專利名稱：測量誤差抵消法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種測量平差方法，特別是一種測量誤差抵消法。
現(xiàn)有的光電測距技術(shù)中，測量平差方法是沿用常規(guī)的直接平差法。在現(xiàn)有技術(shù)文獻中，如《激光測距》(高林奎、宋緯合編，人民鐵道出版社)、《激光在大地測量中的應(yīng)用》(蘇聯(lián)帕里列賓著)、《短程光電測距儀和激光定位及其運用》(清華大學(xué)測量教研室主編)等，對光電測距誤差來源和直接測量平差方法作了介紹。但是，現(xiàn)有測量平差的方法中，存在不足的是，沒有充分發(fā)揮光電測距儀的測距速度快和不受地形條件限制的優(yōu)勢。因此對偶然誤差，未給測距誤差創(chuàng)造呈現(xiàn)規(guī)律性的四項特點的條件。對系統(tǒng)誤差檢測測距儀“基線長度誤差”、檢測測距儀周期誤差的“短基線誤差”、改正水平距離計算中的“高差測定誤差”或“豎直角測定誤差”以及測距經(jīng)緯儀安裝長度的誤差和反光鏡中心至觀測目標(biāo)安裝長度的誤差等。特別是偶然誤差和系統(tǒng)誤差的“剩余誤差”也被忽略了。
本發(fā)明的目的是探討一種用特殊的觀測和改進測量計算方法，提出“測量誤差抵消法”的測量平差方法。使之提高測量外業(yè)功效，提高測距的精度。
本發(fā)明的目的是按下述過程實現(xiàn)的。本發(fā)明的原理是以數(shù)學(xué)理論減法中的“差值”來代表距離的最后平差值。即采用所需要的測段兩端點的觀測數(shù)的差值來代表該段觀測值。如

圖1上的基線AB距離為AB＝MB-MA或BA＝NA-NB整個過程可分為準(zhǔn)備工作、測量外業(yè)、計算工作及運用和精度分析。準(zhǔn)備工作中要檢校儀器設(shè)備精度，并按特殊要求布點與埋石;測量外業(yè)光電測距儀分別架在M、N測站點上，并改變反光鏡鏡方向，分別對準(zhǔn)M、N點。重復(fù)往測各程序和記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。爾后，進行計算工作，運用計算出的各項改正數(shù)進行水平距離改正后的測段值計算，用平均值計算基線長度平差值和往返平均值，爾后用本發(fā)明作最后平差值。
本發(fā)明所涉及的測量誤差抵消方法的積極效果，在于能夠充分發(fā)揮光電測距儀器的特點，有目的地使偶然誤差呈現(xiàn)規(guī)律性的四項特點，便于觀測值取平均值削弱其影響。采取特殊措施和改進測量方法，使系統(tǒng)誤差呈現(xiàn)規(guī)律性，便于加改正數(shù)來消除。本發(fā)明將尚被忽略的幾項誤差，偶然誤差和系統(tǒng)誤差的剩余誤差，在互相相減的“差值”中自行抵消和削弱。從而使測量成果或是值向理論值更推進了一步。
本發(fā)明在某工程項目中得到了局部的驗證。其可靠性測距精度，對于200米距離為±1毫米，1000米為±2毫米，3000米為±4毫米。特殊要求軸線，相對理論值±2毫米，幾何圖形，內(nèi)角可較理論角±2秒，邊長可較理論邊長±2毫米。
下面通過實施例具體描述本發(fā)明。本發(fā)明的過程是這樣的圖1是測量基線AB的測量示圖。
表1是測量誤差抵消法平差計算表。
一、準(zhǔn)備工作1.儀器準(zhǔn)備要求光電測距儀測距精度為±5毫米，經(jīng)緯儀最小讀數(shù)為1秒以及溫度計、氣壓計、濕度計、反光鏡等。
2.儀器的檢校(1)經(jīng)緯儀在測距前應(yīng)嚴(yán)格檢查其三軸誤差;(2)經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸和測距儀光軸平行性的檢驗和校正;(3)檢驗和測定測距儀各項誤差;(4)反光鏡三角架的光學(xué)對中器進行嚴(yán)格的檢校。
