段长 D往 − D返 1 相对较差为： K = =
第四章 距离测量2010
电磁波测距仪的分类： 1、光电测距仪 （可见光、红外光、激光） 2、微波测距仪 （无线电波、微波）
闫 超 德 制 作
一、测距原理
光电测距仪是通过测量光波在待测距离D上
往、返传播的时间t2D，计算待测距离D：
D
1 2
ct2 D
式中：c — 光波在空气中的传播速度
闫 超 德 制 作
二、测距方法
1、脉冲式
制
作
二、倾斜视距测量
倾斜距离L为：
L Kl Kl cos
水平距离D为： D L cos Kl cos2
高差h为：
L
a a´
o b´v
b
B
h D tan i v i
h
闫 超
或
h
1 Kl sin 2 i v
2
A
D
德
制 作
思考：视距测量与经纬仪瞄准的标尺位置有关？
三、视距测量的应用
第四章 距离测量
重点：
难点：
✓钢尺量距
✓尺长方程
✓视距测量原理
✓视距测量公式的推导
闫
✓直线定向
超
德
制
作
距离测量概述
距离测量是确定地面点位的基本测量工作之一 距离测量也是度量计算的基本手段与方法 距离测量的方法主要有：
➢ 卷尺量距 ➢ 视距测量 ➢ 电磁波测距
① 微波作为载波的测距
② 红外光作为载波的测距
德
制
DhBA DBA2 h2 (234.932 0.0141 0.0223)2 2.542 234.9264m
作
五、钢尺量距的成果整理(2)
最终距离 ：D (D往 D返 ) / 2 234 .931m
闫 超 德 制 作
一、测距原理
光电测距仪是通过测量光波在待测距离D上
往、返传播的时间t2D，计算待测距离D：
D
1 2
ct2 D
式中：c — 光波在空气中的传播速度
闫 超 德 制 作
二、测距方法
1、脉冲式
制
作
二、倾斜视距测量
倾斜距离L为：
L Kl Kl cos
水平距离D为： D L cos Kl cos2
高差h为：
L
a a´
o b´v
b
B
h D tan i v i
h
闫 超
或
h
1 Kl sin 2 i v
2
A
D
德
制 作
思考：视距测量与经纬仪瞄准的标尺位置有关？
三、视距测量的应用
第四章 距离测量
重点：
难点：
✓钢尺量距
✓尺长方程
✓视距测量原理
✓视距测量公式的推导
闫
✓直线定向
超
德
制
作
距离测量概述
距离测量是确定地面点位的基本测量工作之一 距离测量也是度量计算的基本手段与方法 距离测量的方法主要有：
➢ 卷尺量距 ➢ 视距测量 ➢ 电磁波测距
① 微波作为载波的测距
② 红外光作为载波的测距
德
制
DhBA DBA2 h2 (234.932 0.0141 0.0223)2 2.542 234.9264m
作
五、钢尺量距的成果整理(2)
最终距离 ：D (D往 D返 ) / 2 234 .931m
第4章-距离测量
将发射光波的光强调制成高频光脉冲，再由时标振荡器 产生时标脉冲(周期T0)，二者都经过电子门；发射 脉冲光打开电子门，反射回来的脉冲光关闭电子门；在 开关门之间，时标脉冲计数器计数为m；则 mT0 为脉冲 光往返传播 时间 t ， 据 此可根据光 速计算距离：
1 S CmT0 2
61 19
（二）相位式测距
用高频电振荡(周期T )将发射光进行振幅调制,使光强随 电振荡而产生周期性的明暗(相位φ)变化；调制光在测程 上往返传播，同一瞬间仪器的发射光与接收光产生相位 差Δφ，据此可算出光波往返传播时间t 。
61
20
设光速为C,调制振荡频率为f,振荡周期T=1 / f,则调制光 的波长为： CT C C f f T 调制光在测程的往返传播时间t内，变化N个整周(NT)和 一个零数Δ T，即 t NT T T N 代入电磁波 2 测距基本公 式，得到：
四、 光电测距的精度分析
（一）光电测距的误差来源
1.调制频率误差
C N 根据 C f , S 2f 2
dS df 得到： S f
调制频率的相对误差使距离测量产生相同的相对误差
2.气象参数测定误差 0.2904 p 6 根据 A 279 10 , S A A S ' 1 0.00366t 得到：dA 0.28dp 0.97dt , dS A dA S '
S nl0 l D S h
2 2
B
B
h
S
S h
AA
D
61
D
8
四、 钢尺长度检定
钢尺两端分划之间的标准长度称为实际长度，末端分划 的注记长度称为名义长度。丈量时的地面温度对尺长也 有影响。经过钢尺长度检定，得到尺长方程式，用以计 算量得的实际长度。
1 S CmT0 2
61 19
（二）相位式测距
