大气折光对三角高程测量的影响及其在监测网中的应用
工程测量竞赛理论考试题
中铁一局工程测量竞赛理论考试试题（满分100分）一、判断题（每小题1分，共20分，正确的画√，错误的画×）1.垂线偏差是指铅垂线与仪器竖轴之间的夹角。
（×）【该题涉及附件1.1内容】2.GPS测量具有精度高、速度快、费用省、全天侯等优点。
（√）【该题涉及附件2.2内容】3.视准轴误差（2C），可以通过盘左、盘右观测取平均值消除。
（√）【该题涉及附件1.3内容】4.全站仪乘常数误差随测距边长的增大而增大。
（√）【该题涉及附件1.4内容】5.棱镜加常数对测距边的影响是固定的常数，与测距边的长短没有关系。
（√）【该题涉及附件1.4内容】6.实时、对向观测是消除光电测距三角高程测量大气折光误差最有效的途径。
（√）【该题涉及附件1.4内容】7.偶然误差偶然性很强，无规律可循。
（×）【该题涉及附件1.5内容】8.GPS所发布的星历参数基于WGS-84坐标系统。
（√）【该题涉及附件1.1内容】9.两根水准标尺零点差的平均值称为该对水准标尺的零点差。
（×）【该题涉及附件1.2内容】10.全站仪反射镜的三个反射面互相垂直，无论光线从哪个角度进入，其出射光线均与入射光线平行。
（√）【该题涉及附件1.4内容】11.高斯投影中，离中央子午线越近投影变形越大。
（×）【该题涉及附件1.1内容】12.点位的选择对GPS定位精度的影响至关重要，点位要远离发射功率强大的无线电发射源并且高度角15度以上无遮挡。
（√）【该题涉及附件2.2内容】13.不同全站仪的反射镜无论如何都不能混用。
（×）【该题涉及附件1.4内容】14.中央子午线投影后为直线且长度不变。
（√）【该题涉及附件1.1内容】15.长水准管校正时，先将长水准管在某个方向整平，然后旋转180°后发现水准气泡向右偏离2格，则应调整固定水准管的螺丝将气泡向左调回2格。
（×）【该题涉及附件1.3内容】16.每条等高线必为闭合曲线，如不在本幅图内闭合，也在相邻图幅内闭合。
大气折光系数
最大 C 8 . 079 7 . 137 8 . 681 8 . 474 8 . 050 6 . 237 8 . 503 8 . 269 8 . 676
中数 C 7 . 617 6 . 638 7 . 903 7 . 592 7 . 538 6 . 152 8 . 215 7 . 483 7 . 952
k
0 . 029 0 . 153 - 0 . 008 0 . 032 0 . 039 0 . 215* - 0 . 048 0 . 046 - 0 . 014
最小 C 6 . 327 5 . 965 7 . 894 6 . 950 8 . 027 5 . 510 6 . 568 7 . 198 7 . 651
王凤艳，陶元洲
（吉林大学 地球探测科学与技术学院，吉林 长春 130026）
Change of Atmosphere Refraction Coefficient in Measure Area and Significance of Choosing It according to Local Condition
k
- 0 . 032 0 . 016 - 0 . 073 - 0 . 058 - 0 . 047 - 0 . 115 - 0 . 022 - 0 . 105 - 0 . 140
最小 C 7 . 016 5 . 579 7 . 320 6 . 893 6 . 452 6 . 063 8 . 029 6 . 125 7 . 371
设
C1 = C2 = C，
C
=
1- k 2R
［2］
设
（3）
h12 = D tanα1 + i1 - v 2 +Δh1 h21 = D tanα2 + i2 - v 1 +Δh2 代入式（1），式（2）可得
大气折光对测绘工作的影响
