测距仪精密测距的几个问题研究

孙艳崇

摘  要：测量地面上两点连线长度是测量工作中最基本的任务之一，它是确定地面点的平面位置的要素之一。文章叙述了距离测量相关的外业实测方法和内业计算的相关问题。

关键词：测距仪;精密测距;问题

中图分类号：TH745.3     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2014）38-0067-02

1  电磁波测距原理

电测波测距是通过测定电磁波波束在待测距离上往返传播的时间来确定待测距离的，如图1所示，欲测量A、B两点间的距离D，在A点安置电磁波测距仪，在B点设置反射棱镜，测距仪发出的电磁波信号经反射棱镜反射，又回到测距仪主机。如果测定电磁波信号在A、B往返之间传播的时间t，则距离D可按下式计算：

D=■C·t（1）

式（1）中，

C为电磁波在大气中的传播速度，约等于3×108 m/s;

t为电磁波往返传播的时间。

2  精密测距的外业实施

2.1  观测时间的选择

①观测时间的选择应考虑天气的状况和地形的起伏状态，以及地面植被的覆盖情况、地面的粗糙和风速等原因。

②在平原或丘陵地区，天气晴朗大气透明度好时，各等级全站仪精密测距的最佳观测时间是：上午日出后0.5～1.5 h，下午日落前3～0.5 h;在山地沟谷地区则应选择在下午日落前的时间观测。

③阴天、有微风时，全天可以观测;雷雨前后，大雾、大风、降水和大气透明度较差时，一般不应进行精密距离测量。

2.2  距离测量的技术要求

正确安置测距仪和反射棱镜，对中误差应不大于2 mm，量取测距仪和棱镜高各两次，读至毫米，取平均值。

严格按照仪器操作程序作业，各种键、钮的操作要轻柔。保证仪器周围大气流通性较好，晴天应张伞遮阳。严禁将测距仪正对太阳，免得损坏仪器。

测距时在测线方向不应有其它强反光体。任何时候，测距仪和反射棱镜均要有人看守。

当观测数据超限时，应重测整个测回（测回是指照准目标一次，读数2～4次的过程），如观测数据出现分群时，应分析原因，采取相应措施重新观测。测距的技术要求应符合的规定，技术要求规定见表1。

2.3  测定气象要素

进行电磁波测距的同时，也要测定各气象要素，这样可以依据气象要素，依据计算公式进行测距的大气改正。气象要素包括温度、大气压强和空气的绝对湿度。

绝对湿度是依据测定出空气的干温和湿温后计算而得到的。测定各气象要素时，其测量仪器应放在置在离开地面和人体1.5 m以外的位置，且太阳光照射不到的地方。

观测温度时，其读数的精度应精确至0.2 ℃。观测气压时，气压表必须放置平稳，且指针可以自由活动，其读数应精确至50 Pa。

对于四等及以上等级的控制网边长测量，应分别量取测距边两端点观测始末的气象数据，然后计算出各气象要素改正数的平均值。各气象要素测定完毕后可输入全站仪进行改正或通过计算公式手工进行计算改正。

3  精密测距的内业计算

地面上观测的斜距，首先将斜距换算至平距，归算至参考椭球面，投影至高斯平面等几个步骤。这样测距边长就可以用于控制测量的平差计算。

3.1  斜距归算至平距

野外观测到的斜距为S，它是A、B两点的直线距离，如图2所示，将观测斜距S归化至水平距离时，首先确定边长归化的基准高程面，因为投影高程面选择不同，化算出的平距值就不相同。

本文首先将斜距S化至A、B平均高程面上的平距DP，这对于以后的换算和往、返测观测的较差检核，都是便利的。

在控制测量中，观测距离一般不超过10 km，所以可以用直线代替弧线，将地球表面看作是一个平面，其计算公式可分别按下列公式进行：

DP=■ （2）

式（2）中，

DP为水平观测的距离，m;

S为外业观测的斜距，经加常数和乘常数的改正，m;

h为全站仪与棱镜间的高差，m。

3.2  平距归算至测区平均高程面

有些时候，需要将测区内所有的观测平距对算到测区平均高程面上。此时应按下式计算：

DH=DP■（3）

式（3）中，

DH为距离换算至测区平均高程面上的长度，m;

HP为测区的平均高程，m;

Hm为测距直线两点的平均高程，m;

RA为地球平均曲率半径，m。

3.3  平距归算至参考椭球面

测距边长度归算到参考椭球面上，应按下式计算：

D0=DP■（4）

式（4）中，

D0为测距边化算到参考椭球面上的长度，m;

hm为测区大地水准面超出考椭球面之间的距离，m。

4  结  语

精密距离观测误差的大小同测量仪器的各项精度指标、仪器本身的稳定性、观测时的外界条件以及观测者操作仪器的熟练程度有着密切的关系。为了提高测距精度，必须正确地分析测距的误差的各项来源，性质和大小，从而采取一定的方法来减弱各项误差的影响，使测距成果获得最优精度。在不同的时间（如白天与黑夜），不同的天气（如阴天和晴天），具有一定的偶然性，有相互抵消的作用。因此，采取不同气象条件下的多次观测取平均值，也能进一步削弱气象代表性的误差带来的影响。

参考文獻：

[1] 林玉祥.控制测量[M].北京：测绘出版社，2013.

[2] 鲁纯.测量学[D].沈阳：东北大学，2012.