大地测量学基础14控制.ppt
南京工业大学土木学院,1,第四章 电磁波测距,在大地测量中，为了推算国家大地控制点的坐标，必须测定网中少量边长作为起始边长，作为网中的尺度基准。因瓦基线尺量边60年代之前电磁波测距仪测距60年代之后,南京工业大学土木学院,2,4.1电磁波测距基本原理4.1.1.电磁波测距基本原理公式：,南京工业大学土木学院,3,4.1.2.相位式测距原理公式,南京工业大学土木学院,4,4.1.3.电磁波测距仪的分类和分级测距原理：相位式测距仪（固定频率法、可变频率法）、脉冲式测距仪测程：长(数十km)、中(十余km)、短(3km)载波源：红外、激光、微波载波数：单频、双频反射目标：合作目标、漫反射目标精度：高精度、一般精度、低精度重要指标：精度、测程,南京工业大学土木学院,5,另外,还可按精度指标分级.由电磁波测距仪的精度公式:当 时,则 为一公里的测距中误差。按此指标，我国现行城市测量规范将测距仪分为：、级，即级：级；级,南京工业大学土木学院,6,4.2.N值解算的一般原理4.2.1.可变频率法 在可变频带两端取测尺频率 和。先在低频附近改变频率，使不足一整波长的尾数等于零，设这是调制波波长为 整波数为 则：然后在高频附近同样改变频率，使不足一整波长的尾数等于零，设这是调制波波长为 整数为 则：,南京工业大学土木学院,7,同时记录出从 变到 时出现信号强度作周期性变化的次数，即整波数差 则：解得：或则：,南京工业大学土木学院,8,4.2.2.固定频率法（1）分散的“直接测尺频率”例如：用它测出6.43m 用它测出876m最后结果:876.43m。适用于短程测距,南京工业大学土木学院,9,（2）集中的“间接测尺频率”用差频作为测尺频率两式相减得：令：，,南京工业大学土木学院,10,则：式中：为相当测尺频率的测尺长度只要使 大于测程（即）则可以测到唯一确定的距离,南京工业大学土木学院,11,为解决扩大测程和提高精度的矛盾，既得到距离的单值解，同时具有高精度和远测程，相位式测距仪一般采用一组测尺共同测距，即用精测频率测定余长以保证精度，设置多级频率(粗测频率)来解算 N(通常称为多级固定频率测距仪)而保证测程，从而解决“多值性”问题。,南京工业大学土木学院,12,由上表看出，各直接测尺频率彼此相差较大，而且测程愈长时，测尺频率相差愈悬殊，这使电路中放大器的增益和相移的稳定性难于一致，于是，有些远程相位式测距仪改用一组数值上比较接近的测尺频率，利用差频频率作为间接测尺频率，可得到与直接测尺频率同样的效果。上式表明，同一距离上用两个测尺频率测得不足一整周期的尾数 其差数,南京工业大学土木学院,13,与直接用差频 测得的尾数 是一致的。于是，我们可以选择一组相近的测尺频率 进行测量，测得各自的尾数为 若取 为精测尺频率，取 为间接测尺频率，其尾数 可按 间接算得则适当选取测尺频率的大小就可形成一套测尺长度为十进制的测尺系统，这种用差频作为测尺频率进行测距的 方式，称为“间接测尺频率”的方式。,南京工业大学土木学院,14,例如：精尺和粗尺频率 精尺和间接 测尺长度 精度 测尺频率,南京工业大学土木学院,15,4.2.3.JCY-2型测距仪距离初值计算,南京工业大学土木学院,16,距离初值计算公式：由于JCY-2型测距仪上 的电感移相器最大只能作 的移相,因而数码器也只能显示不足半周期的尾数，故距离初值计算公式为：则差频测相公式为：,南京工业大学土木学院,17,南京工业大学土木学院,18,南京工业大学土木学院,19,4.2.4.精测和粗测数据的正确组合 由于噪音的影响，高频电路的干扰及测相电路本身的缺陷等，使测相带有一定的误差，造成精测和粗测数据组合时就可能在十米位发生错误。在下面表格中可以看出,如米位有2m误差,就可能使显示的数字发生多10m或少10m的错误。,南京工业大学土木学院,20,南京工业大学土木学院,21,如按下表的方法进行置中值运算，前面两个例子就可以避免产生10m的差错了置中是根据精测尺的米位数字进行加减运算的,南京工业大学土木学院,22,南京工业大学土木学院,23,4.3.距离观测值的改正1.气象改正 Dn 这是电磁波测距的重要改正，因为电磁波在大气中传输时受气象条件的影响很大。此项改正的实质是大气折射率对距离的改正。因折射率与气压、气温、湿度有关，因此习惯上我们称为气象改正。测距仪的调制频率是根据测距仪选定的参考大气条件设计的，设与参考大气条件相应的折射率为 故仪器测算出来的距离为：,南京工业大学土木学院,24,将上式对 求微分,并换成有限增量得一般大气条件下光的折射率 为空气膨涨系数,其值为,南京工业大学土木学院,25,对于调制光在标准大气状态(，二氧化碳含量为）下的大气折射率可安下式计算：式中 为光的波长例如DCH2型测距仪，红外光的波长 代入上式得：,南京工业大学土木学院,26,而对JCY-2型则：2.仪器加常数改正和乘常数改正1)仪器加常数改正 因测距仪、反光镜的安置中心与测距中心不一致而产生的距离改正，称仪器加常数改正,包括测距仪加常数和反光镜加常数。,南京工业大学土木学院,27,在测距仪的调试时，常通过电子线路补偿，使其为0，但实际上不可能严格为零，即存在剩余值，故有时又称为剩余加常数。当多次或用多种方法测定并确认仪器存在明显的加常数时，应在测距成果中加入仪器加常数改正：(,均为负值),南京工业大学土木学院,28,2)乘常数改正 因测距仪的基准频率等因素产生的尺度参数成为乘常数。设 为标准频率，假定无误差,为实际工作频率,令频率偏差,南京工业大学土木学院,29,3)六段法测定仪器加常数的基本原理,南京工业大学土木学院,30,3.波道曲率改正 电磁波在近距离上的传播可看成是直线，但当距离较远时，因受大气垂直折射的影响，就不是一条直线，而是一条半径为的弧线，实际测得的距离就是弧线D，我们把弧长D化为弦长D的改正称为第一速度正。,南京工业大学土木学院,31,实际测距时，一般只是在测线两端测定气象元素，由此求出测线两端折射率的平均值，代替严格意义下的测线折射率的积分平均值。这种以测线两端点的折射率代替测线折射率而产生的改正，叫第二速度改正,南京工业大学土木学院,32,4.归心改正5.周期误差改正,南京工业大学土木学院,33,4.3.测距的误差来源和精度表达式1.测距的主要误差来源,南京工业大学土木学院,34,再考虑到周期误差 和对中误差2.测距的精度表达式,
