高空风的测量课件.pptxVIP

高空风的测量;＆9.1概述;＆9.2单经纬仪测风原理;＆9.2单经纬仪测风原理;＆9.2单经纬仪测风原理;tn-1~tn时间段内的平均风向，则：;其中：;2.风速的计算：

风速是单位时间内空气水平位移的距离。;＆9.3双经纬仪测风;＆9.3双经纬仪测风;AP为自A点经纬仪仰视气球的瞄准线，APA是水平线，为AP在A点所在水平面上的投影线，A′PB就是AP在B点所在水平面上的投影线。由图显然有，A′PB=APA，这是气球投影点距观测点A的水平距离。

表示投影点距观测点A′和B的水平距离。?

?、?和?、?可由A、B两点的经纬仪仰角和方位角观测得出。

在平面三角形?A′BPB中，设?A′PBB=?，则有

?+?+?=180°，?=180°—（?+?），根据正弦定理：

;同理可得到PB对B站的水平距离：;由上式可见，由两架经纬仪观测同一气球，得出其方位、

仰角（?、?、?、?）后，将其数值及其基线长度b代入公

式（9.15)和(9.16)，即可计算出两站此时的气球高度。;（9.17);（9.17);注意互换方位：

在双经纬仪测风时，A、B两站经纬仪架设固定、调好水平后，要互相瞄准对方，当B站经纬仪对准A站经纬仪时，调整B站方位盘刻度，使其读数为0°；A站对准B站经纬仪时，将方位盘刻度调整为180°。

互对方位后，利用两站的观测数据求气球高度时，可以直接将经纬仪方位角读数代入公式计算。

下面分别将气球投影点在基线（南——北方向）的上方（东）和投影点在基线的下方（西）的情况说明如下：;以基线为南北方向，说明基线对方位;当气球投影点在基线下方（西面）PB点时，则有：;可见，两站互对方位后，无论气球投影点在什么位置，都可以将两

站经纬仪的方位角读数?′、?′直接代替?、?代入公式（9.15)和(9.16)，

计算气球高度。

因为气球高度一般为正值，所以取三角函数的绝对值公式中的?角

也可以用|?′—?′|代入，因此，水平投影法计算球高的公式可以写成

如下一般形式：;由公式（9.18)和（9.19)可以推导出球高计算的相对误差

?H?、?H?的公式：;这相当于测风气球的位置在基线所在的垂直面附近，

或距其非常远的情形。图示;的投影点；APA与AP′A是在A点所在水平面上的水平线，BPB与BP′B是在B点所在水平面上的水平线；AP′及BP′是视线AP及BP在垂直面上的投影。

自A点观测P的仰角为?、P′的仰角为?′；自B点观测P的仰角为?、P′的仰角为?′。

;从上图的基线垂直面上的投影图可看出（画基线垂直面上的投影图），

气球距A点的高度H?=P′P′A=PPA，距B点的高度H?=P′P′B=PPB；

AB之间的长度用C表示，自B点视A的仰角以?表示，显然，

?P′AAB等于?。

;下面找出δ′?′与?、?、?、?的关系;因为;利用（9.24)和（9.25)式可计算?′和?′，式中?、

?、?、?都可由经纬仪测得。有了?′和?′的数值，即

可由（9.22)、（9.23)计算气球高度。;当气球投影点在A站外侧时，如图所示;当气球投影点在B站外侧时，如图所示;垂直面投影法计算球高公式概述;五、测风基线的选择;为了控制气球在大气中的飞行状态，需要

研究气球在大气中的动力学性质。;1、作用在气球上的力;定义净举力A为气球所受浮力于重力之差：;式中r为气球半径;CD为比阻系数;CD是雷诺数Re的函数：;2、气球升速公式;如果取一薄层大气，CD,r,R,ρ取为常数，取初条件z=0时，w=0,（9.36)式的解为：

;实际上，在气球上升过程中很快w将趋近于w?，如果要求达到

0.98w?的高度是多少米；则有：;如果要求达到0.99w?的高度是多少米；则有：;可见，气球释放后上升0.97米就达到常风速值的

0.98，上升1.17米达到常风速值的0.99，因而，可以

认为气球在释放之后很快就按下式的计算值上升：;应用（9.39）式计算气球的升速很不方便，因为在上升过程中气球不断膨胀，r是变化的。;因此，我们控制球重及净举力，就可改变球的升速。

在净举力及球重不变时，空气密度越小，升速越大，因而，气球的升速随高度会稍有增大。;在P0=760mmHg,T0=20C,ρ0=1.205kg/m3时的ω0为标准密度时的升速w0;如果令b1=b/ρ01/6，取A,E单位为克，w为米