【标题】大气折光对测绘工作的影响【摘要】大气折射是测量的主要误差之一，它在很大程度上取决于大气内部结构。
由于气候条件和地理特性，对本地区的高精度测量工作会产生显著地影响。
随着数字化城市及各种测量工作的需要，提高我国测量数据处理水平迫在眉睫，这就要很好研究产生大气折射误差的内在机制与误差和本地区自然条件的相关关系，并找出大区折射误差的修正方法。
【关键字】大气折光、测绘工作、测角、测距【正文】地球大气是一种典型的随机非均匀介质，在地面进行光学观测总要受大气的影响，而大气介质对光传播的影响主要体现在空气中的尘埃的散射作用，关在任意方向上的偏离直线传播。
而根据自然地理学可知道，随着海拔高度的上升，大气柱的重量减少，所以气压随高度升高而降低。
气压随高度变化的实际情况与气温和气压条件有关。
由于热力和动力的原因，在同一水平面上气压的分布是不均匀的。
气压相同的条件下，气柱温度愈高，单位气压高度差愈大，气压垂直梯度愈小。
因此，当空气受热状况有差异时，暖区的气压垂直梯度比冷区小。
在相同气温下，气压愈高，单位气压高度差愈小，气压垂直梯度愈大。
基于这两点，在地面受热较强的暖区，地面气压常比周围低，而高空气压往往比同一海拔高度的邻区高；在地面热量损失较多的冷区，地面气压常比周围高，而高空气压往往比周围低。
所以大气的密度分布不均造成了大气折光。
人类赖以生存的大气，是围绕着整个地球的一个巨大的气体圈层，称为大气圈。
地球大气是伴随这地球的形成过程，经过了一万年的不断更新才演变成今天这个样子，地球演变过程大概可以分为三个阶段：原始大气阶段、次生大气阶段、今日大气阶段大气折光对测绘工作的主要影响在于测角和测边：1、大气折光对水平角的影响水平折光就是在水平方向上空气密度是不均匀的，地面冷热不均形成的空气环流，形成的水平密度梯度，而产生的折光。
大气的温度、湿度、密度、太阳照射方位及地形、地物等因素，对测角的影响主要表现在观测目标成像质量，观测视线的弯曲等方面。
大气折光对测量的影响及采取的措施
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2 2 有 色 矿 山 2000 年
ΔhA
=
δa ρ
·S
若无折光影响的观测高差为 hA , 则带有
折光影响的实际观测高差为 :
h′A = hA - ΔhA
由 B 观测 A (负高差) , 折光影响将使天
顶距观测值减小δb ,高差绝对值减小为 :
ΔhB
=
δb ρ
·S
则带有折光影响的观测高差为 :
h′B = hB - ΔhB
图 2 观测图
结果带来影响 。根据折射定律可知 :
n·sin a = c
(1)
用上式对高差 h 取微分可得 :
d n/ dh = - da/ dh·n·ctg a
(2)
如图 1 ( a) a1 > a′1 , a2 > a′2 , a3 > a′3 , ……,视线弯曲为凸向 ,即 dn/ dh 为负值 。
如图 1 ( b) a1 < a′1 , a2 < a′2 , a3 < a′3 , ……,视线弯曲为凹向 ,即 dn/ dh 为正值 。
(3) 观测视线大气折光对高差的影响 ,随 季节 ,天气 ,地面植被及测量时沿线的温度不 同而变化 ,且有其规律性 。
4 措施
(1) 由于金堆城矿区属山区 ,垂直角较 大 ,边长误差对高差的影响比平地大 ,因此边 长应采取不同时对向观测 。垂直角采取对向 观测 ,提高观测精度 。同时量取仪高 ,镜高 , 对边长进行气压 ,温度改正 ,减小大气折光影 响 ,边长愈长 ,垂直角观测精度要求愈高 。
工程测量中三角高程测量误差分析及解决方法
工程测量中三角高程测量的误差分析及解决方法戚忠中国水利水电第四工程局有限公司测绘中心，青海西宁，邮编810007一引言一直以来，为保证精度，高等级高程测量都采用几何水准的方法。
