全站儀測距基本原理與方法

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全站儀，即全站型電子速測儀。它是隨著計(jì)算機(jī)和電子測距技術(shù)的發(fā)展，近代電子科技與光學(xué)經(jīng)緯儀結(jié)合的新一代既能測角又能測距的儀器，它是在電子經(jīng)緯儀的基礎(chǔ)上增加了電子測距的功能，使得儀器不僅能夠測角，而且也能測距，并且測量的距離長、時(shí)間短、精度高。全站型電子速測儀是由電子測角、電子測距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲單元等組成的三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)，測量結(jié)果能自動顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測量儀器。由于全站型電子速測儀較完善地實(shí)現(xiàn)了測量和處理過程的電子化和一體化，所以人們也通常稱之為全站型電子速測儀或稱全站儀。

電子測距的基本原理

電子測距即電磁波測距，它是以電磁波作為載波，傳輸光信號來測量距離的一種方法。它的基本原理是利用儀器發(fā)出的光波（光速C已知），通過測定出光波在測線兩端點(diǎn)間往返傳播的時(shí)間t來測量距離S:
    S=Ct/2 (4.15)

式中乘以1/2是因?yàn)楣獠ń?jīng)歷了兩倍的路程。

按這種原理設(shè)計(jì)制成的儀器叫做電磁波測距儀。根據(jù)測定時(shí)間的方式不同，又分為脈沖式測距儀和相位式測距儀。脈沖式測距儀是直接測定光波傳播的時(shí)間，由于這種方式受到脈沖的寬度和電子計(jì)數(shù)器時(shí)間分辨率限制，所以測距精度不高，一般為1～5m。相位式光電測距儀是利用測相電路直接測定光波從起點(diǎn)出發(fā)經(jīng)終點(diǎn)反射回到起點(diǎn)時(shí)因往返時(shí)間差引起的相位差來計(jì)算距離，該法測距精度較高，一般可達(dá)5～20mm。目前短程測距儀大都采用相位法計(jì)時(shí)測距。
通常是開機(jī)后將觀測時(shí)的溫度和氣壓輸入全站儀，儀器自動對距離進(jìn)行溫度和氣壓改正。
　　測定氣溫通常使用通風(fēng)干濕溫度計(jì)，測定氣壓通常使用空盒氣壓表。氣壓表所用單位有mb（102Pa）和mmHg（133.322Pa）兩種，而1mb＝0.7500617mmHg。氣溫讀數(shù)至1度，氣壓讀數(shù)至1mmHg。
小知識：《溫度和氣壓對測距的影響》
　　在一般的氣象條件下，在1Km的距離上，溫度變化1度所產(chǎn)生的測距誤差為0.95mm，氣壓變化1mmHg所產(chǎn)生的測距誤差為0.37mm，濕度變化1mmHg所產(chǎn)生的測距誤差為0.05mm。濕度的影響很小，可以忽略不計(jì)，當(dāng)在高溫、高濕的夏季作業(yè)時(shí)，就應(yīng)考慮濕度改正。
注意：
1、只要溫度精度達(dá)到1度，氣壓精度達(dá)到27mmHg，則可保證1Km的距離上，由此引起的距離誤差約在1mm左右。
2、當(dāng)氣溫t＝35度，相對濕度為94％，則在1Km距離上濕度影響的改正值約為2mm。由此可見，在高溫、高濕的氣象條件下作業(yè)，對于高精度要求的測量成果，這一因素不能不予以考慮。
3、由于地鐵軌道工程測量以“兩站一區(qū)間”分段進(jìn)行，從導(dǎo)線復(fù)測到控制基標(biāo)測量，再到加密基標(biāo)測量所涉及的距離測量都屬短距離測量，上述改正值較小，只要正確設(shè)置溫度值和氣壓值即可滿足規(guī)范要求。
　　二、全站儀測距的精度問題
　　測距精度，一般是指經(jīng)加常數(shù)K、乘常數(shù)R改正后的觀測值的精度。雖然加常數(shù)和乘常數(shù)分別屬于固定誤差和比例誤差，但不是測距精度的表征，而是需要在觀測值中加以改正的系統(tǒng)誤差，故從某中意義上來說，與標(biāo)稱誤差中的A和B是有區(qū)別的。因?yàn)闇y距的綜合精度指標(biāo)，一般以下式表示：
MD＝±（A＋B×10－6D）
每臺儀器出廠前就給了A和B之值，再行檢驗(yàn)的目的，一方面是通過檢驗(yàn)看某臺儀器是否符合出廠的精度標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)稱精度），另一方面是看儀器是否還有一定的潛在精度可挖。這與加常數(shù)K、乘常數(shù)R的檢驗(yàn)?zāi)康氖遣灰粯拥摹Ｇ罢呤菫榱藱z驗(yàn)儀器質(zhì)量，后者是為了改正觀測成果，決不能用檢定精度的指標(biāo)A與B去改正觀測成果
小知識：《標(biāo)稱精度》
　　測距儀都有一個(gè)標(biāo)稱精度，他是儀器出廠的合格精度指標(biāo)，僅一般地說明儀器的性能，而決不能理解為只能達(dá)到這樣的測距精度，尤其是不能代表現(xiàn)場作業(yè)時(shí)的邊長實(shí)測精度。
注意：
　　1、加常數(shù)K、乘常數(shù)R改正值從儀器的檢測結(jié)果得來。加常數(shù)K與實(shí)測距離大小無關(guān)，乘常數(shù)R應(yīng)與實(shí)測距離相乘得到改正值，乘常數(shù)R單位為mm/Km，實(shí)測距離單位為Km，所得改正值單位為mm。
　　2、外業(yè)作業(yè)時(shí)應(yīng)進(jìn)行加常數(shù)K、乘常數(shù)R改正。