電磁波測(cè)距課件

1、武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院 精密電磁波測(cè)距 Electro-magnetic Distance Measuring Presented by 目錄 1電磁波測(cè)距概述 2脈沖法測(cè)距的基本原理 3相位法測(cè)距的基本原理 4距離觀測(cè)值改正 5測(cè)距誤差分析與精度評(píng)定 目錄 1電磁波測(cè)距概述 2脈沖法測(cè)距的基本原理 3相位法測(cè)距的基本原理 4距離觀測(cè)值改正 5測(cè)距誤差分析與精度評(píng)定 1 電磁波測(cè)距概述 圖1 光電測(cè)距 1.1 電磁波測(cè)距儀的分類 以電磁波為載波傳輸測(cè)距信號(hào)的測(cè)距儀器統(tǒng)稱為電磁波測(cè)距儀，可分為如下幾類： 按載波 , 光波激光測(cè)距儀 紅外測(cè)距儀 微波微波測(cè)距儀 按載波數(shù) , , , 單載波可見(jiàn)光 紅外光

2、 微波 雙載波可見(jiàn)光與可見(jiàn)光 可見(jiàn)光與紅外光 三載波可見(jiàn)光可見(jiàn)光和微波 可見(jiàn)光紅外光微波 脈沖式測(cè)距儀 相位式測(cè)距儀 按測(cè)程 3 長(zhǎng)程幾十公里 中程數(shù)公里至十多公里 短程公里以下 1.2 電磁波測(cè)距儀的分級(jí) 1.3 常見(jiàn)的電磁波測(cè)距儀 常州大地儀器廠常州大地儀器廠 D3030 D3030 測(cè)距儀測(cè)距儀 日本尼康日本尼康 ND-21 ND-21 測(cè)距儀測(cè)距儀 徠卡徠卡 DI1001 DI1001 測(cè)距儀測(cè)距儀 徠卡徠卡DI4-4LDI4-4L手持測(cè)距儀手持測(cè)距儀 1.3 常見(jiàn)的電磁波測(cè)距儀 目錄 1電磁波測(cè)距概述 2脈沖法測(cè)距的基本原理 3相位法測(cè)距的基本原理 4距離觀測(cè)值改正 5測(cè)距誤差分析與

3、精度評(píng)定 2 脈沖法測(cè)距的基本原理 脈沖法測(cè)距的脈沖法測(cè)距的工作原工作原 理理 光脈沖發(fā)射器光脈沖發(fā)射器 取樣棱鏡取樣棱鏡 光電接收器光電接收器 時(shí)標(biāo)脈沖時(shí)標(biāo)脈沖 振蕩器振蕩器 電電 子子 門門 計(jì)數(shù)及顯計(jì)數(shù)及顯 示系統(tǒng)示系統(tǒng) 2 脈沖法測(cè)距的基本原理 2 脈沖法測(cè)距的基本原理 脈沖式測(cè)距優(yōu)缺點(diǎn) 主要優(yōu)點(diǎn)：測(cè)程遠(yuǎn)。 主要缺點(diǎn)：由于脈沖寬度和計(jì)數(shù)器時(shí)間分辨力的限制，所以應(yīng)用于精密距離測(cè) 量受到限制。 目前脈沖式測(cè)距儀，一般用固體激光器發(fā)射出高頻率的光脈沖，因而這類儀器 可以不用合作目標(biāo)（如反射器），直接用被測(cè)目標(biāo)對(duì)光脈沖產(chǎn)生的漫反射進(jìn)行測(cè)距 ，在地形測(cè)量中可實(shí)現(xiàn)無(wú)人跑尺，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作

4、業(yè)效率，特別是在懸 崖陡壁的地方進(jìn)行地形測(cè)量，此種儀器更具有實(shí)用意義。 目錄 1電磁波測(cè)距概述 2脈沖法測(cè)距的基本原理 3相位法測(cè)距的基本原理 4距離觀測(cè)值改正 5測(cè)距誤差分析與精度評(píng)定 3 相位法測(cè)距的基本原理 相位法測(cè)距儀工作原理相位法測(cè)距儀工作原理 3 相位法測(cè)距的基本原理 2 N2 D往D返 A B A 相位法測(cè)距的原理相位法測(cè)距的原理 3 相位法測(cè)距的基本原理 3.1 固定頻率法 3.1.1 直接測(cè)尺頻率方式 測(cè)尺放大系數(shù)測(cè)尺放大系數(shù) 3.1.1 直接測(cè)尺頻率方式 3.1.2 間接測(cè)尺頻率方式 3.1.2 間接測(cè)尺頻率方式 目錄 1電磁波測(cè)距概述 2脈沖法測(cè)距的基本原理 3相位法測(cè)距

5、的基本原理 4距離觀測(cè)值改正 5測(cè)距誤差分析與精度評(píng)定 4 距離觀測(cè)值改正 測(cè)電磁波測(cè)距是在地球自然表面上進(jìn)行的, 所得長(zhǎng)度是距離的初步值。出于建 立控制網(wǎng)等目的，長(zhǎng)度值應(yīng)化算為標(biāo)石間的水平距離。因而要進(jìn)行一系列改正計(jì)算 。這些改正計(jì)算大致可分為三類: 其一是儀器系統(tǒng)誤差改正；其二是大氣折射率變 化所引起的改正；其三是歸算改正。 儀器系統(tǒng)誤差改正包括加常數(shù)改正、乘常數(shù)改正和周期誤差改正。 電磁波在大氣中傳輸時(shí)受氣象條件的影響很大, 因而要進(jìn)行大氣改正。 屬于歸算方面的改正主要有傾斜改正、歸算到參考橢球面上的改正( 簡(jiǎn)稱歸算 改正)、投影到高斯平面上的改正(簡(jiǎn)稱為投影改正)。如果有偏心觀測(cè)的成果

6、, 還要 進(jìn)行歸心改正。對(duì)于較長(zhǎng)距離(例如10km以上)，有時(shí)還要加入波道彎曲改正。 某些類型的測(cè)距儀，通過(guò)設(shè)置比例因子, 在一定范圍內(nèi)可自動(dòng)進(jìn)行一些改正及 計(jì)算。例如Wild廠生產(chǎn)的DJ20等紅外測(cè)距儀。 下面討論對(duì)短程光電測(cè)距儀測(cè)定的距離進(jìn)行改正計(jì)算。 4.1 距離觀測(cè)值改正加常數(shù)改正 實(shí)際上，測(cè)距儀的加常數(shù)包含儀器加常數(shù)和反射鏡常數(shù)，當(dāng)測(cè)距儀和反射鏡構(gòu) 成固定的一套設(shè)備后，其加常數(shù)可測(cè)出。由于加常數(shù)為一固定值，可預(yù)置在儀器中 ，使之測(cè)距時(shí)自動(dòng)加以改正。但是儀器在使用一段時(shí)間以后，此加常數(shù)可能會(huì)有變 化，應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn), 測(cè)出加常數(shù)的變化值(稱為剩余加常數(shù))，必要時(shí)可對(duì)觀測(cè)成果加 以改正。此外，不同廠家的儀器所配反射鏡也不相同，使用時(shí)應(yīng)注意配套。 加常數(shù) 4 距離觀測(cè)值改正乘常數(shù)改正 4 距離觀測(cè)值改正氣象改正 4 距離觀測(cè)值改正氣象改正 4 距離觀測(cè)值改正傾斜改正 5 距離觀測(cè)值改正歸算至大地水準(zhǔn)面的改正 目錄 1電磁波測(cè)距概述 2脈沖法測(cè)距的