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基于高原气候的近地测量中大气折射影响的研究

左虎  
【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。高原独特的气候条件和地理特性,对本地区的高精度测量更会产生显著的影响。随着高原地区建设工程的大发展,提高我国像青藏高原这种特殊地区的测量数据处理水平迫在眉睫。这就需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,并找出针对高原地区的大气折射误差修正方法。 本文指出了高原气候地区近地测量中大气折射的特性,概述了地球大气基本性质和主导状态,以及气象要素变化规律。利用湍流传递模型,结合对流层大气折射修正的实际运用,严密推导了折射系数、折光角、折光曲率等折光公式。本文的折光公式不同于以前一成不变的折光公式,根据接近地面的程度将其分成三个区域分开处理,以至于折光影响可以精确的描述。以前折光公式中的温度梯度一般都采用在不同高度上测定温度计算得出,这在有些测区实现起来十分困难,并会有温度.高度模型误差。本文的温度梯度基于湍流传递模型推导得出,综合考虑了多种气象参数,比如:普热通量、云量、地面潮湿度、视线离地面高度等,这使得折光公式更能贴切地反映出多变的高原气候折光影响。然后,介绍了电磁波测距的基本原理,并详细地推导了基于各种测距仪器在电磁波测距中的大气改正公式,即气象改正公式和波道曲率改正公式。另外,分析了大气对水平角、垂直角和精密水准观测的影响机制,并提出了消除或减弱大气折射影响的相关措施。结合二郎山隧道工程项目采集的数据进行了详细的分析,根据作业时间的当地气候对未测定的气象参数进行了估计,并使用湍流传递模型的折光公式和电磁波测距大气折光改正公式,对测量结果进行了大气修正,但是修正结果并不理想。最后,对修正结果不理想可能产生的原因做了详细分析,并针对湍流传递模型用于推导高原气候地区的折光公式,提出了今后需进一步研究的问题。


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