第4章光電測(cè)距

1、 建立高精度平面控制網(wǎng)和進(jìn)行電磁波測(cè)距三角高程時(shí)，需要進(jìn)行建立高精度平面控制網(wǎng)和進(jìn)行電磁波測(cè)距三角高程時(shí)，需要進(jìn)行精密距離測(cè)量。當(dāng)前，主要采用電磁波測(cè)距儀進(jìn)行距離測(cè)量。本章主精密距離測(cè)量。當(dāng)前，主要采用電磁波測(cè)距儀進(jìn)行距離測(cè)量。本章主要討論中、短程紅外光電測(cè)距儀的基本原理；電磁波測(cè)距儀的誤差來(lái)要討論中、短程紅外光電測(cè)距儀的基本原理；電磁波測(cè)距儀的誤差來(lái)源極其影響；地面距離觀(guān)測(cè)值如何歸算到橢球面上。目的是解決平面源極其影響；地面距離觀(guān)測(cè)值如何歸算到橢球面上。目的是解決平面控制網(wǎng)的水平距離觀(guān)測(cè)問(wèn)題和電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量的斜距觀(guān)測(cè)問(wèn)控制網(wǎng)的水平距離觀(guān)測(cè)問(wèn)題和電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量的斜距觀(guān)測(cè)問(wèn)題。題

2、。 習(xí)題習(xí)題 光電測(cè)距儀按儀器測(cè)程分類(lèi)：光電測(cè)距儀按儀器測(cè)程分類(lèi)：短程光電測(cè)距儀：測(cè)程在短程光電測(cè)距儀：測(cè)程在3km3km以?xún)?nèi)，測(cè)距精度一般在以?xún)?nèi)，測(cè)距精度一般在lcmlcm左右。如我左右。如我國(guó)的國(guó)的HGC-1HGC-1、DCH-2DCH-2、DCH3DCH3、DCH-05DCH-05等精度均可達(dá)等精度均可達(dá)(5mm+5(5mm+5 10 10-6-6) )。中程光電測(cè)距儀：測(cè)程在中程光電測(cè)距儀：測(cè)程在3 315km15km左右的儀器稱(chēng)為中程光電測(cè)距儀左右的儀器稱(chēng)為中程光電測(cè)距儀，這類(lèi)儀器適用于二、三、四等控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)測(cè)量。如我國(guó)的，這類(lèi)儀器適用于二、三、四等控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)測(cè)量。如我國(guó)的JCY

3、-2JCY-2、DCS-1DCS-1，精度可達(dá)，精度可達(dá)（lOmm+1 lOmm+1 1010-6-6）。）。 遠(yuǎn)程激光測(cè)距儀：測(cè)程在遠(yuǎn)程激光測(cè)距儀：測(cè)程在15km15km以上的光電測(cè)距儀，精度一般可達(dá)以上的光電測(cè)距儀，精度一般可達(dá)(5mm+1(5mm+11010-6-6），能滿(mǎn)足國(guó)家一、二等控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)測(cè)量。如我國(guó)），能滿(mǎn)足國(guó)家一、二等控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)測(cè)量。如我國(guó)研制成功的研制成功的JCY-3JCY-3型等。型等。 按載波波源分：按載波波源分： 光波光波激光、紅外激光、紅外 微波微波微波測(cè)距儀微波測(cè)距儀 按載波數(shù)分：按載波數(shù)分：?jiǎn)屋d波單載波可見(jiàn)光；紅外光；微波可見(jiàn)光；紅外光；微波雙載波雙載波可見(jiàn)

