《精密测距改正》PPT课件

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1、测量工程与装备系:范百兴2021年9月1日电磁波测距误差及测距改正本次课程主要内容一、测距误差分析测距误差分析电磁波测距与大气大气折射率误差测距频率误差相位测量误差周期误差仪器常数改正误差测距误差表述方式二、测距成果改正速度改正斜距系统改正斜平改正几何改正投影改正设经过系统误差改正后的斜距边长为：对上式作全微分得：公式中各项取值为：§4.13测距误差分析及精度估计一、测距误差分析根据误差传播定理可得测距误差表达式：引起测距误差的误差来源有：折射率误差、测距频率误差、相位差测量误差、仪器加常数检定误差

2、。§4.13测距误差分析及精度估计比例误差：对测距误差的影响与被测距离成比例关系固定误差：与被测距离大小无关，气象改正的原因为了唯一确定测尺频率，厂家在设计制造测距仪时，需选定某一气象条件为基准气象条件，由此导出的大气折射率为基准折射率。当实际大气折射率和基准折射率有差异时，就产生了气象改正。气象改正公式实际大气折射率值接近于1，上式可简化为：气象改正后的距离值：§4.13测距误差分析及精度估计二、电磁波测距与大气气象改正概述二、电磁波测距与大气大气对电磁波测距的影响:电磁波在大气中的传播速度小于

3、在真空的传播速度电磁波传播的波道弯曲,使测量距离过长必须解决两个问题实际测量条件下电磁波的传播速度尽可能消除波道弯曲原因:电磁波测距是在非真空条件下进行的,而气象参数对电磁波的传播有显著影响§4.13测距误差分析及精度估计气象改正概述辐射衰减的Bouguer公式:大气衰减系数和能见度的关系:能见度不同,衰减系数公式不同:例如当小于6km时:§4.13测距误差分析及精度估计电磁波的传播规律其中：n为大气折射率,是大气成分、气象参数(气压,温度,湿度)和波长等综合作用的结果。电磁波在大气中的传播速

4、度：§4.13测距误差分析及精度估计电磁波的折射规律计算色散关系的柯希公式:第十三届国际大地测量与地球物理年会推荐的巴热尔—希尔斯公式:§4.13测距误差分析及精度估计电磁波的折射规律式中：t--实际大气干温，单位C；P--实际大气压，单位mmHg；e--实际水汽压，单位mmHg。=1/273.16，为空气膨胀系数；ng--标准气象条件调制光的折射率，式中：---单色光波长，单位微米（m）；n---单色非调制光在标准气象条件下的折射率§4.13测距误差分析及精度估计电磁波的折射规律标准气象

5、条件的计算公式为：(1)n计算公式由（Barrell-Sears）给出：(2)对公式(2)求微分可以得到：（3）把(2),(3)代入(1)式，有:（4）若已知全站仪的测距载波波长，由（4）式即可得到标准折射率，从而进一步得到实际大气折射率的一般公式：从而，ΔD可求，即可对距离观测值进行气象改正。§4.13测距误差分析及精度估计在实际气象参数测量中，经常需要测量干温、湿温和大气压强，在进行气象改正时常存在以下问题：需要由干温、湿温转换为蒸汽压强；大气压强不同单位的换算、以及改正公式的变化。水气压的计

6、算；气象参数的测定误差及测定方法§4.13测距误差分析及精度估计气象参数的测量气象参数概述气压的测定采用气压计,精度要求高于1mbar1mmHg=1.33322mb4/3mb1mb=100Pa温度和湿度采用干湿球温度计,精度要求高于0.1C，干湿温度和水汽压之间的转换(温度在-10C+50C湿球未结冰)§4.13测距误差分析及精度估计气象参数的测量饱和水汽压（E）和相对湿度（h）(温度在-10C+50C湿球未结冰)在温度在+10C-15C湿球结冰的条件下,水汽压（e）的计算：饱

7、和水汽压（E）和相对湿度（h）的计算和第一种条件相同§4.13测距误差分析及精度估计温度的变化规律日出后，地面温度随太阳辐射的增强升高，地面的长波辐射也增强，大气吸收了地面的长波辐射，气温也跟着上升。正午太阳辐射达到最强并随后开始减弱，但地面长波辐射继续加强，气温继续升高。每日的最高气温出现在午后两点左右。白天日照强烈，气温差异大，晚上气温相对变化平稳。§4.13测距误差分析及精度估计气象参数的变化气压的变化规律气压的变化与大气密度相关，大气的密度与气温有着很强的相关性。气压分别在正午和午夜左右出现

8、高峰值，正午前后气压的变化比较缓和，午夜前后变化剧烈，日落前后气压较低。气压的变化周期大约为12个小时。6点左右和晚上2~3点是气压的最低点，同时也是气压的逆转点，实践表明，郑州地区在正午12点和晚上23点左右，气压达到最高值。§4.13测距误差分析及精度估计湿温的变化规律湿温的变化和温度的趋势基本一致，但是湿温的测量精度很低，受人工操作的影响非常大。以干湿球温度计为例，风扇的转速、转动时间、温度计的悬挂高度、加水的时间及加水的温度都直接影响着测量精度。测距仪精度的不