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全站仪测距基本原理与方法  

2012-10-05 21:56:37|  分类: 测绘 测量 |  标签: |举报 |字号 订阅

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全站仪测距基本原理与方法:

全站仪,即全站型电子速测仪。它是随着计算机和电子测距技术的发展,近代电子科技与光学经纬仪结合的新一代既能测角又能测距的仪器,它是在电子经纬仪的基础上增加了电子测距的功能,使得仪器不仅能够测角,而且也能测距,并且测量的距离长、时间短、精度高。全站型电子速测仪是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统,测量结果能自动显示,并能与外围设备交换信息的多功能测量仪器。由于全站型电子速测仪较完善地实现了测量和处理过程的电子化和一体化,所以人们也通常称之为全站型电子速测仪或称全站仪。

    电子测距的基本原理

      电子测距即电磁波测距,它是以电磁波作为载波,传输光信号来测量距离的一种方法。它的基本原理是利用仪器发出的光波(光速C已知),通过测定出光波在测线两端点间往返传播的时间t来测量距离S:
    S=Ct/2 (4.15)

    式中乘以1/2是因为光波经历了两倍的路程。

    按这种原理设计制成的仪器叫做电磁波测距仪。根据测定时间的方式不同,又分为脉冲式测距仪和相位式测距仪。脉冲式测距仪是直接测定光波传播的时间,由于这种方式受到脉冲的宽度和电子计数器时间分辨率限制,所以测距精度不高,一般为1~5m。相位式光电测距仪是利用测相电路直接测定光波从起点出发经终点反射回到起点时因往返时间差引起的相位差来计算距离,该法测距精度较高,一般可达5~20mm。目前短程测距仪大都采用相位法计时测距。

通常是开机后将观测时的温度和气压输入全站仪,仪器自动对距离进行温度和气压改正。

  测定气温通常使用通风干湿温度计,测定气压通常使用空盒气压表。气压表所用单位有mb(102Pa)和mmHg(133.322Pa)两种,而1mb=0.7500617mmHg。气温读数至1度,气压读数至1mmHg。
小知识:《温度和气压对测距的影响》

  在一般的气象条件下,在1Km的距离上,温度变化1度所产生的测距误差为0.95mm,气压变化1mmHg所产生的测距误差为0.37mm,湿度变化1mmHg所产生的测距误差为0.05mm。湿度的影响很小,可以忽略不计,当在高温、高湿的夏季作业时,就应考虑湿度改正。
注意:
1、只要温度精度达到1度,气压精度达到27mmHg,则可保证1Km的距离上,由此引起的距离误差约在1mm左右。
2、当气温t=35度,相对湿度为94%,则在1Km距离上湿度影响的改正值约为2mm。由此可见,在高温、高湿的气象条件下作业,对于高精度要求的测量成果,这一因素不能不予以考虑。
3、由于地铁轨道工程测量以“两站一区间”分段进行,从导线复测到控制基标测量,再到加密基标测量所涉及的距离测量都属短距离测量,上述改正值较小,只要正确设置温度值和气压值即可满足规范要求。

  二、全站仪测距的精度问题
  测距精度,一般是指经加常数K、乘常数R改正后的观测值的精度。虽然加常数和乘常数分别属于固定误差和比例误差,但不是测距精度的表征,而是需要在观测值中加以改正的系统误差,故从某中意义上来说,与标称误差中的A和B是有区别的。因为测距的综合精度指标,一般以下式表示:
MD=±(A+B×10-6D)
每台仪器出厂前就给了A和B之值,再行检验的目的,一方面是通过检验看某台仪器是否符合出厂的精度标准(标称精度),另一方面是看仪器是否还有一定的潜在精度可挖。这与加常数K、乘常数R的检验目的是不一样的。前者是为了检验仪器质量,后者是为了改正观测成果,决不能用检定精度的指标A与B去改正观测成果
小知识:《标称精度》
  测距仪都有一个标称精度,他是仪器出厂的合格精度指标,仅一般地说明仪器的性能,而决不能理解为只能达到这样的测距精度,尤其是不能代表现场作业时的边长实测精度。
注意:
  1、加常数K、乘常数R改正值从仪器的检测结果得来。加常数K与实测距离大小无关,乘常数R应与实测距离相乘得到改正值,乘常数R单位为mm/Km,实测距离单位为Km,所得改正值单位为mm。
  2、外业作业时应进行加常数K、乘常数R改正。 

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