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高级电子应用工程师评职论文发表范文

来源：职称论文发表咨询网作者：qifan时间：2013-06-07 10:59

　　【摘要】本文针对东港测区，地处沿海，雾气弥漫，风力偏大，水系发育，外业观测条件差这一特殊地理环境，利用现有的仪器设备，解决了仪器高和觇标高的量测问题，并测算出该测区的大气折光系数K=-0.534(常规的K=+0.13)，实现了光电测距三角高程代替四等水准测量，从而使平面测量和高程控制同步进行，提高了工作效率，减轻了劳动强度。

　　【关键词】光电测距,四等水准测量,大气折光系数

　　东港测区位于辽东半岛，黄海之滨，其地理坐标为：东经124°05′—124°12′，北纬39°50′—39°54′，其面积约为200平方公里，由于受海洋性气候的影响，蒙气差和四季风力都较大，属水系发育的沼泽地带，当高程采用水准测量时，因观测条件的限制很不方便。

　　一、对向测距三角高程测量

　　如图所示，为了求AB两点间高差，分别在A、B点设站，对向观测垂直角和丈量边长。

　　同时测定测站和镜站的气压值和温度值，

　　并量测出仪器高和觇标高。

　　1、光电测距的观测方法

　　采用对向光电测距，单向边

　　长丈量，用日产RED-2L测距仪

　　二测回观测，每测回四次读数，

　　同时在测站和镜站测量温度和气压值，

　　其平均值为该边的气象元素。

　　由于测区蒙气较大，为了提高照准精度，一方面采取限制测距边长，使测区的边长控制在1000m以内，平均边长约为500m;另一方面充分利用仪器信号的绿色区域，保证反射信号有足够的强度。

　　2、垂直角的观测方法

　　垂直角观测，采用010B经纬仪，正、倒镜两测回观测，在仔细照准观测目标，认真读数时，同时注意了以下四点：

　　(1)消除视差

　　做到物镜调焦在目镜调焦之后进行，如果二者处理不好，视差会影响照准目标的精度，同时注意了在一测回内不进行调焦，以避免由于调焦引起照准轴的间隙变化。

　　(2)保证视线有足够的高度

　　因为光在大气中传播，会受到水蒸气、灰尘等影响，特别是视线愈贴近地面，空气湍动越大，灰尘就愈多，势必影响目标成象的清晰度，而影响观测成果，由于受蒙气差较大的影响，当观测目标在望远镜上呈S形跳动时，立即停止观测，仪器高度和觇标高度均保持在1.50m以上。

　　(3)增加目标的照准精度

　　由于照准目标的精度，不仅与观测者的视力有关，还与被照准目标的大小、形状和亮度及背景有关，针对光电测距三角高程短边、低觇标的特点，为提高垂直角的观测精度和增加目标的照准精度，对觇板进行了改造，选择一节红、白相间长度为20cm的木质花杆棒，用钢锯精心截取长度，中间开一槽，两边各削5cm长的平面，并用木螺丝将其固定在觇板的背面，并使垂直角的观测标志中心与花杆棒的横中心线重合，用水准仪检测其水平度，用带有毫米分划的小钢卷尺检测其

　　长度，觇板改造如图(2)所示。

　　3、仪器高和觇标高的量取

　　光电测距三角高程能否代替四等水准测量，

　　除提高垂直角的观测精度外，仪器高和觇标高的量取也是重要的环节，由于受到脚架的影响，仪器高和觇标高不能直接量取，对经纬仪和改造后的觇板采用了三角形法间接丈量，其方法如下：

　　(1)觇标高的量取

　　将觇板基座的园水准气泡整平后，以改造后觇板上花杆棒一端的横中心线和标石中心为准，用小钢尺精确丈量其长度，取两次丈量的平均值为测量值0A,由直角△AOB得：觇标高OB的长度， OB =OA -AB ,其中AB的长度为定值10cm,如图(3)所示。

　　(2)仪器高的量取

　　将经纬仪整平后，将望远镜放置水平位置，量取测站点至望远镜目镜中心的距离。图(4)中，D为目镜中心，E为十字丝的交点，C为测站点的标石中心，由直角△DEC得: 仪器高CE的长度，CE =CD -DE ,其中DE的长度为一常数(010B经纬仪为0.09cm)。

　　用上述方法量取的仪器高和觇标高，我们曾用水准仪进行了检测，其数据统计如下：水准测量的仪器高为1.318cm，三角形法量测的仪器高为1.317cm，水准测量觇标高为1.397cm, 三角形法量测的觇标高为1.396cm。

