電磁波測距技術(shù)

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，這些儀器不斷改進，現(xiàn)在已經(jīng)達到了相當完善的程度，使大地測量和工程測量發(fā)生了 3個方面的變化:①三角測量中的起始邊長度，現(xiàn)在一律用電磁波測距儀直接測量，過去布設(shè)基線網(wǎng)推算起始邊長度的方法已成歷史;②導(dǎo)線測量、三邊測量和測邊測角布網(wǎng)方式的應(yīng)用越來越廣泛，有逐漸取代三角測量的趨勢;③利用電子全站儀或速測儀，采取邊角測量方法加密大地控制網(wǎng)和布設(shè)高程導(dǎo)線，有很高的經(jīng)濟效益2100433B

電磁波測距有兩種方法：脈沖測距法和相位測距法。

電磁波測距脈沖測距法

由測線一端的儀器發(fā)射的光脈沖的一部分直接由儀器內(nèi)部進入接收光電器件，作為參考脈沖；其余發(fā)射出去的光脈沖經(jīng)過測線另一端的反射鏡反射回來之后，也進入接收光電器件。測量參考脈沖同反射脈沖相隔的時間t，即可由下式求出距離D： ,式中 c為光速。衛(wèi)星大地測量中用于測量月球和人造衛(wèi)星的激光測距儀，都采用脈沖測距法。

電磁波測距相位測距法

用高頻電流調(diào)制后的光波或微波從測線一端發(fā)射出去，由另一端返回后，用鑒相器測量發(fā)射波與回波之間的相位差嗘。若調(diào)制頻率為f，則電磁波往返經(jīng)歷的時間為： ,式中n是時間t中的整周數(shù)。將 t代入到上列脈沖測距法的公式中，得距離D為： ,式中λ是已知的調(diào)制波波長相當于測量距離的尺子的長度,n相當于測程上的整尺數(shù)是不足一個測尺長的尾數(shù)。

為了確定整尺數(shù)n,通常采用可變頻率法和多級固定頻率法。前者是使測距儀的調(diào)制頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，這就相當于連續(xù)改變測尺長度，使它恰好能量盡待測距離。測距時，逐次調(diào)變頻率，使不足整尺的尾數(shù)等于零。根據(jù)出現(xiàn)零的次數(shù)和相應(yīng)的頻率值，就可以確定整測尺數(shù)n°當采用多級固定頻率法時,相當于采用幾根不同長度的測尺丈量同一距離。根據(jù)用不同頻率所測得的相位差，就可以解出整周數(shù)n，從而求得距離D。

相位差除了用鑒相器測量之外，還可采用可變光路法，即用儀器內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)改變接收信號的光程，使該信號延遲一段時間。電子儀表指示發(fā)射信號與接收信號相位相同時，直接在刻劃尺上讀出尾數(shù)。此外，還可以用延遲電路來改變接收信號的相位，由該電路調(diào)整控制器上的分劃，讀出尾數(shù)。

電磁波測距儀根據(jù)載波為光波或微波而有光電測距儀和微波測距儀之分。前者又因光源和電子部件的改進，發(fā)展成為激光測距儀和紅外測距儀。

利用電磁波作為測距的載波， 運載測距訊號，實現(xiàn)精密測距的技術(shù)，亦稱物理測距。 電磁波包括無線電波、紅外線和可見光。

電磁波測距儀分為脈沖式和相位式兩大類。 脈沖式測距儀直接測定脈沖主波(發(fā)射波)與回波(由目標反射回來的波)在待測距離兩端點之間的傳播時間，按一定公式算得到目標點的距離。 這類測距儀的測程較長，顯示結(jié)果速度快，但精度較低， 很難高于米級。 相位式測距儀測定連續(xù)測距信號的發(fā)射波與回波之間的相位差， 從而間接求得傳播時間， 再按一定公式?jīng)Q定到目標點的距離。 相位式測距儀能測的距離相對較短而精度較高， 能達到厘米甚至毫米級精度。 不論哪種測距儀， 與傳統(tǒng)測距方法相比， 均具有工效高， 作業(yè)簡便， 適應(yīng)范圍廣的明顯優(yōu)點。

微波測距儀、 激光測距儀、 紅外測距儀和多載波測距儀均屬于相位式測距儀。 激光人造衛(wèi)星測距儀和激光地形測距儀則屬于脈沖式測距儀。 在水利工程測量中， 測距為2公里或5公里的中短程紅外測距儀已得到廣泛有效的應(yīng)用。 短程精密激光測距儀在大壩變形觀測亦已發(fā)揮重要作用。 微波測距自動定位系統(tǒng)已在大面積水下地形測量中成功運用。

近年來， 中短程激光一紅外測距儀的發(fā)展十分迅速， 已出現(xiàn)整體式或組合式的“全站式電子速測儀”等電子化、自動化程度較高的新型測距儀，它將電子經(jīng)緯儀、激光一紅外測距儀、記錄器、 計算器甚至打印器融為或組成一體，可以將所測點編號、水平角值、 垂直角值、 斜距以及歸算后的平距、 高差、 坐標等按指令自動記錄在盒式磁帶上， 或打印、 穿孔， 再經(jīng)過以微型電子計算機為中心的一套設(shè)備加以處理， 按需要建立數(shù)字地面模型，繪制線劃地形圖或輸出所要的數(shù)據(jù)，為工程測量的現(xiàn)代化開辟了新的途徑。