光电测距仪

采用新兴的激光或电子技术生产的光电测距仪进行测量距离的方法。光电测距仪种类较多，其中以红外测距仪发展最为迅速。光电测距的原理是：测量两点距离时，在待测的一点安置测距仪，另一点放置反光镜。当测距仪发出光至反光镜时，经反光镜反射后又返回仪器。设光速c为已知，若光束在待测距离上往返传播的时间t也已知，则距离D可由公式D=ct/2求出。

电磁波测距是通过测定电磁波束，在待测距离上往返传播的时间 D t 2 来计算待测距离 D 的， 如图所示， 

电磁波测距的基本公式为

D=1/2ct2d

式中 c ――电磁波在大气中的传播速度。

电磁波在测线上的往返传播时间 D t 2 ， 可以直接测定， 也可以间接测定。 直接测定电磁波传播时间是用一种脉冲波， 它是由仪器的发送设备发射出去， 被目标反射回来， 再由仪器接收器接收， 最后由仪器的显示系统显示出脉冲在测线上往返传播的时间 D t 2 或直接显示出测线的斜距， 这种测距仪称为脉冲式测距仪。 间接测定电磁波传播时间是采用一种连续调制波， 它由仪器发射出去， 被反射回来后进入仪器接收器，通过发射信号与返回信号的相位比较， 即可测定调制波往返于测线的迟后相位差中小于2 π 的尾数。 用 n 个不同调制波的测相结果， 便可间接推算出传播时间 D t 2 ， 并计算（或直接显示） 出测线的倾斜距离。 这种测距仪器称为相位式测距仪。 目前这种仪器的计时精度达10 -10 s 以上， 从而使测距精度提高到 lcm 左右， 可基本满足精密测距的要求。 现今用于精密测距的测距仪多属于这种相位式测距仪。

光电测距仪按仪器测程大体分三大类：

（1） 短程光电测距仪： 测程在3km 以内， 测距精度一般在lcm 左右。 这种仪器可用来测量三等以下的三角锁网的起始边， 以及相应等级的精密导线和三边网的边长，适用于工程测量和矿山测量。 这类测程的仪器很多， 如瑞士的 ME3000， 精度可达± （0. 2mm+0. 5 ×10 -6 D ） ； DM 502、 DI3S、 DI4， 瑞典的 AGA-112、 AGA-116， 美国的 HP3820A， 英国的 CD6， 日本的 RED2， SDM3E， 原西德的 ELTA 2， ELDI2 等， 精度均可达±(5mm+5× 10 -6 D ) ； 原东德的 EOT 2000， 我国的 HGC-1、 DCH-2、 DCH3、 DCH-05 等。

短程光电测距仪， 多采用砷化镓（GaAs 或GaAlAs） 发光二极管作为光源（发出红外荧光） ， 少数仪器也用氦-氖（He-Ne） 气体激光器作为光源。 砷化镓发光二极管是一种能直接发射调制光的器件， 即通过改变砷化镓发光二极管的电流密度来改变其发射的光强。

（2） 中程光电测距仪： 测程在 3～15km 左右的仪器称为中程光电测距仪， 这类仪器适用于二、 三、 四等控制网的边长测量。 如我国的JCY-2、 DCS-1， 精度可达±（lOmm+1 ×10 -6 D ） ， 瑞士的 ME5000 精度可达×（0. 2mm+0. 2×10 -6 D ） 、 DI5、 DI20， 瑞典的 AGA-6、 AGA-14A 等精度均可达到±（5mm+5PPm） 。

（ 3 ） 远程激光测距仪： 测程在 15km 以上的光电测距仪， 精度一般可达 ±(5mm+1×10 -6 D ） ， 能 满足国 家 一、 二 等控制 网 的 边长测 量。 如 瑞典的 AGA-8、 AGA-600， 美国的 Range master， 我国研制成功的 JCY-3 型等。

