电磁波测距三角高程测量

电磁波测距有两种方法：脉冲测距法和相位测距法。

电磁波测距脉冲测距法

由测线一端的仪器发射的光脉冲的一部分直接由仪器内部进入接收光电器件，作为参考脉冲；其余发射出去的光脉冲经过测线另一端的反射镜反射回来之后，也进入接收光电器件。测量参考脉冲同反射脉冲相隔的时间t，即可由下式求出距离D： ,式中 c为光速。卫星大地测量中用于测量月球和人造卫星的激光测距仪，都采用脉冲测距法。

电磁波测距相位测距法

用高频电流调制后的光波或微波从测线一端发射出去，由另一端返回后，用鉴相器测量发射波与回波之间的相位差嗘。若调制频率为f，则电磁波往返经历的时间为： ,式中n是时间t中的整周数。将 t代入到上列脉冲测距法的公式中，得距离D为： ,式中λ是已知的调制波波长相当于测量距离的尺子的长度,n相当于测程上的整尺数是不足一个测尺长的尾数。

为了确定整尺数n,通常采用可变频率法和多级固定频率法。前者是使测距仪的调制频率在一定范围内连续变化，这就相当于连续改变测尺长度，使它恰好能量尽待测距离。测距时，逐次调变频率，使不足整尺的尾数等于零。根据出现零的次数和相应的频率值，就可以确定整测尺数n°当采用多级固定频率法时,相当于采用几根不同长度的测尺丈量同一距离。根据用不同频率所测得的相位差，就可以解出整周数n，从而求得距离D。

相位差除了用鉴相器测量之外，还可采用可变光路法，即用仪器内部的光学系统改变接收信号的光程，使该信号延迟一段时间。电子仪表指示发射信号与接收信号相位相同时，直接在刻划尺上读出尾数。此外，还可以用延迟电路来改变接收信号的相位，由该电路调整控制器上的分划，读出尾数。

观测边长D、垂直角a、仪器高i和觇标高口的测量误差及大气垂直折光系数K的测定误差均会给三角高程测量成果带来误差。下面简要介绍之。

(一)边长误差

边长误差决定于距离丈量方法。用普通视距法测定距离，精度只有1/300，就是说，300m的边长，其误差达±1 m；用正弦定理根据三角形内角解析边长，主要决定于角度测量精度，一级小三角的测角中误差为±10''，最弱边边长误差为1/0 000；用电磁波测距仪测距。精度很高，边长误差一般为几万分之一到几十万分之一。边长误差对三角高程的影响与垂直角大小有关，垂直角愈大，其影响也愈大。

(二)垂直角误差

垂直角观测误差包括仪器误差、观测误差和外界环境的影响。仪器误差由经纬仪等级所决定，垂直度盘的分划误差、偏心误差等都是影响因素。观测误差有照准误差、指标水准管居中误差等。外界条件主要是大气垂直折光的影响。J6纬仪两测回垂直角平均值的中误差可达±15''，对三角高程的影响与边长及推算高程路线总长有关，边长或总长愈长，对高程的影响也愈大。因此，垂直角的观测应选择大气折光影响较小的阴天和每天的中午观测较好，推算三角高程路线还应选择短边传递，对路线上的边数也有限制。

(三)大气垂直折光误差

大气垂直折光误差主要表现为折光系数K值的测定误差。实验证明，K值中误差约为±0.03～±0.05。另外，一般采用K的平均值计算球气差γ时，也会有误差。不过，取直、反觇高差的平均值作为高差成果，可以大大减弱大气垂直折光误差的影响。

(四)丈量仪器高和觇标高的误差

仪器高和觇标高的量测误差有多大，对高差的影响也会有多大。因此，应仔细量测仪器高和觇标高。 2100433B