3.布點和埋石本發(fā)明要求的布點方法，除與光電測距儀有關(guān)“規(guī)范”規(guī)定相同外，有以下特殊要求，即(1)要求各測點位于同一條直線上，短距離準(zhǔn)直誤差為±2毫米;(2)長基線利用分段測定，但各點在基線上的準(zhǔn)直誤差要求在±2毫米;(3)不分段準(zhǔn)直誤差為±10毫米;(4)各測段尾數(shù)相同，為10米的整倍數(shù);(5)各測點埋設(shè)的埋石，應(yīng)強制歸心。
二、測量外業(yè)圖1是測量基線AB的測量示圖。本發(fā)明的測量外業(yè)步驟1.將光電測距儀架在測站點M上，光學(xué)對中器嚴(yán)格作中和置平;
2.反光鏡三角架，按觀測先后依次分別在A、B、N三點上。有意識地用光學(xué)對中器對準(zhǔn)，經(jīng)緯儀對中的方位和偏中的地方(光學(xué)對中器要求放在10倍上，估讀埋石標(biāo)心0.1為0.015毫米，經(jīng)緯儀對中器與此配套);
3.量光電測距儀高之和反光鏡高i;
4.各段觀測前后各記錄一次溫度、氣壓、濕度讀數(shù)，并記入計算表內(nèi);
5.每測段讀數(shù)20～30次，每10次電子瞄準(zhǔn)一次;
6.各點以與邊同等水準(zhǔn)測量的方法測定標(biāo)志高程，或每段觀測前后，分別用正鏡和倒鏡測定反光鏡中心豎直角;
7.儀器搬到N站，但三角架和基座都不動，只將儀器主機和反光鏡及鏡架移至M等點，改變反光鏡方向，對準(zhǔn)N點即可。重復(fù)往返測各程序。
三.計算工作及運用表1是測量誤差抵消法平差計算表。本發(fā)明的計算工作是外業(yè)資料整理和改正數(shù)計算(對外業(yè)觀測讀數(shù)如發(fā)現(xiàn)粗差，要求返工;如精度超限，要求重測)。
1.溫度和氣壓改正數(shù)的計算△1＝281.7-〔0.387p/(1+0.00366·t)〕式中△1為以毫米計的1公里距離改正值。
t為以度為單位的平均溫度值。
p為毫米水銀柱計的平均氣壓值。
2.濕度改正數(shù)的計算△2＝0.055e/(1+0.00366·t)式中△2為以毫米計的1公里距離上濕度改正數(shù)。
t為以度為單位的平均溫度值。
e為以毫米水銀柱計的水蒸氣壓力。
其中e＝er×es÷100%式中es為以毫米水銀柱計的空氣中水的飽和氣壓值。
er為以百分?jǐn)?shù)表示的相對濕度。
3.加常數(shù)改正數(shù)和乘常數(shù)改正數(shù)加常數(shù)改正數(shù)直接從儀器檢測結(jié)果中得出，由于加常數(shù)與距離無關(guān)。
乘常數(shù)同樣可從儀器檢測結(jié)果中得出。它是以毫米計1公里距離改正數(shù)，所以應(yīng)乘上所測距離方為該距離的改正數(shù)。
4.周期誤差改正數(shù)是從儀器檢測周期誤差的成果表中查取。
5.水平距離的改算D＝D－D(1－cosa)式中D為改正后的斜距，算至0.1毫米。
a為豎直角平均值，并經(jīng)過球氣差改正后角值。
或者
式中△h為測段兩端點高程差。
6.反光鏡偏歪和反光鏡傾斜改正數(shù)反光鏡偏歪改正數(shù)Δd=na(1-cosi)/2]]>·cosi式中n為棱鏡玻璃的折射率。
i為反光鏡偏歪的角度值。
a為棱鏡一條直角邊的長度。
反光鏡傾斜改正數(shù)△D＝e+ds·sina-ecosa式中e為棱鏡角頂A至棱鏡中心S的距離。
d為橫軸至棱鏡中心S的距離。
a為視線傾斜角。
本發(fā)明的運用，是計算基線長度。即基線間距兩端點的，并經(jīng)過誤差改正的水平距離數(shù)值相減，求得的“差值”作為基線長度的平差值。
(1)用水平距離改正后的測段值計算AM＝NM-NABN＝MN-MBBM＝NM-NBAN＝MN-MA(2)用平均值計算基線長度平差值:
(3)往返平均值作最后平差值A(chǔ)B=1/2(
+