4、光、可見(jiàn)光；可見(jiàn)光、紅外光可見(jiàn)光、可見(jiàn)光；可見(jiàn)光、紅外光 三載波三載波可見(jiàn)光、可見(jiàn)光、微波；可見(jiàn)光、可見(jiàn)光、微波； 按反射目標(biāo)分：按反射目標(biāo)分： 漫反射目標(biāo)漫反射目標(biāo) 合作目標(biāo)合作目標(biāo) 有源反射器有源反射器 按精度指標(biāo)分：按精度指標(biāo)分：I I級(jí)級(jí) IIII級(jí)級(jí) IIIIII級(jí)級(jí) m mD D 5mm 10mm 20mm 5mm 10mm 20mm相位式光電測(cè)距儀的基本公式相位式光電測(cè)距儀的基本公式)()2/(2NNLNfcD式中： 測(cè)尺長(zhǎng)度； 整周數(shù)； 不足一周的尾數(shù) 2/2/fcLN2/N測(cè)尺頻率的選擇測(cè)尺頻率的選擇直接測(cè)尺頻率方式：直接使用各測(cè)尺頻率的測(cè)量結(jié)果組合成待測(cè)距直接測(cè)尺頻率方式：

5、直接使用各測(cè)尺頻率的測(cè)量結(jié)果組合成待測(cè)距離的方式，。離的方式，。 間接測(cè)尺頻率方式：間接測(cè)尺頻率方式：用差頻作為測(cè)尺頻率進(jìn)行測(cè)距的方式用差頻作為測(cè)尺頻率進(jìn)行測(cè)距的方式 。測(cè)尺頻率的確定：測(cè)尺頻率的確定：一般將用于決定儀器測(cè)距精度的測(cè)尺頻率稱(chēng)精測(cè)一般將用于決定儀器測(cè)距精度的測(cè)尺頻率稱(chēng)精測(cè)尺頻率；而將用于擴(kuò)展測(cè)程的測(cè)尺頻率稱(chēng)為粗測(cè)尺頻率。尺頻率；而將用于擴(kuò)展測(cè)程的測(cè)尺頻率稱(chēng)為粗測(cè)尺頻率。 對(duì)于采用直接測(cè)尺頻率方式的測(cè)距儀，精測(cè)尺頻率的確定，依對(duì)于采用直接測(cè)尺頻率方式的測(cè)距儀，精測(cè)尺頻率的確定，依據(jù)測(cè)相精度，主要考慮儀器的測(cè)程和測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確銜接，還要使據(jù)測(cè)相精度，主要考慮儀器的測(cè)程和測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確

6、銜接，還要使確定的測(cè)尺長(zhǎng)度便于計(jì)算。確定的測(cè)尺長(zhǎng)度便于計(jì)算。 例如我國(guó)的例如我國(guó)的HGC-1HGC-1型及長(zhǎng)征型及長(zhǎng)征DCH-1DCH-1型紅外測(cè)距儀，確定精測(cè)尺長(zhǎng)型紅外測(cè)距儀，確定精測(cè)尺長(zhǎng)=10m=10m和粗測(cè)尺長(zhǎng)和粗測(cè)尺長(zhǎng)=1000m=1000m的精測(cè)尺頻率和粗測(cè)尺頻率。的精測(cè)尺頻率和粗測(cè)尺頻率。測(cè)尺頻率可依下式確定：測(cè)尺頻率可依下式確定： iiinLcLcf2201式中式中: : 光波在大氣中的傳播速度；光波在大氣中的傳播速度； 大氣折射率；大氣折射率； 光波在真空中的傳播速度；光波在真空中的傳播速度； 調(diào)制頻率（測(cè)尺頻率）。調(diào)制頻率（測(cè)尺頻率）。 cn0cif返回本章目錄相位式光電測(cè)距

7、儀的工作原理相位式光電測(cè)距儀的工作原理相位式光電測(cè)距儀各主要部件的工作原理簡(jiǎn)介相位式光電測(cè)距儀各主要部件的工作原理簡(jiǎn)介 光源光源 相位式測(cè)距儀的光源，主要有砷化鎵（相位式測(cè)距儀的光源，主要有砷化鎵（GaAsGaAs）二極管和氦）二極管和氦- -氖氖（He-NeHe-Ne）氣體激光器。前者一般用于短程測(cè)距儀中，后者用于中）氣體激光器。前者一般用于短程測(cè)距儀中，后者用于中遠(yuǎn)程測(cè)距儀中。遠(yuǎn)程測(cè)距儀中。調(diào)制器調(diào)制器 采用砷化鎵（采用砷化鎵（GaAsGaAs）二極管發(fā)射紅外光的紅外測(cè)距儀，發(fā)射光）二極管發(fā)射紅外光的紅外測(cè)距儀，發(fā)射光強(qiáng)直接由注入電流調(diào)制，發(fā)射一種紅外調(diào)制光，稱(chēng)為直接調(diào)制，故強(qiáng)直接由注入電

