Entfernungsmessung,
auch Distạnzmessung, Streckenmessung, die Bestimmung des Abstandes zwischen zwei Punkten an der Erdoberfläche oder im Raum durch mechanische, optische oder elektronische Messverfahren. Bei der Entfernungsmessung für militärische, nautische und fotograf. Zwecke sind die Zielpunkte im Allgemeinen nicht zugänglich und die Genauigkeitsanforderungen geringer; modifizierte optische und elektronische Verfahren wurden hierzu entwickelt.
Astronomie:
Parallaxe.
Geodäsie:
Die mechanische Entfernungsmessung wird mit Messbändern ausgeführt und besonders bei Katastervermessung und Bauvorhaben eingesetzt. Bei hohen Genauigkeitsforderungen (Ingenieurvermessung) werden Messdrähte aus Stahl oder Invar (Basis) verwendet.
Die optische Entfernungsmessung beruht auf der Bestimmung der Distanz D aus einem spitzwinkligen Dreieck mithilfe der Basis b und des parallaktischen Winkels γ, wobei je nach Geräteart eine dieser beiden Größen konstant gehalten und die andere gemessen wird.Für einfache Gelände- oder Bauwerksaufnahmen mit unzugänglichem Zielpunkt eignet sich die Entfernungsmessung mit Basis im Standpunkt. Dabei wird beispielsweise der parallaktische Winkel durch einen dem Zielfernrohr vorgesetzten Glaskeil festgelegt; die auf dem Basislineal angeordneten Prismen erzeugen zwei Teilbilder des Ziels. Durch Verschieben des einen Prismas werden die Bilder zur Koinzidenz gebracht und die Länge der Basis am Lineal abgelesen. Für topographische Aufnahmen eingesetzte optische Tachymeter benutzen eine im Zielpunkt vertikal aufgestellte Distanzlatte als Basis. Der parallaktische Winkel wird durch zwei auf der Strichplatte des Zielfernrohrs angebrachte Distanzfäden festgelegt, die auf dem Lattenbild den Abschnitt b herausschneiden. Nach Anbringen eines Multiplikationsfaktors und Anfügen der Additionskonstanten ergibt sich die schräge Distanz D. Die Reduktion auf die horizontale Entfernung wird mit dem Neigungswinkel β entweder rechnerisch oder mit veränderlichen Distanzkurven bereits im Instrument vorgenommen (Reduktionstachymeter). Bei Reichweiten bis zu einigen 100 m beträgt die Genauigkeit dieser optischen Verfahren zwischen 0,1 und 1 %. Hohe Genauigkeit (bis etwa 0,1 mm) über kurze Distanzen liefert die Messung des parallaktischen Winkels zu den Endpunkten einer im Ziel horizontal aufgestellten Basislatte mit einem Präzisionstheodolit.
Die elektronische Entfernungsmessung ist heute das bei weitem wichtigste Verfahren zur Messung von Distanzen. Terrestrische Verfahren überwiegen im Entfernungsbereich von 10 m bis zu einigen Kilometern; darüber hinaus werden Distanzen weitgehend indirekt durch Entfernungsmessungen zu künstlichen Erdsatelliten bestimmt und, daraus abgeleitet, die Positionen der Bodenpunkte ermittelt (Satellitengeodäsie). Bei den elektronischen Verfahren wird die Laufzeit gemessen, die ein einer elektromagnetischen Welle aufgeprägtes Signal zum Durchlaufen der Strecke benötigt. Nach Multiplikation mit der von den atmosphärischen Bedingungen abhängigen Ausbreitungsgeschwindigkeit c ergibt sich die schräge Distanz. Die zur Signalübertragung benutzten Trägerwellen müssen sich gut bündeln lassen und dürfen in der Atmosphäre nur wenig absorbiert werden. In der elektrooptischen Entfernungsmessung werden Wellen des sichtbaren Lichts und des nahen Infrarots (meist als Laserlicht) benutzt (Wellenlänge λ von 0,4 bis 1 μm). Sie lassen sich gut bündeln, richten und reflektieren, die Reichweite hängt jedoch stark von der Witterung ab. In der Mikrowellenentfernungsmessung wird der cm- und dm-Wellenlängenbereich benutzt. Die Entfernungsmessung wird damit wetterunabhängig, die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist aber stark von der atmosphärischen Refraktion abhängig. Bei der Verwendung von zwei Trägerwellen verschiedener Wellenlänge lässt sich die Dispersion zur Erfassung der atmosphärischen Refraktion (Temperatur, Luftdruck) ausnutzen, eine dritte Trägerwelle im Mikrowellenbereich kann den Einfluss der Luftfeuchte erfassen. Nach der vom Signal durchlaufenden Strecke lassen sich Ein- und Zweiwegverfahren unterscheiden. Beim Einwegverfahren wird die Laufzeit am Zielpunkt gemessen, Stand- und Zielpunkt müssen dazu mit hochpräzisen, phasensynchronisierten Frequenznormalen (Atomuhren) ausgerüstet sein. Das Einwegverfahren wird bei der Entfernungsmessung im GPS angewendet. Beim Zweiwegverfahren wird die ausgesandte Welle im Zielpunkt reflektiert und im Standpunkt wieder empfangen, die im Empfänger gemessene Signallaufzeit entspricht dann der doppelten Entfernung zwischen Stand- und Zielpunkt. Bei der elektrooptischen Entfernungsmessung reichen Tripelprismen als Reflektoren aus, Mikrowellen benötigen dagegen aktive, aus Empfänger und Sender bestehende Reflektoren.
Nach der Art der Laufzeitmessung lassen sich Impulsmess- und Phasenvergleichsverfahren unterscheiden. Beim Impulsmessverfahren wird ein der Trägerwelle durch Modulation aufgeprägter Impuls ausgesendet, ein von einer genauen Uhr gesteuerter Laufzeitmesser bestimmt die Zeitdifferenz Δt zwischen dem Aussenden und dem Empfang des reflektierten Impulses. An die Zeitmessung werden hohe Anforderungen gestellt, so entspricht z. B. die zeitliche Auflösung 0,1 ns einem (einfachen) Weg von 1,5 cm. Das Verfahren wird mit Laserlicht bei terrestrischen Distanzmessungen im Nahbereich und bei der Entfernungsmessung zu künstlichen Erdsatelliten und dem Mond (Satellitengeodäsie) eingesetzt, bei hoher Energiedichte lässt sich im Nahbereich auch reflektorlos arbeiten. Mikrowellen werden bei der Funkortung und der Satellitenaltimetrie verwendet. Beim Phasenvergleichsverfahren wird eine durch Modulation der Trägerwelle erzeugte niederfrequente Messwelle (Wellenlänge einige Meter bis einige Dekameter) ausgestrahlt, die am Empfänger eintreffende reflektierte Welle wird demoduliert und die Phasendifferenz Δϕ zwischen ausgesandter und empfangener Welle gemessen; sie entspricht einem Bruchteil Δλ der Messwellenlänge. Durch aufeinander folgende Verwendung verschiedener Messfrequenzen für das Messsignal lässt sich die Zahl n der in der Messstrecke enthaltenen ganzen Wellenlängen und damit die Länge der gesamten Strecke ermitteln.
Für die Entfernungsmessung im Wasser werden akustische Verfahren benutzt, wobei die Laufzeit ausgesandter Schallwellen nach Reflexion gemessen wird (Echolot, Sonar).
Literatur:
H. Kahmen: Vermessungskunde (181993);
R. Joeckel u. M. Stober: Elektron. Entfernungs- u. Richtungsmessung (31995).