而在某些特定环境下，几何水准往往会耗费大量的人力、物力，且受地形等条件因素影响较大！鉴于几何水准在某些特定情形下无法进行的问题，探讨如何提高三角高程测量的精度，以保证其测量成果的可行性和可靠性，使得三角高程测量成果足以替代几何水准。
随着高精度全站仪的问世，结合合理的方式、方法，运用三角高程替代几何水准测量是切实可行的。
三角高程代替几何水准可以解决跨河水准及高边坡、危险地段无法进行精密几何水准测量的难题，保障危险地段测量人员和仪器设备的安全，提高了工作效率，降低了测量成本。
二三角高程测量误差分析常见的三角高程测量有单向观测法、中间法和对象观测法，对向观测法可以消除部分误差，故在三角高程测量中采用较为广泛。
对向观测法三角高程测量的高差公式为：(1)式中：D为两点问的距离；a为垂直角;为往返测大气垂直折光系数差；i为仪器高；v为目标高； R为地球曲率半径(6370 km)；为垂线偏差非线性变化量；令。
对式(1)微分，则由误差传播定律可得高差中误差：(2) 由式(2)可知影响三角高程测量精度主要有：1.竖直角（或天顶距）、2.距离、3.仪器高、4.目标高、5.球气差。
第1、2项可以通过试验观测数据分析选择精度合适的仪器及其配套的反光棱镜、温度计、气压表等，我们选择的是徕卡TCA2003及其配套的单棱镜、国产机械通风干湿温度计、盒式气压计；第3、4项，一般要求建立稳定的观测墩和强制对中装置，采用游标卡尺在基座3个方向量取，使3个方向量取的校差小于0.2 mm，并在测前、测后进行2次量测；第5项球气差也就是大气折光差，也是本课题的研究重点。
三减弱大气折光差的方法和措施大气折光差：是电磁波经过大气层时，由于传播路径产生弯曲及传播速度发生变化而引起观测方向或距离的误差。
单向精密三角高程测量中的大气折光改正研究及程序开发
单向精密三角高程测量中的大气折光改正研究及程序开发专业年级测绘工程07学号**********姓名指导教师评阅人二○一一年六月中国南京单向精密三角高程测量中的大气折光改正研究及程序开发一、目的与意义采用高精度全站仪进行施工测量和变形监测已很普遍，但是由于受大气垂直折光的影响，如何有效地进行大气折光改正就成为提高单向精密三角高程测量精度的关键。
根据三角高程测量基本原理，对影响单向精密三角高程测量精度的因素进行分析，根据测站和测点之间的空间关系，探讨大气折光改正的方法和模型，对充分发挥全站仪的作用和减少工作量有较大意义。
二、主要研究内容1、单向精密三角高程测量精度的影响因素分析。
2、探讨大气折光改正的方法和模型。
3、针对具体方法和模型编写计算程序。
5、程序的开发与调试。
三、时间安排第1～2周：收集和阅读有关资料。
第3～4周：VB或MATLAB语言和软件的学习。
第5～10周：研究，编制和调试计算程序。
第11～12周：撰写论文和答辩。
四、参考文献1、胡明城.现代大地测量学的理论及其应用[M]，测绘出版社，2003.2、华锡生，田林亚. 安全监测原理与方法[M]，河海大学出版社，2007.3、邓聚龙.灰色系统理论[M].华中理工大学出版社，1990.4、VB或MATLAB使用手册。
五、仪器设备水准仪、全站仪、微机。
六、上交成果毕业设计论文、计算程序及使用说明。
七、指导教师田林亚，于小涛（研究生）。
八、拟指导人数1人。
摘要本文在介绍三角高程测量基本原理及其精度分析的基础上，讨论单向精密三角高程测量中的大气折光改正问题和折光系数的计算。
大气折光是影响单向精密三角高程测量精度的一项主要因素，其对观测结果的影响必须通过利用折光系数进行折光改正的方式予以消减。
为此，正确认识大气折光影响的规律，减弱或消除大气折光的影响具有重要的意义。
大气折光改正的方法很多，但是高精度的折光系数的确定方法仍在不断探索中。
本文根据三角高程测量基本原理和大气折光改正的基本理论和方法，探讨了大气折光系数K值的确定方法，并对各种观测和计算方法进行了比较分析。