8、流調(diào)制，發(fā)射一種紅外調(diào)制光，稱(chēng)為直接調(diào)制，故不再需要專(zhuān)門(mén)的調(diào)制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式測(cè)距不再需要專(zhuān)門(mén)的調(diào)制器。但是采用氦氖激光等作光源的相位式測(cè)距儀，必須采用一種調(diào)制器，其作用是將測(cè)距信號(hào)載在光波上，使發(fā)儀，必須采用一種調(diào)制器，其作用是將測(cè)距信號(hào)載在光波上，使發(fā)射光的振幅隨測(cè)距信號(hào)電壓而變化，成為一種調(diào)制光。射光的振幅隨測(cè)距信號(hào)電壓而變化，成為一種調(diào)制光。棱鏡反射器棱鏡反射器 在使用光電測(cè)距儀進(jìn)行精密測(cè)距時(shí)，必須在測(cè)線(xiàn)的另一端安置在使用光電測(cè)距儀進(jìn)行精密測(cè)距時(shí)，必須在測(cè)線(xiàn)的另一端安置一個(gè)反射器，使發(fā)射的調(diào)制光經(jīng)它反射后，被儀器接收器接收。一個(gè)反射器，使發(fā)射的調(diào)制光經(jīng)它反射后，被儀

9、器接收器接收。 相位式光電測(cè)距儀各主要部件的工作原理簡(jiǎn)介相位式光電測(cè)距儀各主要部件的工作原理簡(jiǎn)介 光電轉(zhuǎn)換器件光電轉(zhuǎn)換器件 在光電測(cè)距儀中，接收器的信號(hào)為光信號(hào)。為了將此信號(hào)送到在光電測(cè)距儀中，接收器的信號(hào)為光信號(hào)。為了將此信號(hào)送到相位器進(jìn)行相位比較，必須把光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，對(duì)此要采用光電相位器進(jìn)行相位比較，必須把光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，對(duì)此要采用光電轉(zhuǎn)換器件來(lái)完成這項(xiàng)工作。用于測(cè)距儀的光電轉(zhuǎn)換器件通常有光電轉(zhuǎn)換器件來(lái)完成這項(xiàng)工作。用于測(cè)距儀的光電轉(zhuǎn)換器件通常有光電二極管，雪崩光電二極管和光電倍增管。二極管，雪崩光電二極管和光電倍增管。 差頻測(cè)相差頻測(cè)相 目前相位式測(cè)距儀都采用差頻測(cè)相，即就是使高頻

10、測(cè)距信號(hào)和目前相位式測(cè)距儀都采用差頻測(cè)相，即就是使高頻測(cè)距信號(hào)和高頻基準(zhǔn)信號(hào)在進(jìn)入比相前均與本振高頻信號(hào)進(jìn)行差頻，成為測(cè)距高頻基準(zhǔn)信號(hào)在進(jìn)入比相前均與本振高頻信號(hào)進(jìn)行差頻，成為測(cè)距和基準(zhǔn)低頻信號(hào)。在比相時(shí)，由于低頻信號(hào)的頻率大幅度降低（如和基準(zhǔn)低頻信號(hào)。在比相時(shí)，由于低頻信號(hào)的頻率大幅度降低（如精測(cè)尺頻率為精測(cè)尺頻率為15MHz15MHz，混頻后低頻為，混頻后低頻為4kHz4kHz時(shí)，降低了時(shí)，降低了37503750倍），周倍），周期相應(yīng)擴(kuò)大，即表象時(shí)間得到放大，這就大大地提高了測(cè)相精度。期相應(yīng)擴(kuò)大，即表象時(shí)間得到放大，這就大大地提高了測(cè)相精度。自動(dòng)數(shù)字測(cè)相自動(dòng)數(shù)字測(cè)相 隨著集成電路和數(shù)字技術(shù)

