跨河水準測量 與電磁波測距

fans news 發佈 2021-12-19T15:05:46+00:00

一、二等水準路線跨越江河、峽谷、湖泊、窪地等障礙物的視線長度在l00m以內時可用一般觀測方法進行施測,但在測站上應變換一次儀器高度,觀測兩次的高差之差應不超過1.5mm,取用兩次觀測的中數。若視線長度超過100m時則應根據視線長度和儀器設備等情況,選用特殊的方法進行觀測。

一、二等水準路線跨越江河、峽谷、湖泊、窪地等障礙物的視線長度在l00m以內時可用一般觀測方法進行施測,但在測站上應變換一次儀器高度,觀測兩次的高差之差應不超過1.5mm,取用兩次觀測的中數。若視線長度超過100m時則應根據視線長度和儀器設備等情況,選用特殊的方法進行觀測。



圖6-8-1 跨河水準場地布設 圖6-8-2 兩岸同時觀測之Ⅰ 圖6-8-3 兩岸同時觀測之Ⅱ

跨越水面的高程傳遞,在某種特定的條件下還可以採用其他方法。比如北方的嚴寒季節的冰上水準測量、靜水水面傳遞高程(在跨越水流平緩的河流、靜水湖泊時,若精度要求不高可採用)、雷射水準儀跨越、測量機器人精密三角高程(精密電子全站儀跨河的跳板法、陸河等距法、等)、等。

電磁波就是振盪的電磁場在空間由近及遠的傳播。電磁波的種類很多,無線電波和光波都是電磁波。用電磁波作為載波來測量距離的儀器叫做電磁波測距儀。按其載波可分為微波測距儀和光電測距儀(電子測距儀)兩大類,微波測距儀精度較低不能用於測繪科學領域,因此,人們也將能用於測量的電磁波測距儀稱為光電測距儀,光電測距儀包括紅外測距儀和雷射測距儀2類。與鋼尺量距的繁煩和視距測量的低精度相比,光電測距具有測程長、精度高、操作簡便、自動化程度高的特點。目前光電測距儀的最高測距精度可達±(0.1mm+0.1mm/km)。

光電測距儀的測距原理

見圖

光電測距原理

脈衝法測距過程是由測距儀發出的光脈衝經反射稜鏡反射後又回到測距儀而被接收系統接收,通過測出這一光脈衝往返所需時間間隔t求得距離D。

相位法測距是通過測量連續的調製光波在待測距離上往返傳播所產生的相位變化來間接測定傳播時間從而求得被測距離的,紅外光電測距儀就是典型的相位式測距儀。

光電測距儀測距成果的數據處理

測距儀測得初始斜距值後還需加上儀器常數改正、氣象改正和傾斜改正等後才能求得水平距離。

(1)儀器常數改正ΔS。

(2)氣象改正ΔS′。(比如某測距儀的氣象改正公式為ΔS′=[278.37-105.9844P/(273.15+t)]S,其中P為氣壓、單位為hPa;t為溫度、單位為℃;S為距離測量值、單位為km;ΔS′為氣象改正數、單位為mm)。目前,所有的光電測距儀都可將氣象參數預置於機內,在測距時自動進行氣象改正。

(3)傾斜改正。距離的傾斜觀測值經過儀器常數改正和氣象改正後可得到改正後的準確斜距S′。當測得斜距的豎角δ後可計算水平距離D,D=S′cosδ。

光電測距儀的標稱精度

顧及儀器加常數K時的相位測距基本公式為S= c0 [N+Δφ/(2π)]/(2nf)+K,不難理解,c0、n、f、Dj和K的誤差都會使距離產生誤差,若對相位測距基本公式作全微分並應用誤差傳播定律,則相位測距的測距誤差可表達為


式中的測距誤差可分為兩部分,前一項誤差與距離成正比稱為比例誤差,而後兩項與距離無關稱為固定誤差。因此,人們習慣將式寫成MS=±(A+B×S)的形式作為儀器的標稱精度。比如某測距儀的標稱精度為±(2mm+2mm/km),說明該測距儀的固定誤差A=3mm、比例誤差B=2mm/km。目前,單一測距的測距儀(即僅具有測距功能的測距儀)已很少單獨生產和使用,而是將其與電子經緯儀組合成一體化的全站儀。因此,關於測距儀的使用,將在本書第5章中進行介紹。目前,專門用來測距的測距儀(即僅具有測距功能的測距儀)只有2類儀器,一類是超高精度的專門測距儀(精度不低於±(0.2mm+0.2 mm/km)),另一類是代替鋼捲尺用的超短程手持式雷射測距儀(測程300m、精度1/30000)。

光電測距儀測距值的歸算

(1)歸算為橢球面上的距離

短距時可採用簡便方法歸算到大地水準面上,這也是電子全站儀廣泛採用的形式,即S=D(1-H/R),其中,D為處在反射鏡高程面上的水平距離,H為反射鏡處的高程,R為地球平均曲率半徑,S為大地水準面(平均海水面)上的距離。應注意R的取值。

(2)歸算為高斯平面上的距離

歸算到高斯平面上的距離公式為s=S{1+[mC1+Y

/(2R

)]},其中,s為高斯平面上的距離,S為橢球面上的距離,m為尺度因子(通常m=1),Y為測距邊兩端點近似橫坐標的平均值,R為地球平均曲率半徑。應注意R的取值。

手持式雷射測距儀

目前,人們習慣將光電測距儀與電子經緯儀集成在一起的(即構成電子全站儀,亦即將光電測距儀變成電子全站儀的一個部件),單獨用於測距的光電測距儀已非常罕見,只在計量領域、超級精度距離測量或短距測量中會看到,計量領域和超級精度距離測量採用的光電測距儀一般都非常笨大,短距測量採用的光電測距儀一般都非常小巧(手持式雷射測距儀就是目前最常見、使用最普遍的光電測距儀,國外發達或較發達國家或地區已經用手持式雷射測距儀代替了鋼捲尺。下圖為2種手持式雷射測距儀的外貌及LEICA DISTO pro手持式雷射測距儀的操作面板,其中,1為菜單鍵;2為啟動和測量鍵;3為乘/延遲測量鍵;4為清除鍵;5為文字與數字鍵盤0---9、6為加/前進鍵、7為減/後退鍵、8為等於/回車鍵。DISTO pro手持式雷射測距儀的零位一般為底部平面(特殊需要時也可設定在腰部或頂部平面)。手持式雷射測距儀測量不需要反射鏡,利用目標對測距雷射的自然反射就可獲得高精度的距離(最遠測程300m、精度優於1/30000)。手持式雷射測距儀應用領域很廣,測量不便時可採用、環境干擾時可採用、建築裝修時可採用、房產測量時也可採用。

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