淺談光電測距的誤差及應對措施

摘 要：本文通過分析影響光電測距精度的有關誤差，采取相應的措施減弱誤差影響，保證測距的可靠性和精準性。

關鍵詞：光電測距 誤差 應對措施

中圖分類號：TH761.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0038-01

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

1 光電測距的誤差及應對措施

由光電測距誤差的理論公式：

為測距中誤差；

為測定的距離值；

為真空中的光速值；

為真空中光速值測定中誤差；

為大氣折射率；

為折射率測定中誤差；

為測距頻率；

為測距頻率中誤差；

為調(diào)制波的波長；

為相位測定中誤差；

，為儀器和反射鏡對中誤差；

為儀器加常數(shù)測定中誤差；

為周期誤差。

得知影響測距精度的誤差可分為與距離有關的誤差和與距離無關的誤差。

1.1 與距離有關的誤差及應對措施

（1）真空光速的測定誤差（）。

真空中光速值是應用一定的實驗方法求得的。采用不同的光速值，得出的測距值也不同，因此對測距精度的影響也不同。為了保證測距的精度，真空中光速值采用國際大地測量學會推薦的C0=299792458 m/s±1.2 m/s，則真空中光速值的測定誤差對測距的影響可以忽略不計。

（2）大氣折射率誤差（）。

由大氣折射率經(jīng)驗公式：

式中：a為空氣膨脹系數(shù)，其值為；

ng為標準大氣狀態(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定誤差有關。由于測定氣象要素的不準確和取用的氣象要素值與整條測線上的氣象要素不符合，必然使計算出的大氣折射率值有誤差，從而影響到測距精度。為了削弱其對測距的影響，必須選擇良好的地形和有利的觀測時間。陰天有微風的大氣最為有利；晴天則在日出日落的前后較好；選點時，避免測線兩端高差過大，以減小大氣溫度梯度影響。

（3）測距頻率誤差（）。

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

1.2 與距離無關的誤差及應對措施

（1）測相誤差（）。

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

（2）儀器和反射鏡的對中誤差（，）。

儀器和反射鏡的對中誤差只要作業(yè)人員按規(guī)范操作，一般都可以達到：垂球或?qū)χ袟U對中誤差小于±2 mm；光學對中器對中誤差小于±1 mm。這對于一般的測距精度來說影響是不大的。但對于儀器檢驗或精密測距，尤其是短邊測距，應采用強制歸心觀測的辦法。

（3）儀器加常數(shù)的測定誤差（）。

由于儀器的光學回路、電路時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成儀器的加常數(shù)。儀器在出廠前均以測定，并采用電延遲進行補償?shù)霓k法加以預置。但由于儀器經(jīng)過長途運輸和使用而使K值發(fā)生變化，故在進行測距作業(yè)前，必須對儀器的加常數(shù)定期進行檢定，然后重新預置或者在測距成果中加入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出現(xiàn)的誤差。周期誤差主要來源于儀器內(nèi)部固定的串擾信號影響。根據(jù)測相方式的不同，其誤差來源也有所不同，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尺長。為保證儀器的精度，儀器在出廠時都已將電子線路調(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。當其振幅大于測距中誤差的50%時，且數(shù)值穩(wěn)定，則在測距中應加入周期誤差改正數(shù)。如果周期誤差的振幅較大，則應送廠進行調(diào)整。

2 結語

隨著測繪技術的迅猛發(fā)展，光電測距技術也早已應用到測繪各個領域，減弱光電測距誤差，提高測距精度是我們經(jīng)常面臨的問題，尤其是對精密工程測量，顯得更為重要。希望通過本文對光電測距誤差的分析和應對措施，能給測量工作者帶來一定的幫助。

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