11、的發(fā)展，為測(cè)距儀向自動(dòng)化和數(shù)字化隨著集成電路和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為測(cè)距儀向自動(dòng)化和數(shù)字化方向發(fā)展提供了條件。目前許多中、短程測(cè)距儀幾乎都采用自動(dòng)數(shù)方向發(fā)展提供了條件。目前許多中、短程測(cè)距儀幾乎都采用自動(dòng)數(shù)字測(cè)相技術(shù)以及距離的數(shù)字顯示。字測(cè)相技術(shù)以及距離的數(shù)字顯示。返回本章目錄測(cè)距誤差的主要來(lái)源測(cè)距誤差的主要來(lái)源 ：222222202240lKnfcSmmmnmfmcmDM 上式中的各項(xiàng)誤差影響，就其方式來(lái)講，有些是與距離成比例上式中的各項(xiàng)誤差影響，就其方式來(lái)講，有些是與距離成比例的。這些誤差稱(chēng)為的。這些誤差稱(chēng)為“比例誤差比例誤差”；另一些誤差影響與距離長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。；另一些誤差影響與距離長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。稱(chēng)

12、其為稱(chēng)其為“固定誤差固定誤差”。對(duì)于對(duì)于式中式中偶然性誤差的影響，我們可以采取偶然性誤差的影響，我們可以采取不同條件下的多次觀(guān)測(cè)來(lái)削弱其影響；而對(duì)系統(tǒng)性誤差影響則不然，不同條件下的多次觀(guān)測(cè)來(lái)削弱其影響；而對(duì)系統(tǒng)性誤差影響則不然，但我們可以事先通過(guò)精確檢定，縮小這類(lèi)誤差的數(shù)值，達(dá)到控制其但我們可以事先通過(guò)精確檢定，縮小這類(lèi)誤差的數(shù)值，達(dá)到控制其影響的目的。影響的目的。比例誤差的影響比例誤差的影響 ：光速值的誤差影響光速值的誤差影響 光速值對(duì)測(cè)距誤差的影響甚微，可以忽略不計(jì)。光速值對(duì)測(cè)距誤差的影響甚微，可以忽略不計(jì)。調(diào)制頻率的誤差影響調(diào)制頻率的誤差影響 調(diào)制頻率的誤差，包括兩個(gè)方面，即頻率校正的誤

13、差（反映了調(diào)制頻率的誤差，包括兩個(gè)方面，即頻率校正的誤差（反映了頻率的精確度）和頻率的漂移誤差（反映了頻率穩(wěn)定度）。頻率誤頻率的精確度）和頻率的漂移誤差（反映了頻率穩(wěn)定度）。頻率誤差影響在精密中遠(yuǎn)程測(cè)距中是不容忽視的，作業(yè)前后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行頻差影響在精密中遠(yuǎn)程測(cè)距中是不容忽視的，作業(yè)前后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行頻率檢校，必要時(shí)還得確定晶體的溫度偏頻曲線(xiàn)，以便給以頻率改正。率檢校，必要時(shí)還得確定晶體的溫度偏頻曲線(xiàn)，以便給以頻率改正。大氣折射率的誤差影響大氣折射率的誤差影響 正確測(cè)定測(cè)站和鏡站上的氣象元素，并使算得的大氣折射系數(shù)正確測(cè)定測(cè)站和鏡站上的氣象元素，并使算得的大氣折射系數(shù)與傳播絡(luò)徑上的實(shí)際數(shù)值十分接近，可