用高频电振荡(周期T )将发射光进行振幅调制,使光强随 电振荡而产生周期性的明暗(相位φ)变化；调制光在测程 上往返传播，同一瞬间仪器的发射光与接收光产生相位 差Δφ，据此可算出光波往返传播时间t 。
61
20
设光速为C,调制振荡频率为f,振荡周期T=1 / f,则调制光 的波长为： CT C C f f T 调制光在测程的往返传播时间t内，变化N个整周(NT)和 一个零数Δ T，即 t NT T T N 代入电磁波 2 测距基本公 式，得到：
四、 光电测距的精度分析
（一）光电测距的误差来源
1.调制频率误差
C N 根据 C f , S 2f 2
dS df 得到： S f
调制频率的相对误差使距离测量产生相同的相对误差
2.气象参数测定误差 0.2904 p 6 根据 A 279 10 , S A A S ' 1 0.00366t 得到：dA 0.28dp 0.97dt , dS A dA S '
S nl0 l D S h
2 2
B
B
h
S
S h
AA
D
61
D
8
四、 钢尺长度检定
钢尺两端分划之间的标准长度称为实际长度，末端分划 的注记长度称为名义长度。丈量时的地面温度对尺长也 有影响。经过钢尺长度检定，得到尺长方程式，用以计 算量得的实际长度。
第四章 距离测量 PPT
K D A B D BA 1.2 9m 9 8 1.3 0m 0 20 .0m 41
D av
1.3 0m 0 1.3 0m 032
9
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
10
武汉科技大学城建学院
4.1 钢尺量距
❖ 倾斜地面的量距
当地面坡度较大，不可能将整根钢尺拉平丈量时，
则可将直线分成若干小段进行丈量。每段的长度视坡
t 设钢钢尺尺的在 线检 膨定 胀时 系的 数温 为度（为一t般0℃为，1丈.2量1时0的5～温1.度25为10℃5 ，/℃
），则因温度变化引起的尺长改正简称为温度改正。
尺段l的温度改正数 l t 为：
lt (tt0)l
18
4.1 钢尺量距
3）倾斜改正
当Ｌ为斜距时应换算成平距d，则倾斜改正值为：
将lh 上 式d (1lhl(l222 ) 12 项h2 展)1 2开l成 级l(1 数 ：h l2 2)1 2l
A
A
1
2
3
4
14
B 5B
4.1 钢尺量距
2、量距 量距是用经过检定的钢尺，两人拉尺，两人读数，
一人记录及观测温度。量距时由后尺手用弹簧秤控制 施加于钢尺的拉力(30 m钢尺，标准拉力为100 N)。 前、后读数员应同时在钢尺上读数，估读到0.5mm。 每尺段要移动钢尺三次不同位置，三次丈量结果的互 差不应超过3mm，取三段丈量结果的平均值作为尺段 的最后结果。
解： D A B n q l4 3 m 0 9 . 9 m 8 1 . 9 2 m 8 9
D B A n q l4 3 m 0 1 . 0 m 0 2 1 . 0 3 m 2 0
D a v 1 2 (D A B D B ) A 1 2 ( 1.9 2 m 8 9 1.0 3 m 2 0 1. ) 0 3 m 0 0
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➢调制器
采用砷化镓（GaAs）二极管发射红外光的红外测距仪，发射光 强直接由注入电流调制，发射一种红外调制光，称为直接调制，故 不再需要专门的调制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式测距 仪，必须采用一种调制器，其作用是将测距信号载在光波上，使发 射光的振幅随测距信号电压而变化，成为一种调制光。
➢棱镜反射器
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
还可按测距仪精度指标分，我国现行城市测量规范将 测距仪划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，即： Ⅰ级：mD≤5mm，Ⅱ级： 5mm ＜mD≤10mm， Ⅲ级： 10mm ＜ mD≤20mm
mD=A+BD A：固定误差，单位mm。主要由仪器加常数的测定误差、对 中误差、测相误差引起。与测量距离无关。全站仪的固定误差 一般为1-5mm。 BD：比例误差。主要由仪器频率误差、大气折射误差引起。 其中B的单位“ppm”，全站仪该值由生产厂家提供，用来表征 比例误差中比例的大小，是个固定值，一般在1-5ppm之间；D 的单位是km，由用户实际测量的距离值确定。
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理