　　三、大气折光系数的测算

　　在采用光电测距三角高程代替四等水准测量时，当采用常规大气折光系数K(K=+0.13)，计算两差改正时发现，各边的直返觇高差往往超限，而组成环形网时，其网的高程闭合差却符合四等水准测量的规范要求。且呈现出边长的负高差的绝对值大于正高差，在我们采用全测区70条光电边的往返高差(未加两差改正)计算出的K值(K=-0.5)计算各边的两差改正值，再计算高差时，各边的直返觇高差之差。有95%以上附合限差要求，同时，各网的高程闭合差也附合四等水准的测量要求。就计算的理论依据和方法作如下说明：

　　1、理论依据

　　由于低觇标(1.5m)视线靠近地面，受扰动层空气密度的反常影响，在炎热、水网密集的平原地区，视线不是微向地面弯曲，而是背离地面弯曲，即大气折光系数K为负值。

　　这是由于在通常情况下：地球表面空气的密度与离开地面的垂直距离成反比，由折射理论可知，当光线穿过密度不同的介质时，应折向密介质一边，光线穿过大气层后，成为一条微向地面弯曲的曲线，但在天气炎热时，地面温度高于空气温度时，形成一个局部的温度梯度，而气体的密度大小与温度成正比，温度越高，密度越小，在靠近地面数米或十几米的范围内形成了一个与正常情况相反的反常空气层，在这个反常层内视线是背离地面弯曲，K值为负值。

　　2、计算公式：

　　三角高程的计算公式为：

　　h=S*tga+i-T+C --------------- (1)

　　设h1、h2为未经两差改正的直、返觇高差

　　则：h= h1+C,h=h2 +C ------------- (2)

　　由h= (h1-h2) /2→(h1-h2) /2= h1+C→C= -(h1+h2 )/2

　　因：C=(1-K/2R)*S2 -------------- (3)

　　得：(1-K/2R)*S2 =- (h1+h2) /2

　　K=1+ (h1+h2 /S2)*R -------------- (4)

　　这就是根据未加两差改正的直返觇高差大气折光系数K的计算公式。

　　3、K值计算：

　　对测区内80条边，用未加两差改正的直返觇高差计算K值的公式，对每条边的K值进行计算，按概率与数理统计的原理，对这组数据进行分析，发现经过两差改正后每条边的负高差的绝对值都大于正高差，为提高大气折光系数的精度，对因观测条件不理想边长的K值，将变化较大的K值剔除后，选择了K值在-0.90~-0.20之间的62条边，取K值的算术平均值为测区大气折光系数，K= -0.534，为使用方便K值取用值为-0.5。

　　四、高程网平差

　　将各边长进行乘、加常数和气象改正及倾斜改正后，并将高差按K=-0.50进行两差改正后，其高程网的各边直、返觇高差较差和高差的环形闭合差均在≤城市测量规范≥规定的限差之内。

　　采用武汉测绘科技大学的水准网严密平差计算程序，将各高程网进行了严密平差计算，以平差后的精度为指标与≤城市测量规范≥相比较，高程网达到了四等水准测量的精度要求，其高程网精度见表(1)：

　　而后，我们在全测区选择了8条具有一定代表性的边，按四等水准测量的精度进行检测，其光电测距三角高程高差与水准测量高差相比较均在0.4mm之内。

　　五、误差分析

　　对向光电测距三角高程往返高差中数中误差公式为：

　　m2h=S2(ma/ρ)2+tg2α* m2s+(S2/4R)2*m2△k+(m2i+m2T)+S2*(m△u/ρ)2---(5)

　　在上式中S为导线边水平距离，α为垂直角，R为地球平均曲率半径，△u为导线两端点的垂线偏差分量之差，ma、ms 、mi 、mT 、m△k 和m△u分别为垂直角观测误差、边长丈量误差、仪器高量高误差、觇标高量高误差、大气折光系数变化误差和垂线偏差。

　　由(5)式可知，光电测距三角高程受上述垂直角观测等五项误差的影响，现以J2型经纬仪对向观测两测回为例，加以讨论。

　　1、垂直角的观测误差

　　它包括照准误差、度盘和测微器分划误差、读数误差和指标水准器置中误差，铁道部第四勘察设计院根据3156个垂直角中算法已测回观测值计算得出，垂直角一测回中误差约为±2.95秒。

　　2、测距误差