14、以大大地減少大氣折射的誤與傳播絡(luò)徑上的實(shí)際數(shù)值十分接近，可以大大地減少大氣折射的誤差影響，這對(duì)精密中、遠(yuǎn)程測(cè)距乃是十分重要的。差影響，這對(duì)精密中、遠(yuǎn)程測(cè)距乃是十分重要的。固定誤差的影響固定誤差的影響 ： 測(cè)相誤差，儀器加常數(shù)誤差和對(duì)中誤差都屬于固定誤差。測(cè)相誤差，儀器加常數(shù)誤差和對(duì)中誤差都屬于固定誤差。在精在精密的短程測(cè)距時(shí)，這類(lèi)誤差將處于突出的地位。密的短程測(cè)距時(shí)，這類(lèi)誤差將處于突出的地位。 對(duì)中誤差對(duì)中誤差 在控制測(cè)量中，一般要求對(duì)中誤差在在控制測(cè)量中，一般要求對(duì)中誤差在3mm3mm以下，要求歸心誤差以下，要求歸心誤差在在5mm5mm左右。但在精密短程測(cè)距時(shí)，由于精度要求高，必須采用強(qiáng)左右

15、。但在精密短程測(cè)距時(shí)，由于精度要求高，必須采用強(qiáng)制歸心方法，最大限度地削弱此項(xiàng)誤差影響。制歸心方法，最大限度地削弱此項(xiàng)誤差影響。儀器加常數(shù)誤差儀器加常數(shù)誤差 經(jīng)常對(duì)加常數(shù)進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，予以發(fā)現(xiàn)并改用新的加常數(shù)來(lái)避經(jīng)常對(duì)加常數(shù)進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，予以發(fā)現(xiàn)并改用新的加常數(shù)來(lái)避免這種影響。免這種影響。測(cè)相誤差測(cè)相誤差 包括測(cè)相設(shè)備本身的誤差包括測(cè)相設(shè)備本身的誤差 ，幅相誤差，幅相誤差 ，照準(zhǔn)誤差，照準(zhǔn)誤差 ，信噪比，信噪比引起的誤差，周期誤差引起的誤差，周期誤差 。返回本章目錄頻率改正頻率改正 ： 頻率變化對(duì)距離的影響是系統(tǒng)性的。通常，精測(cè)尺頻率可通過(guò)頻率變化對(duì)距離的影響是系統(tǒng)性的。通常，精測(cè)尺頻率可通過(guò)

16、檢測(cè)，用補(bǔ)償?shù)霓k法調(diào)整到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，這時(shí)頻率改正就不必加檢測(cè)，用補(bǔ)償?shù)霓k法調(diào)整到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，這時(shí)頻率改正就不必加了。但是，考慮到搬運(yùn)振動(dòng)，晶體老化等原因會(huì)導(dǎo)致頻率變化，因了。但是，考慮到搬運(yùn)振動(dòng)，晶體老化等原因會(huì)導(dǎo)致頻率變化，因此作業(yè)前后常常要進(jìn)行頻率對(duì)比，發(fā)現(xiàn)頻率變化過(guò)大時(shí)，就要考慮此作業(yè)前后常常要進(jìn)行頻率對(duì)比，發(fā)現(xiàn)頻率變化過(guò)大時(shí)，就要考慮對(duì)測(cè)得的距離加上頻率改正。對(duì)測(cè)得的距離加上頻率改正。 氣象改正氣象改正 ： 氣象改正數(shù)隨溫度和氣壓的變化而變化，因此氣象元素（溫度氣象改正數(shù)隨溫度和氣壓的變化而變化，因此氣象元素（溫度和氣壓）最好是取測(cè)線(xiàn)上的平均值來(lái)計(jì)算。和氣壓）最好是取測(cè)線(xiàn)上的平均值

17、來(lái)計(jì)算。 波道彎曲改正波道彎曲改正 ：由于波道彎曲引起的弧長(zhǎng)化為弦長(zhǎng)的波道幾何改正。由于波道彎曲引起的弧長(zhǎng)化為弦長(zhǎng)的波道幾何改正。由于實(shí)際大氣折射系數(shù)僅用測(cè)線(xiàn)兩端的中值，而沒(méi)有采用嚴(yán)格沿由于實(shí)際大氣折射系數(shù)僅用測(cè)線(xiàn)兩端的中值，而沒(méi)有采用嚴(yán)格沿波道上的積分平均值，因此產(chǎn)生了所謂折射系數(shù)的代表性改正。波道上的積分平均值，因此產(chǎn)生了所謂折射系數(shù)的代表性改正。 歸心改正歸心改正 ：包括高差而引起的傾斜改正，測(cè)線(xiàn)超出參考橢球面而引起的投影改包括高差而引起的傾斜改正，測(cè)線(xiàn)超出參考橢球面而引起的投影改正，弦長(zhǎng)化為弧長(zhǎng)的改正。正，弦長(zhǎng)化為弧長(zhǎng)的改正。 傾斜改正和投影改正傾斜改正和投影改正 ：橢球面上水平距離的