1、基本原理 2、基本公式 3、N值的确定
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理 1、基本原理
控制LO测GO量
相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介
➢光源
相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（GaAs）二极管和氦-氖 （He-Ne）气体激光器。前者一般用于短程测距仪中，后者用于中 远程测距仪中。
❖ 远程激光测距仪：测程在15km以上的光电测距仪，精度 一般可达±(5mm+1×10-6），能满足国家一、二等控制 网的边长测量。
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一、电磁波测距仪的分类
3、按载波源，测距仪分为 光波 微波
4、按载波数，测距仪分为 单载波 双载波 三载波
5、按反射目标，测距仪分为
漫反射目标 合作目标 有源反射器
第四章距离测量..
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主要内容
一、测距仪的分类 二、相位式测距仪的基本原理 三、测距仪测距的规范要求及注意事项 四、测距成果的归算
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一、电磁波测距仪的分类
电磁波测距仪是利用电磁波作为载波和调制波进行长 度测量的一门技术。其出发公式是
D=（1/2)vt
c 式中 电磁波在大气中的传播速度 t 电磁波在测线上的往返
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一、电磁波测距仪的分类
思考：取v=3*108m/s,f=15MHZ，当要求测距 误差小于1cm时，脉冲法测距的计时精度、相 位法测距时的测定相位角的精度应达到多少？
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一、电磁波测距仪的分类
2、按测程，测距仪分为
短程光电测距仪 中程光电测距仪 远程激光测距仪
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传播时间 图4-1
D 待测距离
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一、电磁波测距仪的分类
1、按测定t的方法，测距仪分为
脉冲式测距仪 相位式测距仪
脉冲式测距仪：直接测定仪器发出的脉冲信号往返于被测距离 的传播时间，进而求得距离值的一类测距仪。
相位式测距仪：测定仪器发射的测距信号往返于被测距离的 滞后相位来间接推算信号的传播时间，从而求得所测距离的 一类测距仪。
的“尺子”来丈量距离，式中N为整尺段数，而 为不足一尺段的余长。则
N
2
Du(NN)
将长度等于调制波波长一半的这一把“尺子”称为“测尺”或 “电子尺”。
在相位式电磁波测距仪中，欲得到距离必须测定两个量：整波 数N，余长，即相位差的尾数。一般只能测定尾数，无法测定整 波数N。
➢自动数字测相
随着集成电路和数字技术的发展，为测距仪向自动化和数字化方 向发展提供了条件。目前许多中、短程测距仪几乎都采用自动数字 测相技术以及距离的数字显示。
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二、相位式光电测距仪的基本原理
2、基本公式
❖ 测定A、B两点的距离D，将相位式光电测距仪整置 于A点（称测站），反射器整置于另一点B（称镜 站）。测距仪发射出连续的调制光波，调制波通过 测线到达反射器，经反射后被仪器接收器接收（如 图4-2（b））。调制波在经过往返距离2D后，相位 延迟了 。我们将两点之间调制光的往程和返程展开 在一直线上，用波形示意图将发射波与接收波的相 位差表示出来，则ຫໍສະໝຸດ t2D/w21f (N2 )
二、相位式光电测距仪的基本原理
Dc(N/2)u(NN)
2f
Uc/2f /2——测尺长度；
N ——整周数；
N /2 ——不足一周的尾数。
相位式 光电测 距的基 本公式
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Dc(N /2)(N N )
2f
2
c , f , 为已知值, ,N 为测定值。