光电测距三角高程在山区测量中的应用
光电测距三角高程在山区测量中的应用筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M光电测距三角高程在山区测量中的应用浙江江南工程建设监理有限公司吴忠利内容提要：本文结合工程实际，根据测量误差基本理论对影响三角高程测量精度的因素如：测距误差、测角误差、大气折光的影响、仪器高与棱镜高的量测误差等进行了分析和探讨，提出了消除或减弱这些误差因素影响的方法。
对于山区高程传递工作具有一定的指导意义。
关键词：光电测距三角高程应用随着公路建设的发展，高架桥、高填筑路堤和公路隧道越来越多。
而公路隧道大多位于深山地区，这里往往山高坡陡，沟壑纵横，高程测量历来是山区外业测量的一项繁重工作。
精确传递高程采用传统的几何水准测量方法，当然是最好的。
但此方法工作量大，作业时间长，有时甚至难以进行，尤其是在植被茂密的林区或灌木丛中，水准测量更加困难。
电子计算技术和光电测距技术的飞速发展和广泛应用，为工程测量提供了新的手段和方法，光电测距三角高程的出现，给山区水准测量带来了新的曙光。
光电测距三角高程具有速度快，作业简单的优点，但通常人们认为也存在着作业方法、精度等一些问题。
本文通过工作中利用全站仪在传递平面坐标的同时，直接用以传递高程的体会，对三角高程测量的误差来源、作业过程中应注意的问题进行了探讨，说明光电测距三角高程在山区测量中的适用性和可行性。
我们知道：三角高程测量是在地球的自然表面进行的。
野外观测时通过量测斜距、垂直角（天顶距）、仪器高和覘标高（棱镜高）后利用公式： )1(2)()1(2×××?+?+×=RCos S K V I Sin S H αα 其中：H、S、α、I、V、分别为高差、斜距、垂直角、仪器筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M高和棱镜高，K 为大气垂直折光系数，R 为地球平均曲率半径对于短程测距而言，垂线偏差和水准面不平行对高差的影响可以不予考虑，坡道弯曲改正也可以忽略不计。
大气折光系数
摘要：根据几年的测量数据统计出岔路河测区夏季垂直大气折光系数的变化，并得到其平均值、同期变化幅度、年变化幅度、同一
地区不同测线的变化幅度，从而为该地区的测量工作和气象地质等研究提供了参考数据。由此，也得出垂直大气折光系数差值对 正反高差较差的影响，随边长的增大而增大，边长较长时必须选用接近实际的垂直大气折光系数。
中数 k 0 . 015 0 . 094 - 0 . 057 0 . 010 - 0 . 051 0 . 036 0 . 002 - 0 . 011 - 0 . 062
最小 ～ 最大变动 k 0 . 100 ～ 0 . 183
7 . 472 0 . 047 7 . 015 8 . 041 7 . 440 8 . 252 0 . 051 - 0 . 052 6 . 214 7 . 026 6 . 645 7 . 374 0 . 152 0 . 042 6 . 150 7 . 138 7 . 043 7 . 768 0 . 102 0 . 010 0 . 051 - 0 . 069 0 . 152 0 . 064 0 . 101 0 . 128 0 . 102 0 . 008
注：垂直角是小组用 J2 级经纬仪在白天、不同时间内观测 6 测回的结果；8 个组表示 8 个小组测得 8 个 C 值、中数 C 是 8 个 C 的平均值；有些对向观测不在同一天；k 由中数 C 算得；*不采用。
表 2 1997 ～ 2003 年岔路河测区夏季大气折光系数统计表
组数 边数 k 最小值 k 最大值 k 中数 k 变动范围
1998 年 7 月 5 个组
1997 年 7 月 6 个组
1997 ～ 2003 年同 一边