18、計(jì)算橢球面上水平距離的計(jì)算 ：設(shè)參考橢球面上的水平距離以S表示，則： 式中 為儀器常數(shù)， 為儀器周期誤差改正。應(yīng)當(dāng)指出，以上各項(xiàng)改正并非每項(xiàng)都要計(jì)算，根據(jù)儀器情況，邊的長(zhǎng)短和測(cè)邊精度要求，有些項(xiàng)實(shí)際上不存在或本身過(guò)小而無(wú)需計(jì)算。屬于各測(cè)回不同的改正計(jì)算，必須在各測(cè)回內(nèi)分別計(jì)算，而其余的改正項(xiàng)各測(cè)回都是一樣的。則可在最后一次計(jì)算。)()()(0SenfDDDDDDCDSCD返回本章目錄全站儀的概念全站儀的概念 ： 把電子測(cè)距、電子測(cè)角和微處理機(jī)結(jié)合成一個(gè)整體、能自動(dòng)記把電子測(cè)距、電子測(cè)角和微處理機(jī)結(jié)合成一個(gè)整體、能自動(dòng)記錄、存儲(chǔ)并具備某些固定計(jì)算程序的電子速測(cè)儀錄、存儲(chǔ)并具備某些固定計(jì)算程序的電

19、子速測(cè)儀 ，因該儀器在一，因該儀器在一個(gè)測(cè)站點(diǎn)能快速進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量、定位和自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、處理、個(gè)測(cè)站點(diǎn)能快速進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量、定位和自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)等工作，較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和數(shù)據(jù)處理過(guò)程的電子化和一體存儲(chǔ)等工作，較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和數(shù)據(jù)處理過(guò)程的電子化和一體化，所以稱(chēng)化，所以稱(chēng)“全站型電子速測(cè)儀全站型電子速測(cè)儀”，通常又稱(chēng)為，通常又稱(chēng)為“電子全站儀電子全站儀”或或簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)“全站儀全站儀”。 全站儀的基本組成及結(jié)構(gòu)全站儀的基本組成及結(jié)構(gòu) ：全站儀的基本組成全站儀的基本組成 補(bǔ)償部分測(cè)角部分測(cè)距部分CPUCPUI/OI/O接 口中央處理器輸入輸出電 源顯 示 屏鍵 盤(pán)全站儀的基本結(jié)構(gòu)全

20、站儀的基本結(jié)構(gòu) 組合式全站儀：組合式全站儀：組合式結(jié)構(gòu)的全站儀是由測(cè)距頭、光學(xué)經(jīng)緯儀及電組合式結(jié)構(gòu)的全站儀是由測(cè)距頭、光學(xué)經(jīng)緯儀及電子計(jì)算部分拼裝組合而成。子計(jì)算部分拼裝組合而成。整體式全站儀整體式全站儀: :整體式結(jié)構(gòu)的全站儀是在一個(gè)機(jī)器外殼內(nèi)含有電子整體式結(jié)構(gòu)的全站儀是在一個(gè)機(jī)器外殼內(nèi)含有電子測(cè)距、測(cè)角、補(bǔ)償、記錄、計(jì)算、存儲(chǔ)等部分，將發(fā)射、接收、瞄測(cè)距、測(cè)角、補(bǔ)償、記錄、計(jì)算、存儲(chǔ)等部分，將發(fā)射、接收、瞄準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成同軸，共用一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，角度和距離測(cè)量只需一準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成同軸，共用一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，角度和距離測(cè)量只需一次瞄準(zhǔn)，測(cè)量結(jié)果能自動(dòng)顯示并能與外圍設(shè)備雙向通訊。次瞄準(zhǔn)，測(cè)量結(jié)果能自