)四、精度分析本發(fā)明采取每10次電子瞄準(zhǔn)一次，最少20～30次讀數(shù)，使觀測值中偶然誤差呈現(xiàn)規(guī)律性，具有正、負(fù)誤差機會均等的特點;儀器與反光鏡對中的方位和偏中距離相近，使對中誤差呈現(xiàn)規(guī)律性;搬測站而不動三角架，目的是繼續(xù)保持這種規(guī)律性在返測成果中;觀測值取平均值是削弱偶然誤差的影響;往返平均值取中數(shù)則是進一步削弱偶然誤差的影響，特別是削弱由大氣湍流引起的誤差的影響。其偶然誤差主要指“信噪比引起的誤差”，“對中誤差”和“大氣湍流引起的誤差”，以及高差的誤差或豎直角的誤差。
乘常數(shù)來源于與距離成比例的各種誤差。如“調(diào)制頻率fs誤差”，“真空光速Co誤差”和“大氣折射率ng的誤差”。加乘常數(shù)的目的就是消除這三項誤差的影響。
加常數(shù)來源于光路校準(zhǔn)的剩余誤差，加加常數(shù)就是消除這種誤差的影響。
周期誤差來源于固定串?dāng)_信號的影響，可以加周期誤差改正數(shù)來消除它的影響。
反光鏡傾斜誤差是由于視準(zhǔn)軸傾斜引起水平距離誤差。反光鏡偏歪誤差是由于反光鏡的前面不與視準(zhǔn)軸垂直，引起反光鏡內(nèi)部光程的變化，而引起測距誤差。其兩項誤差可加改正數(shù)來消除。
儀器的系統(tǒng)誤差調(diào)制頻率fs的誤差，真空光速Co的誤差，大氣折射率ng的誤差，光路校準(zhǔn)的剩余誤差，周期誤差等，在檢測過程中都受到相位差測定誤差的控制。所以削弱上述誤差也就是削弱了測相誤差的影響。
本發(fā)明就是在取觀測值平均值削弱偶然誤差，加改正數(shù)削弱儀器系統(tǒng)誤差的基礎(chǔ)上，由于觀測條件使偶然誤差有正、負(fù)誤差機會均等的特點。其剩余誤差可根據(jù)數(shù)學(xué)中的“差值”原理，可以互相抵消;由于觀測方法、布點措施和儀器內(nèi)在因素，儀器的系統(tǒng)誤差在各測段觀測值中符號相同，其剩余誤差同樣可以互相抵消。檢測光電測距儀的長短基線誤差的影響，在每測段觀測值中是相同的。根據(jù)“差值”原理也可互相抵消，測距經(jīng)緯儀安裝長度常數(shù)誤差，反光鏡中心至照準(zhǔn)目標(biāo)長度誤差在各段測距中的影響，符號相同可以削弱，各測站高差測定誤差豎直角測誤差在各段測距的影響，在“差值”取平均中抵消，在差值中削弱。因此，本發(fā)明在光電測距中有很大意義，可以成為高精度測距的重要方法。因而取代銦鋼尺丈量精密基線、軸線，充分顯示了光電測距的優(yōu)越性。
權(quán)利要求
1.一種測量誤差抵消方法，首先儀器檢校、布點與埋后進行測量外業(yè)和計算得到平差值，其特征在于測量外業(yè)時所用基線準(zhǔn)直觀測觀測值，將測量觀測數(shù)據(jù)進行改正數(shù)計算，待誤差改正后，經(jīng)“差值”處理為最后平差值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于測站點位于同一條直線上，短距離準(zhǔn)直誤差允許為±2毫米，長基線分段測定，準(zhǔn)直誤差為±2毫米，不分段準(zhǔn)直誤差為±10毫米，各測段尾數(shù)相同，為10米的整倍數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的方法，其特征在于測量外業(yè)的全過程，特別是每測段讀數(shù)為20～30次，每10次電子瞄準(zhǔn)一次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于外業(yè)資料整理和改正數(shù)的計算，特別是測段兩端點觀測數(shù)的“差值”，經(jīng)誤差改正為測距的平差值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量平差方法。特別是一種測量誤差抵消的方法。
文檔編號G01C3/00GK1038879SQ89103630
公開日1990年1月17日 申請日期1989年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月24日
發(fā)明者何備景 申請人:何備景