EDM三角高程测量中大气折光的研究.pdf

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1、第1期矿山测量No．12013年2月MINESURVEYINGFeb．20l3doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2013．01．029EDM三角高程测量中大气折光的研究谢常君(辽宁省有色地质局一。三队，辽宁丹东118008)摘要：大气折光是影响三角高程测量精度的主要因素。文中从考虑大气折光影响的EDM三角高程测量模型入手，对竖直角、观测视线进行逐项分析，进而得出若干结论和建议。关键词：EDM三角高程测量；大气折光；竖直角；观测视线中图分类号：P224．2文献标识码：B文章编号：1001—358X(2013)01—0084—03随

2、着测绘技术的飞速发展，测量仪器精度不断远镜视准轴却位于PⅣ的切线P上，MN就是大气折提高，以EDM三角高程测量代替等级水准测量已成光造成的高程误差即气差(用表示)。因此，A、两为现实，但大气折光对测量精度的影响依旧存在，尤间的高差应为：其是在宽水域、控制点地势低、地形起伏大的山区作hAB=D×tga+i一口+c一(1)业时，大气折光对EDM三角高程测量影响尤其显令，=c—y，则上式变为：著。因此，正确认识大气折光规律，采取有效的措施hAB=D×tgd+i一+，(2)消弱大气折光影响，对于提高EDM三角高程测量精式中：i、分别为仪器高、棱镜高，，为球差、

3、气差度是具有现实意义的。改正数。根据测量学基本公式可知：1考虑球气差的EDM三角高程测量模型建立，：(卜)D2(3)三角高程测量是利用观测的竖直角、斜距和棱式中：K为大气折光系数，尺为地球平均曲率半镜高等参数，根据几何三角测量原理计算两点之间径。由于A、两点水平距离与之比值很小，故认高程的一种方法。考虑球气差影响，建立图1所示为近似垂直于OM，则：模型。D=Scosot(4)将式(3)、式(4)代人式(2)，则得：2=．s×sin0c+(1一K，)S2cos+—t，(5)2R即为EDM三角高程测量的计算公式。2竖直角偏差分析从图1看出，因受大气折光影响

4、，实测竖直角a存在占的偏差。而在式(4)的平距化算中并未考虑s的影响。因此，斜距S与平距D的正确关系应为：图1考虑球气差的EDM三角高程测量模型D=Scos(一)(6)模型中，D和．s为A、曰两点间的实测水平距离和将式(6)代人式(3)和式(2)，则得：_、_、。=sc。s(一)×tg+(1一K)竺斜距，AF和PE为分别过地面A点和仪器高P点的水准面。受地球曲率影响，实际观测竖直角时，水平+i一(7)线PG与过B点的铅锤线交于G点，GE即为地球曲率对于，根据文献[2]可按下式计算：产生的高程误差即球差(用c表示)。受大气折光影s(8)一、响，来自目标Ⅳ

5、的光沿ⅣP进入仪器的望远镜，而望下面，就占产生的高差误差进行试算，部分差值84第1期谢常君：EDM三角高程测量中大气折光的研究2013年2月艿=式(7)一式(5)列于表1中(假设K=0．14，R=于是，对向观测高差为：6371km)。^=÷(一hN)一(△^一Ah)裹1部分差值6上式右边第二项即为对向观测时大气折光系数差对高差的影响。5O0000l3(2)如图2(b)：由P观测Ⅳ(正高差)，受大气折l0O001l2l5光影响，天顶距观测值z减少艿，实际观测高差h从式(8)和表1的数值可以看出：距离越长，大与无折光影响的观测高差h相比增大△^，即：气折光

6、对竖直角的影响越大；竖直角越大、距离越hP=hP—AhP长，大气折光引起的高差误差越大。式中：Ah：8p×Sp3大气折光对高差的影响由』、r观测P(负高差)，受大气折光影响，天顶距在实际测量中，由于地貌、温度和植被的不同，观测值z减少6，实际观测高差h与无折光影响造成沿线地面之间大气密度差异较大，使得观测视的观测高差h相比，高差绝对值减小Ah，即：线PN的弯曲方向至少会出现四种情况。如图2所hN=^N—AhN示。式中：Ah：×．sp于是，对向观测高差为：h=÷(^一hN)+下1(△^+AhN)与(1)类似，大气折光系数差对高差的影响仍然存在，只是符号不

7、同。(3)如图2(C)：由P观测Ⅳ(正高差)，受大气折光影响，实际观测高差h为：hP=hP—AhP由Ⅳ观测P(负高差)，受大气折光影响，实际观测高差h为：htN=hN—AhN于是，对向观测的高差为：h=下1(一hN)+÷(△P+Ah)图2观测圈(1)如图2(a)：由P观测Ⅳ(正高差)，受大气折大气折光使高差值增大÷(Ah+Ah)。光影响，天顶距观测值z增大6，实际观测高差h在这种观测条件下，无论对向观测时两端大气与无折光影响的观测高差h相比减小△，即：折光系数差的绝对值是否相同，折光的影响总使观hP=hP—AhP测高差值偏大。式中：Ah：×S(4)如图

8、2(d)，由P观测Ⅳ(正高差)，受折光影p响，实际观测高差^tp为：由Ⅳ观测P(负高差)，受大