21、動(dòng)顯示并能與外圍設(shè)備雙向通訊。 組合式全站儀 整體式全站儀 全站儀的精度及等級(jí)全站儀的精度及等級(jí)全站儀的精度全站儀是由光電測(cè)距、電子測(cè)角、電子補(bǔ)償、微機(jī)數(shù)據(jù)處理為一體的綜合型測(cè)量?jī)x器，其主要精度指標(biāo)是測(cè)距精度和測(cè)角精度。如SET500全站儀的標(biāo)稱(chēng)精度為：測(cè)角精度 =5；測(cè)距精度 =（3+2ppmD）mm。mDm全站儀的等級(jí)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程（JJG10094）將全站儀準(zhǔn)確度等級(jí)分劃為四個(gè)等級(jí)。 電腦全站儀的主要特點(diǎn)電腦全站儀的主要特點(diǎn) 1）電腦操作系統(tǒng)。電腦全站儀具有像通常PC機(jī)一樣的DOS操作系統(tǒng)。2）大屏幕顯示?？娠@示數(shù)字，文字，圖像，也可顯示電子氣泡居中情況，以提高儀器安置的速度與精度，并

22、采用人機(jī)對(duì)話(huà)式控制面板。3）大容量的內(nèi)存。一般內(nèi)存在IM 以上，其中主內(nèi)存有640K。數(shù)據(jù)內(nèi)存320K，程序內(nèi)存512K，擴(kuò)展內(nèi)存512K。4）采用國(guó)際計(jì)算機(jī)通用磁卡。所有測(cè)量信息都可以文件形式記入磁卡或電子記錄簿，磁卡采用無(wú)觸點(diǎn)感應(yīng)式，可以長(zhǎng)期保留數(shù)據(jù)。5）自動(dòng)補(bǔ)償功能。補(bǔ)償器裝有雙軸傾斜傳感器，能直接檢測(cè)出儀器的垂直軸,在視準(zhǔn)軸方向和橫軸方向上的傾斜量，經(jīng)儀器處理計(jì)算出改正值并對(duì)垂直方向和水平方向值加以改正，提高測(cè)角精度。6）測(cè)距時(shí)間快，耗電量少。全站儀操作應(yīng)注意事項(xiàng)全站儀操作應(yīng)注意事項(xiàng) 理解全站儀的概念了解工作原理明確測(cè)量功能熟悉操作步驟合理設(shè)置儀器參數(shù)正確選擇測(cè)量模式掌握應(yīng)用技術(shù) 距離

23、測(cè)量距離測(cè)量 距離測(cè)量必須選用與全站儀配套的合作目標(biāo)，即反光棱距離測(cè)量必須選用與全站儀配套的合作目標(biāo)，即反光棱鏡。由于電子測(cè)距為儀器中心到棱鏡中心的傾斜距離，因此鏡。由于電子測(cè)距為儀器中心到棱鏡中心的傾斜距離，因此儀器站和棱鏡站均需要精確對(duì)中、整平。在距離測(cè)量前應(yīng)進(jìn)儀器站和棱鏡站均需要精確對(duì)中、整平。在距離測(cè)量前應(yīng)進(jìn)行氣象改正、棱鏡類(lèi)型、棱鏡常數(shù)改正、測(cè)距模式的設(shè)置和行氣象改正、棱鏡類(lèi)型、棱鏡常數(shù)改正、測(cè)距模式的設(shè)置和測(cè)距回光信號(hào)的檢查，然后才能進(jìn)行距離測(cè)量。儀器的各項(xiàng)測(cè)距回光信號(hào)的檢查，然后才能進(jìn)行距離測(cè)量。儀器的各項(xiàng)改正是按設(shè)置儀器參數(shù)，經(jīng)微處理器對(duì)原始觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算并改正是按設(shè)置儀器參數(shù)，

