文档介绍：[本章提要]
建立高精度平面控制网和进行电磁波测距三角高程时,需要进行精密距离测量。当前,主要采用电磁波测距仪进行距离测量。本章主要讨论中、短程红外光电测距仪的基本原理;电磁波测距仪的误差来源极其影响;地面距离观测值如何归算到椭球面上。目的是解决平面控制网的水平距离观测问题和电磁波测距三角高程测量的斜距观测问题。
第四章精密距离测量
知识点
(1)概述;
(2)电磁波测距基本原理;
(3)测距误差来源及其影响;
(4) 观测结果的化算<br****题]
概述
在大地测量中,不管是三角网的起始边,或是精密导线测量的导线边,都需进行高精度的距离测量。在本世纪60年代以前,采用一种膨胀系数极小的合金—因瓦(其膨胀系数a=×10-6/℃)制成的线尺,即因瓦线尺来丈量,我国大地网的起始边大多数就是采用24m因瓦线尺用悬空丈量的方法测定的。作业时先在地面选择一合适的地段直接丈量出一条较短的边,这条短边称为基线。然后通过构成一定几何图形的基线网,推算出三角网的起始边长。直接丈量短边的工作称为基线测量。
用因瓦线尺丈量距离不仅进度缓慢,且耗费大量的人力和物力,所以在三角测量中,总力求少作距离测量,尽可能利用角度观测值来推求距离。这样由于边长误差的积累,将有碍于三角网精度的进一步提高。
近三十年来,随着无线电技术的迅速发展,光电测距仪和微波测距仪的先后问世,并不断更新、完善和愈益精密,逐步取代了因瓦基线尺而成为精密距离测量的主要工具,为提高大地测量控制网的精度展示了广阔的前景。但在检定电磁波测距仪时,其标准长度目前还是用因瓦线尺多次丈量求得。另外,在某些特殊要求的精密工程测量中,往往也还需要用因瓦线尺来丈量(有关内容请参阅《应用大地测量学》)。
电磁波测距仪就是利用电磁波来测量距离的仪器。根据仪器所用载波的性质不同,一般可分为两大类:微波测距仪和光波测距仪,前者以微波为载波,后者以光波为载波。在光波测距仪中,又有用普通光、红外光和激光的不同仪器。对于后两种****惯上又分别叫做红外测距仪和激光测距仪。
大地测量要求高精度的距离测量,因此只采用高精度的光波测距仪,我们把这样的光波测距仪称为精密光波测距仪。本章将介绍这类仪器的测距原理、使用方法,同时还讲述测距的成果处理、误差分析和仪器检验。
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距离测量方式及其原理
一、长度基准
所有距离的测定结果,都必须用一种统一的、固定的长度单位来表示,这种统一的、固定的长度单位就是长度基准。
具有国际统一性的长度单位,是从1875年国际米制公约的建立开始的。当时规定,通过巴黎的地球子午线的四千万分之一的长度为lm。在1889年的米制公约国际计量大会上通过决定,用铂铱合金米尺上两条刻线间的距离作为lm的定义值。这根米尺称为国际米原器,它安放在法国巴黎国际计量局的地下室内。各国都保存着一支它的复制品,作为传递长度的标准。
国际米原器作为米基准一直延用了71年,它的相对精度为千万分之一左右。到了20世纪中叶,这个精度就显得不够用,不能满足精密机械制造等行业的要求,影响科学技术的发展。
为了把最高长度基准长期保存下来,物理学家提出利用原子辐射的波长值代替国际米原器作为米定义的新建议。1960年召开的国际计量大会通过米的定义为:“米等于氪-。”
根据上述定义,lm的精度为十亿分之四,它意味着1000km的长度测量中误差4mm。
1967年,秒的定义也由地球自转一周的八万六千四百分之一改为“秒是铯-133原子基态的两个超精密能极之间跃迁辐射的9192631770个周期的持续时间。”在此基础上,1983年10月20日,在法国巴黎举行的第17届国际计量大会上,再次通过了米的新定义:“米是光在真空中,在1/299792458秒的时间间隔内所经过的距离。”
新的米定义特点是:把真空中的光速值作为一个固定不变的基本物理常数,长度测量可通过时间或频率测量间接导出,从而使长度单位和时间单位结合了起来。
我国计量法规定,长度计量单位采用国际通用单位:m。为了统一国内尺度并便于国际上的交流,还需要建立相应的长度基准及其传递系列,以保证精度从高到低地复现长度基准,实现长度基准的传递,达到统一尺度的目的。
我国原有两支lm因瓦合金杆尺R16l和N563,50年代在苏联检定了它们的长度。以后在我国计量科学院用光波波长通过100mm石英标准具逐年检定它们,这两支杆尺就成为我国的长度基准。1959年我国又从苏联引进了一支3m工作基准尺C10,作为国家大地网中使用的24m基线尺的长度基准。
目前,氪-86长度基准和氦氖激光长度基准是我国两项最高长度基准,其极限误差