D Kl 100l
a1

v1 l1
b1
i
A
1 h2
D1 D2
数字测图原理及方法
a2
v2 l2
b2
2
h2
4.2光学视距法测距
2) 视准轴倾斜时的视距公式
E M O l
F

N
2


2
视距尺不垂直于视准 轴的改正视距改斜距
倾斜距离改化为水平距离
MEO 90 1 90
2
NFO 90 1 90
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
2）相位式测距仪的基本测距公式
由于
则： D



c
t
(

N
2f)＝t2D（，N所＋以tN）2N2f

式中
2f
N＝
2
2 ，
0
N
2
N

1

D
D

2
往程
返程
数字测图原理及方法
N 2
4.3电磁波测距
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
光电测距的种类
电磁波测距仪按采用的载波的不同，可分为：
• 光电测距仪(激光测距仪, 红外测距仪) ； 微波测距仪
• 根据测定时间 t 的方法不同，分为： 脉冲式测距仪；相位式测距仪
• 电磁波测距仪按测程来分，可分：
• 短程 (3km 内）；中程（ 3km至15km）； 远程（15km以上）
当N = 0时，D有唯一解。 D C
令 C
2 2 2 f 2
2f
称为测尺长度
则 D 2
C C0 3105 km / s
可见，要 N = 0，则必须选用较长的测尺长度即较低的测尺 频率。取
可求出测尺长度相应的测尺频率，由于仪器的测相系统成在 测相误差，其值一般达 103
N1 0.832 N 2 0.679
D 678.23m
例：欲使某相位测距仪的测程达到10km,测距精度达到1mm，
问需多少个光尺？它们的频率分别为多少？
1）相位法测距仪的工作基本原理 将返程的正弦波以棱镜站为中心对称展开后的图形：
数字测图原理及方法
2N
4.3电磁波测距
由光源发出的光通过调制器调制后，成为光强随高频信 号变化的调制光，射向测线的另一端的反射镜，同时调制光 另一部分送入相位计作为参考信号。射向反射镜的调制光被 反射后，被接收器接收，然后由相位计将参考信号和接收信 号进行比较，并由显示器显示出调制光在被测距离上往返传 播所引起的相位移 。
精度： 103
测尺频率f 15MHz 1.5MHz 150kHz 15kHz 1.5kHz 测尺长度u 10m 100m 1km 10km 100km 精 度 1cm 10cm 1m 10m 100m
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
相位式测距仪
N 值的确定
例： u1 10m u2 1000m、测距电仪磁的波精度测：距m仪D 的 种(类a 及10精6度 bD)
式中：mD — 测距中误差，单位为mm； a — 固定误差，单位为mm； b — 比例误差； D — 以km为 单位的距离。
RED mini短程红外测距仪的精度为
mD (5mm 510 6 D)
它对测距精度的影响将随测尺长度的增大而增大。
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
如何解决扩大测程和提高精度的矛盾呢？
采用一组测尺来组合测距，以短测尺（频率高的调制波，又称精 测尺）保证精度 ，以长测尺（频率低的调制波，又称粗测尺）保
证测程。这样就解决了多值解的问题。
C0
2f
C0 3105 km / s
视距测量是利用视距丝
配合标尺读数来完成的。
视距丝 望远镜十字丝环
数字测图原理及方法
4.2光学视距法测距
1) 视准轴水平时的视距公式
内调焦望远镜
物镜
G
Q
l
F1
O
仪 器 中 心
f2
F2 N
分十 划字 板丝
m q p' P
M
f1
S
S
f1 f2 b l
p f2
f1
数字测图原理及方法
g
a

b
S Kl 100l
b b b
4.2光学视距法测距
1) 视准轴水平时的视距公式 对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为a，
上丝在标尺上的读数为b，
固定值 （约34°23′）
视距间隔 l（l=a-b），
则水平距离D有： D1 D2 K l1 l2 通常情况下k=100
4.1钢尺量距
3) 倾斜改正
当Ｌ为斜距时应换算成平距d，则倾斜改正值为：
lh d l (l 2
将上式
(1
h2 l2
)
1 2
1
h2 ) 2 l l(1
项展开成级数：
h2 l2
1
)2
l
Ｌ
lh