❖这种测距方法同钢尺量距相类似，用一把长度为 / 2
在使用光电测距仪进行精密测距时，必须在测线的另一端安置 一个反射器，使发射的调制光经它反射后，被仪器接收器接收。
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➢光电转换器件
在光电测距仪中，接收器的信号为光信号。为了将此信号送到相 位器进行相位比较，必须把光信号变为电信号，对此要采用光电转 换器件来完成这项工作。用于测距仪的光电转换器件通常有光电二 极管，雪崩光电二极管和光电倍增管。
一、电磁波测距仪的分类
❖ 短程光电测距仪：测程在3km以内，测距精度一般在lcm 左右。这种仪器可用来测量三等以下的三角锁网的起始 边，以及相应等级的精密导线和三边网的边长，适用于 工程测量和矿山测量。
❖ 中程光电测距仪：测程在3～15km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。
➢差频测相
目前相位式测距仪都采用差频测相，即就是使高频测距信号和高 频基准信号在进入比相前均与本振高频信号进行差频，成为测距和 基准低频信号。在比相时，由于低频信号的频率大幅度降低（如精 测尺频率为15MHz，混频后低频为4kHz时，降低了3750倍）， 周期相应扩大，即表象时间得到放大，这就大大地提高了测相精度。
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二、相位式光电测距仪的基本原理
图4-1
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❖ 设调制波的调制频率为f，它的周期 T 1/ f，相应的调制波 长 cTc/ f。由上图可知，调制波往返于测线传播过程
所产生的总相位变化 中，包括N个整周变化 N2和不足
一周的相位尾数 ，即
N2
❖ 根据相位 和时间 t2 D 的关系式w2tD，其中w为角频率，
采用砷化镓（GaAs）二极管发射红外光的红外测距仪，发射光 强直接由注入电流调制，发射一种红外调制光，称为直接调制，故 不再需要专门的调制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式测距 仪，必须采用一种调制器，其作用是将测距信号载在光波上，使发 射光的振幅随测距信号电压而变化，成为一种调制光。
➢棱镜反射器
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一、电磁波测距仪的分类
还可按测距仪精度指标分，我国现行城市测量规范将 测距仪划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，即： Ⅰ级：mD≤5mm，Ⅱ级： 5mm ＜mD≤10mm， Ⅲ级： 10mm ＜ mD≤20mm
mD=A+BD A：固定误差，单位mm。主要由仪器加常数的测定误差、对 中误差、测相误差引起。与测量距离无关。全站仪的固定误差 一般为1-5mm。 BD：比例误差。主要由仪器频率误差、大气折射误差引起。 其中B的单位“ppm”，全站仪该值由生产厂家提供，用来表征 比例误差中比例的大小，是个固定值，一般在1-5ppm之间；D 的单位是km，由用户实际测量的距离值确定。
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二、相位式光电测距仪的基本原理
1、基本原理 2、基本公式 3、N值的确定
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二、相位式光电测距仪的基本原理 1、基本原理
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相位式光电测距仪各主要部件的工作原理简介
➢光源
相位式测距仪的光源，主要有砷化镓（GaAs）二极管和氦-氖 （He-Ne）气体激光器。前者一般用于短程测距仪中，后者用于中 远程测距仪中。
❖ 远程激光测距仪：测程在15km以上的光电测距仪，精度 一般可达±(5mm+1×10-6），能满足国家一、二等控制 网的边长测量。
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一、电磁波测距仪的分类
3、按载波源，测距仪分为 光波 微波
4、按载波数，测距仪分为 单载波 双载波 三载波
5、按反射目标，测距仪分为
漫反射目标 合作目标 有源反射器
第四章距离测量..