24、經(jīng)微處理器對(duì)原始觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算并改正后，顯示觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)的。只有合理設(shè)置儀器參改正后，顯示觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)的。只有合理設(shè)置儀器參數(shù)，才能得到高精度的觀(guān)測(cè)成果。數(shù)，才能得到高精度的觀(guān)測(cè)成果。 全站儀在高程測(cè)量的應(yīng)用全站儀在高程測(cè)量的應(yīng)用 全站儀三角高程測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)全站儀三角高程測(cè)量的技術(shù)指標(biāo) 注： 1.D為測(cè)距邊長(zhǎng)度，以千米（km）為單位 2.邊長(zhǎng)大于400m時(shí)，應(yīng)考慮球氣差的影響基本原理基本原理 圖中是高程已知的水準(zhǔn)點(diǎn)，是待測(cè)點(diǎn)，是高程路線(xiàn)的轉(zhuǎn)點(diǎn)，1,2,3,4為全站儀的設(shè)站位置。 因?yàn)橛萌緝x可以直接讀取全站儀中心到棱鏡中心的高差，因此有： BABABABBAABAABvvhvvhh

25、vihvihhhh111111111)()(同理可得：EAniiAEvvhh1用全站儀代替水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量應(yīng)滿(mǎn)足的條件:（1）全站儀的設(shè)站次數(shù)為偶數(shù)，否則不能把轉(zhuǎn)點(diǎn)棱鏡高抵消掉；（2）起始點(diǎn)和終點(diǎn)的棱鏡高，應(yīng)保持相等；（3）轉(zhuǎn)點(diǎn)上的棱鏡高在儀器搬動(dòng)過(guò)程中保持不變；（4）儀器在一個(gè)測(cè)站的觀(guān)測(cè)過(guò)程中高度保持不變。 精度分析精度分析 垂直角和水平距離觀(guān)測(cè)誤差對(duì)觀(guān)測(cè)高差的影響 22222212221112221sinsincoscoshssmmmmSmS V地球曲率和大氣折光的影響 水準(zhǔn)測(cè)量要求前后視距相等主要是為了抵消角誤差，同時(shí)也為了削弱地球曲率及大氣折光的影響，用全站儀代替水準(zhǔn)儀測(cè)量時(shí)，可以設(shè)

26、置大氣折光系數(shù)（一般取0.12），有儀器自動(dòng)對(duì)地球曲率及大氣折光的影響進(jìn)行改正。如果把視距控制在200左右，前后視距差在3之內(nèi)，影響可以忽略不計(jì)。 棱鏡沉降、儀器沉降、棱鏡傾斜的誤差 與水準(zhǔn)儀測(cè)量類(lèi)似，用全站儀代替水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量時(shí)同樣存在棱鏡沉降、儀器沉降的影響，觀(guān)測(cè)時(shí)必須采取一定的措施來(lái)減弱或消除。 棱鏡沉降主要發(fā)生在儀器的轉(zhuǎn)站過(guò)程中，提高觀(guān)測(cè)速度、采用往返觀(guān)測(cè)的方法也可以抵消部分影響。儀器沉降主要發(fā)生在一個(gè)測(cè)回的觀(guān)測(cè)過(guò)程中，在一個(gè)測(cè)站上要變換儀器高觀(guān)測(cè)兩個(gè)測(cè)回，第二測(cè)回和第一測(cè)回采用相反的觀(guān)測(cè)次序，即“后前前后”或“前后后前”，可以有效的減弱儀器沉降的影響。覘標(biāo)傾斜的影響與水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)水準(zhǔn)尺的傾斜相似，只要仔細(xì)檢驗(yàn)對(duì)中桿上的圓水準(zhǔn)氣泡，在立桿時(shí)保證氣泡居中就可以消除此影響。豎直度盤(pán)指標(biāo)差的影響 水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)主要存在角誤差的影響，為了消除角誤差對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的影響一般要求前后視距相等。用全站儀觀(guān)測(cè)時(shí)，類(lèi)似的誤差是豎直度盤(pán)指標(biāo)差，如果只用正鏡或倒鏡觀(guān)測(cè)，該項(xiàng)誤差的影響不容忽視。但是只要采用正倒鏡觀(guān)測(cè)，就可以抵消指標(biāo)差的影響。 豎直度