l (1
h2 2l 2

h4 8l 4
) 1

•钢尺量距 •光学视距法 •电磁波测距 •GPS测距
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
工具:钢尺、测钎、标杆、垂球
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
•1 外业测量
• 当直线距离超过一个尺段时，需进行直线定线.
A
B
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
2) 经纬仪定线
将经纬仪安置于A点，瞄准B点，然后在AB的视 线上用钢尺量距，依次定出比钢尺一整尺略短的尺 段端点1，2，…。在各尺段端点打入木桩，桩顶高 出地面5cm～10cm，在每个桩顶刻划十字线，其中 一条在AB方向上，另一条垂直AB方向，以其交点作 为钢尺读数的依据。
将电磁波作为载波进行距离测量，其公式为： D 1Ct 2
式中C：电磁波在大气中的传播速度，它根据观测时的 气象条件来确定；
t ： 电磁波在被测距离上往返传播时间。 由于 C可以根据电磁波在真空中的传播速度C0来精确推求，所以， 只要设法测定时间 t 便可以求出待测距离D。 电磁波测距仪的优点： 1、测程远、精度高。 2、受地形限制少等优点。 3、作业快、工作强度低。


h2 2l

h4 8l 3

取第一项
lh
h2 2l
每一尺段改正后的水平距离为： d l ld lt lh
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
用一般的量距方法，量距精度只达到
1 1000
~
1 5000
用精密方法量距，精度达到：
1~1 10000 40000
数字测图原理及方法
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
2 丈量距离的成果整理
精密量距结果应进行以下三项改正
1) 尺长改正
l ld l0 l
2) 温度改正
lt (t t0 )l
l — 全长改正数 l0 — 名义长度 l0 — 任一尺段
α — 钢尺膨胀系数
t — 丈量时温度
t0 — 标准温度
数字测图原理及方法
当距离D为0.6km时，测距精度是mD=±5.8mm。 (106通常写作ppm)
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
3、 脉冲式光电测距仪的原理
脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成
一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测
距离上往返传播的时间来计算距离。
t2D qT0
q f0
f0 ：脉冲的振荡频率
• 电磁波测距仪按载波数来分，可分： 单载波； 双载波； 三载波；
• 电磁波测距仪按发射目标来分，可分：
• 无反射目标；有反射目标（反射镜）；有源反射器（应答机）
• 根据测距的精度不同，电磁波测距仪又分为：

一级：一公里测距中误差（精度）小于等于5mm；

二级：一公里测距中误差（精度）大于5mm小于等于10mm；
q：计数器计得的时钟
脉冲个数
计数器只能记忆整数个时钟脉冲，不
足一周期的时间被丢掉了。测距精度较
低，一般在“米”级，最好的达“分米” 级。
数字测图原理及方法
脉冲测距原理图
4.3电磁波测距
4、相位式光电测距仪的原理
相位式光电测距仪是将发射光强调制成正弦波的形式，通过测量正弦光波在 待测距离上往、返传播的相位移来解算时间。从而求得距离。
推导过程:调制光全程的相位变化为：
N 2
（1）
而调制光在测线上往返传播的时间为：
t
2f
（2）
则用相位表示的测距公式为：
D 1Ct 1C
2
2 2f
D 2 2
（3）
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
将 （1）式代入（3）式，可得：
D (N )
2
2
（4）
从图可以看出：
D 1 (N )
2
（5）
比较（4）式和（5）式得：
2
在相位式测距中的相位计只能测定全程相位移尾数 ，
而无法测定整周期数 N，（4）式有多值解。
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
3）确定N值的方法
K
1 D平均 D往 D返
平坦地区钢尺量距相对误差不应大于1/3000
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
倾斜地面丈量