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主要内容
一、测距仪的分类 二、相位式测距仪的基本原理 三、测距仪测距的规范要求及注意事项 四、测距成果的归算
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
电磁波测距仪是利用电磁波作为载波和调制波进行长 度测量的一门技术。其出发公式是
D=（1/2)vt
c 式中 电磁波在大气中的传播速度 t 电磁波在测线上的往返
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
思考：取v=3*108m/s,f=15MHZ，当要求测距 误差小于1cm时，脉冲法测距的计时精度、相 位法测距时的测定相位角的精度应达到多少？
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
2、按测程，测距仪分为
短程光电测距仪 中程光电测距仪 远程激光测距仪
控制LO测GO量
传播时间 图4-1
D 待测距离
控制LO测GO量
一、电磁波测距仪的分类
1、按测定t的方法，测距仪分为
脉冲式测距仪 相位式测距仪
脉冲式测距仪：直接测定仪器发出的脉冲信号往返于被测距离 的传播时间，进而求得距离值的一类测距仪。
相位式测距仪：测定仪器发射的测距信号往返于被测距离的 滞后相位来间接推算信号的传播时间，从而求得所测距离的 一类测距仪。
的“尺子”来丈量距离，式中N为整尺段数，而 为不足一尺段的余长。则
N
2
Du(NN)
将长度等于调制波波长一半的这一把“尺子”称为“测尺”或 “电子尺”。
在相位式电磁波测距仪中，欲得到距离必须测定两个量：整波 数N，余长，即相位差的尾数。一般只能测定尾数，无法测定整 波数N。
➢自动数字测相
随着集成电路和数字技术的发展，为测距仪向自动化和数字化方 向发展提供了条件。目前许多中、短程测距仪几乎都采用自动数字 测相技术以及距离的数字显示。
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理
2、基本公式
❖ 测定A、B两点的距离D，将相位式光电测距仪整置 于A点（称测站），反射器整置于另一点B（称镜 站）。测距仪发射出连续的调制光波，调制波通过 测线到达反射器，经反射后被仪器接收器接收（如 图4-2（b））。调制波在经过往返距离2D后，相位 延迟了 。我们将两点之间调制光的往程和返程展开 在一直线上，用波形示意图将发射波与接收波的相 位差表示出来，则ຫໍສະໝຸດ t2D/w21f (N2 )
二、相位式光电测距仪的基本原理
Dc(N/2)u(NN)
2f
Uc/2f /2——测尺长度；
N ——整周数；
N /2 ——不足一周的尾数。
相位式 光电测 距的基 本公式
控制LO测GO量
Dc(N /2)(N N )
2f
2
c , f , 为已知值, ,N 为测定值。
❖这种测距方法同钢尺量距相类似，用一把长度为 / 2
在使用光电测距仪进行精密测距时，必须在测线的另一端安置 一个反射器，使发射的调制光经它反射后，被仪器接收器接收。
控制LO测GO量
➢光电转换器件
在光电测距仪中，接收器的信号为光信号。为了将此信号送到相 位器进行相位比较，必须把光信号变为电信号，对此要采用光电转 换器件来完成这项工作。用于测距仪的光电转换器件通常有光电二 极管，雪崩光电二极管和光电倍增管。
一、电磁波测距仪的分类
❖ 短程光电测距仪：测程在3km以内，测距精度一般在lcm 左右。这种仪器可用来测量三等以下的三角锁网的起始 边，以及相应等级的精密导线和三边网的边长，适用于 工程测量和矿山测量。
❖ 中程光电测距仪：测程在3～15km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。
➢差频测相
目前相位式测距仪都采用差频测相，即就是使高频测距信号和高 频基准信号在进入比相前均与本振高频信号进行差频，成为测距和 基准低频信号。在比相时，由于低频信号的频率大幅度降低（如精 测尺频率为15MHz，混频后低频为4kHz时，降低了3750倍）， 周期相应扩大，即表象时间得到放大，这就大大地提高了测相精度。
控制LO测GO量
二、相位式光电测距仪的基本原理
图4-1
控制LO测GO量
❖ 设调制波的调制频率为f，它的周期 T 1/ f，相应的调制波 长 cTc/ f。由上图可知，调制波往返于测线传播过程
所产生的总相位变化 中，包括N个整周变化 N2和不足
一周的相位尾数 ，即
N2
❖ 根据相位 和时间 t2 D 的关系式w2tD，其中w为角频率，