淺談光電測(cè)距的誤差及應(yīng)對(duì)措施

摘 要：本文通過(guò)分析影響光電測(cè)距精度的有關(guān)誤差，采取相應(yīng)的措施減弱誤差影響，保證測(cè)距的可靠性和精準(zhǔn)性。

關(guān)鍵詞：光電測(cè)距 誤差 應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：TH761.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（b）-0038-01

光電測(cè)距的精度是由有關(guān)的誤差的綜合影響所決定的，了解各項(xiàng)誤差對(duì)測(cè)距影響的程度，找出消除、減弱誤差的措施和方法，對(duì)于提高測(cè)距精度有著重要的意義。

1 光電測(cè)距的誤差及應(yīng)對(duì)措施

由光電測(cè)距誤差的理論公式：

為測(cè)距中誤差；

為測(cè)定的距離值；

為真空中的光速值；

為真空中光速值測(cè)定中誤差；

為大氣折射率；

為折射率測(cè)定中誤差；

為測(cè)距頻率；

為測(cè)距頻率中誤差；

為調(diào)制波的波長(zhǎng)；

為相位測(cè)定中誤差；

，為儀器和反射鏡對(duì)中誤差；

為儀器加常數(shù)測(cè)定中誤差；

為周期誤差。

得知影響測(cè)距精度的誤差可分為與距離有關(guān)的誤差和與距離無(wú)關(guān)的誤差。

1.1 與距離有關(guān)的誤差及應(yīng)對(duì)措施

（1）真空光速的測(cè)定誤差（）。

真空中光速值是應(yīng)用一定的實(shí)驗(yàn)方法求得的。采用不同的光速值，得出的測(cè)距值也不同，因此對(duì)測(cè)距精度的影響也不同。為了保證測(cè)距的精度，真空中光速值采用國(guó)際大地測(cè)量學(xué)會(huì)推薦的C0=299792458 m/s±1.2 m/s，則真空中光速值的測(cè)定誤差對(duì)測(cè)距的影響可以忽略不計(jì)。

（2）大氣折射率誤差（）。

由大氣折射率經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：a為空氣膨脹系數(shù)，其值為；

ng為標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的大氣折射率；

為大氣溫度（°C）。

由上式知大氣折射率的誤差與氣象要素的測(cè)定誤差有關(guān)。由于測(cè)定氣象要素的不準(zhǔn)確和取用的氣象要素值與整條測(cè)線上的氣象要素不符合，必然使計(jì)算出的大氣折射率值有誤差，從而影響到測(cè)距精度。為了削弱其對(duì)測(cè)距的影響，必須選擇良好的地形和有利的觀測(cè)時(shí)間。陰天有微風(fēng)的大氣最為有利；晴天則在日出日落的前后較好；選點(diǎn)時(shí)，避免測(cè)線兩端高差過(guò)大，以減小大氣溫度梯度影響。

（3）測(cè)距頻率誤差（）。

測(cè)距頻率誤差主要包括頻率準(zhǔn)確度和頻率穩(wěn)定度，頻率穩(wěn)定度又是產(chǎn)生頻率誤差的主要根源。測(cè)距頻率決定了測(cè)尺長(zhǎng)度，它的誤差將直接影響測(cè)距精度，因此其影響不可忽視。只要定期地進(jìn)行頻率校正，采用穩(wěn)壓電流，并對(duì)振蕩器采用恒溫裝置或者氣溫補(bǔ)償裝置，是可以保證測(cè)距儀對(duì)頻率穩(wěn)定度的要求的。

1.2 與距離無(wú)關(guān)的誤差及應(yīng)對(duì)措施

（1）測(cè)相誤差（）。

測(cè)相精度取決于數(shù)字相位計(jì)的檢相精度和分辨率。測(cè)相誤差包括照準(zhǔn)誤差、幅相誤差和噪音引起的誤差。在測(cè)距時(shí)，選擇良好的大氣條件，配備適當(dāng)?shù)姆垂忡R；按儀器規(guī)定的信號(hào)強(qiáng)度范圍作業(yè)；增多檢相次數(shù)取均值等可以有效地減弱測(cè)相誤差對(duì)測(cè)距的影響。

（2）儀器和反射鏡的對(duì)中誤差（，）。

儀器和反射鏡的對(duì)中誤差只要作業(yè)人員按規(guī)范操作，一般都可以達(dá)到：垂球或?qū)χ袟U對(duì)中誤差小于±2 mm；光學(xué)對(duì)中器對(duì)中誤差小于±1 mm。這對(duì)于一般的測(cè)距精度來(lái)說(shuō)影響是不大的。但對(duì)于儀器檢驗(yàn)或精密測(cè)距，尤其是短邊測(cè)距，應(yīng)采用強(qiáng)制歸心觀測(cè)的辦法。

（3）儀器加常數(shù)的測(cè)定誤差（）。

由于儀器的光學(xué)回路、電路時(shí)間延遲以及儀器和反光鏡的偏心等各種因素的綜合影響而構(gòu)成儀器的加常數(shù)。儀器在出廠前均以測(cè)定，并采用電延遲進(jìn)行補(bǔ)償?shù)霓k法加以預(yù)置。但由于儀器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途運(yùn)輸和使用而使K值發(fā)生變化，故在進(jìn)行測(cè)距作業(yè)前，必須對(duì)儀器的加常數(shù)定期進(jìn)行檢定，然后重新預(yù)置或者在測(cè)距成果中加入K值改正。

（4）周期誤差（）。

周期誤差是指按一定的距離為周期重復(fù)出現(xiàn)的誤差。周期誤差主要來(lái)源于儀器內(nèi)部固定的串?dāng)_信號(hào)影響。根據(jù)測(cè)相方式的不同，其誤差來(lái)源也有所不同，因而周期誤差的周期也有所區(qū)別，周期誤差的周期取決于精測(cè)尺長(zhǎng)。為保證儀器的精度，儀器在出廠時(shí)都已將電子線路調(diào)整好，使儀器的周期誤差的振幅控制在儀器測(cè)距中誤差的50%以內(nèi)。但由于外界條件、元件參數(shù)的變化，周期誤差也隨之變化。當(dāng)其振幅大于測(cè)距中誤差的50%時(shí)，且數(shù)值穩(wěn)定，則在測(cè)距中應(yīng)加入周期誤差改正數(shù)。如果周期誤差的振幅較大，則應(yīng)送廠進(jìn)行調(diào)整。

2 結(jié)語(yǔ)

隨著測(cè)繪技術(shù)的迅猛發(fā)展，光電測(cè)距技術(shù)也早已應(yīng)用到測(cè)繪各個(gè)領(lǐng)域，減弱光電測(cè)距誤差，提高測(cè)距精度是我們經(jīng)常面臨的問(wèn)題，尤其是對(duì)精密工程測(cè)量，顯得更為重要。希望通過(guò)本文對(duì)光電測(cè)距誤差的分析和應(yīng)對(duì)措施，能給測(cè)量工作者帶來(lái)一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]孔祥元，梅是義.控制測(cè)量學(xué)[M].武漢大學(xué)出版社.

[2]（GB/T 15314-94）.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[S].精密工程測(cè)量規(guī)范.

[3]國(guó)家測(cè)繪局人事司，國(guó)家測(cè)繪局職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.工程測(cè)量[M].哈爾濱地圖出版社.