中、 远程光电测距仪， 多采用氦-氖（He-Ne） 气体激光器作为光源， 也有采用砷化镓激光二极管作为光源， 还有其他光源的， 如二氧化碳（CO2） 激光器等。 由于激光器发射激光具有方向性强、 亮度高、 单色性好等特点， 其发射的瞬时功率大， 所以， 在中、远程测距仪中多用激光作载波， 称为激光测距仪。

仪器结构

主机通过连接器安置在经纬仪上部，经纬仪可以是普通光学经纬仪，也可以是电子经纬仪。利用光轴调节螺旋，可使主机的发射——接受器光轴与经纬仪视准轴位于同一竖直面内。另外，测距仪横轴到经纬仪横轴的高度与觇牌中心到反射棱镜高度一致，从而使经纬仪瞄准觇牌中心的视线与测距仪瞄准反射棱镜中心的视线保持平行，

配合主机测距的反射棱镜，根据距离远近，可选用单棱镜（1500m内）或三棱镜（2 500m内），棱镜安置在三脚架上，根据光学对中器和长水准管进行对中整平。

仪器主要技术指标及功能

短程红外光电测距仪的最大测程为2 500m，测距精度可达±（3mm+2×10-6×D）（其中D为所测距离）；最小读数为1 mm；仪器设有自动光强调节装置，在复杂环境下测量时也可人工调节光强；可输入温度、气压和棱镜常数自动对结果进行改正；可输入垂直角自动计算出水平距离和高差；可通过距离预置进行定线放样；若输入测站坐标和高程，可自动计算观测点的坐标和高程。测距方式有正常测量和跟踪测量，其中正常测量所需时间为3s，还能显示数次测量的平均值；跟踪测量所需时间为0.8s，每隔一定时间间隔自动重复测距。

（1）气象条件对光电测距影响较大，微风的阴天是观测的良好时机。

（2）测线应尽量离开地面障碍物1.3m以上，避免通过发热体和较宽水面的上空。

（3）测线应避开强电磁场干扰的地方，例如测线不宜接近变压器、高压线等。

（4）镜站的后面不应有反光镜和其他强光源等背景的干扰。

（5）要严防阳光及其他强光直射接收物镜，避免光线经镜头聚焦进入机内，将部分元件烧坏，阳光下作业应撑伞保护仪器。

安置仪器

先在测站上安置好经纬仪，对中、整平后，将测距仪主机安装在经纬仪支架上，用连接器固定螺丝锁紧，将电池插入主机底部、扣紧。在目标点安置反射棱镜，对中、整平，并使镜面朝向主机。

观测垂直角、气温和气压

用经纬仪十字横丝照准觇板中心，测出垂直角α。同时，观测和记录温度和气压计上的读数。观测垂直角、气温和气压，目的是对测距仪测量出的斜距进行倾斜改正、温度改正和气压改正，以得到正确的水平距离。

测距准备

按电源开关键“PWR”开机，主机自检并显示原设定的温度、气压和棱镜常数值，自检通过后将显示“good”。

若修正原设定值，可按“TPC”键后输入温度、气压值或棱镜常数（一般通过“ENT”键和数字键逐个输入）。一般情况下，只要使用同一类的反光镜，棱镜常数不变，而温度、气压每次观测均可能不同，需要重新设定。

距离测量

调节主机照准轴水平调整手轮（或经纬仪水平微动螺旋）和主机俯仰微动螺旋，使测距仪望远镜精确瞄准棱镜中心。在显示“good”状态下，精确瞄准也可根据蜂鸣器声音来判断，信号越强声音越大，上下左右微动测距仪，使蜂鸣器的声音最大，便完成了精确瞄准，出现“*”。

精确瞄准后，按“MSR”键，主机将测定并显示经温度、气压和棱镜常数改正后的斜距。在测量中，若光束受挡或大气抖动等，测量将暂被中断，此时“*”消失，待光强正常后继续自动测量；若光束中断30秒，须光强恢复后，再按“MSR”键重测。

斜距到平距的改算，一般在现场用测距仪进行，方法是：按“V/H”键后输入垂直角值，再按“SHV”键显示水平距离。连续按“SHV”键可依次显示斜距、平距和高差。