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464测绘科技信息交流论文集

全站仪气象改正公式及气象元素测量精度对距离的影响

姚辉，陈夙颖

（贵州省第一测绘院）

摘要：介绍了全站仪的气象改正公式，推导出一般测量仪器的气象改正公式；根据生产中应用情况，介绍气象改正公式取项不同时对距离值的影响；介绍了气象元素的测量精度对距离值精度的影响。

关键词：全站仪；气象改正公式；折射率；气象元素；距离；精度

1气象改正公式

电磁波测距，就是利用电磁波作为载波和调制波进行长度测量。其基本公式为：

（1）

式中：

D——所测距离，m；

V——电磁波在大气中的传播速度，（m/s）；

V0——真空中的光速值，V0=299792458±1.2（m/s）；

T——电磁波在所测距离上一次往返传播的时间，s；

n——作业时气象条件下实际的群折射率。

由于在计算载波波长时，采用的是标准大气状况下的大气折射系数n0，而实际测距时，大气折射系数为n，所以必须加气象改正数△Dn，对（1）进行微分：

设由观测所得到的距离为D，改正后的距离为D，则有D=D+ΔDnΔDn=D?D取Δn=n?n0，因n≈1，式（2）可写为：

上式即为气象修正值的计算公式。式中：△Dn——气象修正值，m；

n0——仪器气象参考点上的群折射率。

根据国际大地测量与地球物理学联合会

（IUGG）第16届年会决议，标准大气条件（t=00C、P=760mmHg、e=0mmHg）下光的群折射率ng，由巴雷尔-西尔（Barrell-Sears）给出，其计算公式为：

式中：

λ——真空中光波的有效波长，μm。

在作业时实际气象条件下的群折射率n的计算公式为：

式中：

α——空气膨胀系数(α=1/273.16）；ng——标准大气条件下光的群折射率；P——大气压力，mmHg；

e——水蒸气压力(大气湿度)，mmHg；t——空气的干温，0C。

水蒸气压力e的计算公式为：

1.1温度在-100C~+500C，湿球未结冰情况下：

e=e?0.000662(t?t)(1+0.001146t)P（6）

e=6.107×10a（7）

（8）

1.2温度在+100C~-150C，湿球结冰情况下（不测湿温）：

作者简介：姚辉，高级工程师，主要从事测绘产品的生产及测绘新技术的应用。E-mail:CSYYH123@126.com

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e=0.00068×t2+0.11177×t+0.21981+0.00294×P（9）

1.3在上面两种情况下：

E=10x

h=×100%

（10）

（11）

（12）

式中：

t’——空气的湿温，0C；

E——饱和水蒸气压力，mmHg；

h——相对湿度，%。

由于通常情况下，P及e以mb为单位，而1mmHg=1.33322mb，式(1.5）可写为：

2一般测量仪器气象改正公式的推导

以徕卡系列全站仪为例。

2.1对于徕卡TPS100/1000/2000/5000、TCA1800/2003系列全站仪，其载波波长和仪器气象参考点为：

λ=0.85μm,P=760mmHg=1013.2473mb,t=120C,t=8.30C,h=60%

将上面数值代入（4）、（6）~(8)、（13），可计算出：

n0ng=1+281.77×10

n

0

ng

=1+294.50×10?6

再将n0、ng代入（1.13）得：

参照（10）~(12)，上式可写为：

2.2对于徕卡TPS300/400/1100系列全站仪：

（1）红外载波测距（IR模式），其载波波长和仪器气象参考点为：

λ=0.78μm,P=760mmHg=1013.2473mb,t=120C,t=8.30C,h=60%

同理可得：

n0ng=1+283.04×10

n

0

ng

=1+295.82×10?6

（2）、激光载波测距（RL模式），其载波波长同理可得：和仪器气象参