氣壓高程測(cè)量誤差分析及修正

氣壓高程測(cè)量原理性誤差

利用氣壓測(cè)高程，其主要的理論依據(jù)在假設(shè)大氣為理想氣體，并且大氣溫度不隨高度變化而變化的條件下才成立。并且在符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣各項(xiàng)規(guī)定的前提下才能成立的。俗話也說(shuō)“天有不測(cè)風(fēng)云”，這表明氣象數(shù)據(jù)的變化是隨機(jī)的，有很多偶然的因素在里面，實(shí)際的大氣條件是很難完全符合標(biāo)準(zhǔn)大氣的各項(xiàng)規(guī)定的，理想條件與實(shí)際環(huán)境之間存在的差異，必然導(dǎo)致計(jì)算出的高度數(shù)據(jù)會(huì)有誤差 。修正氣壓高度模型可減少原理性誤差。

氣壓高程測(cè)量外界環(huán)境影響產(chǎn)生的誤差

大氣的壓力、溫度、密度三者緊密相關(guān)。任何1個(gè)參數(shù)的改變，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致其他參數(shù)的變化。同一高度上，在不同的時(shí)間，其氣壓值也是波動(dòng)的。氣壓的變化與氣溫的變化具有明顯的相關(guān)性，整體趨勢(shì)是氣溫升高，氣壓降低；氣溫降低，氣壓升高。單位體積內(nèi)的空氣密度是影響氣壓的另一個(gè)重要因素，如果空氣的溫度高，則單位體積內(nèi)的空氣密度就會(huì)小，質(zhì)量就小，壓力自然變小，溫度低則反之。此外，氣壓數(shù)據(jù)具有隨機(jī)性。氣壓值的變化曲線，氣壓的波動(dòng)較大，相鄰的日均氣壓之間沒(méi)有必然的聯(lián)系，但同一地點(diǎn)的氣壓數(shù)據(jù)變化則具有明顯的周期性。綜合分析，由于外界環(huán)境的影響，測(cè)量所得的氣壓值是變化的，計(jì)算出的高度數(shù)據(jù)也必然是波動(dòng)的 。為了最大限度的消除環(huán)境對(duì)測(cè)量的影響，可行的方案是利用待測(cè)點(diǎn)附近的已知高度點(diǎn)的溫度、氣壓數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正。

氣壓高程測(cè)量傳感器誤差

氣壓傳感器是將大氣壓轉(zhuǎn)換成與氣壓線性相關(guān)的電信號(hào)，也就是傳感器輸出的電壓與大氣壓成比例，再通過(guò)放大電路放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換，最后輸出，從氣壓的測(cè)量到結(jié)果的輸出，整個(gè)過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生誤差，這就是傳感器誤差 。測(cè)量過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生噪聲干擾，要濾除干擾噪聲，就需要運(yùn)用濾波技術(shù)。

地球外部空間的大氣受著地面上各種物理要素（如氣壓、熱、重力、濕度等）的作用，因而在不同高程的地面點(diǎn)上，產(chǎn)生了不同的大氣壓力，這種壓力在總的趨向上來(lái)說(shuō)是隨著地面點(diǎn)高程的增高而逐漸變小的 。

大氣壓力常以水銀柱高度表示，溫度為0℃時(shí) ，在緯度45°處的平均海面上大氣平均壓力約為760毫米水銀柱。 每升高約11米，大氣壓力減少1毫米水銀柱。一般氣壓計(jì)讀數(shù)精度可達(dá)0.1毫米水銀柱，約相當(dāng)于1米的高差。由于大氣壓力受氣象變化的影響較大，氣壓高程測(cè)量精度低于水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量，主要用于高差較大的丘陵地和山區(qū)的勘測(cè)工作 。

氣壓高程測(cè)量是一種低精度高程差測(cè)量方法。即根據(jù)大氣壓力隨高程變化的規(guī)律，用氣壓計(jì)進(jìn)行高程測(cè)量的一種方法。由于大氣壓力受氣象變化的影響較大，因此氣壓高程測(cè)量的精度遠(yuǎn)低于水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量的精度。主要用于低精度的高程測(cè)量。但它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便、經(jīng)濟(jì)、迅速 ；不需要點(diǎn)與點(diǎn)之間通視，也不需要點(diǎn)與點(diǎn)間有較平緩的地勢(shì)就可直接測(cè)定二點(diǎn)的高差，或點(diǎn)的高程；一般說(shuō)它也不受高程限制 。通常用空盒氣壓計(jì)和水銀氣壓計(jì)，前者便于攜帶，多用于野外作業(yè)，后者常用于固定測(cè)站或檢驗(yàn)前者。

確定地面點(diǎn)高程的測(cè)量工作，稱為高程測(cè)量。地面上一點(diǎn)的高程一般是指這點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離，又稱海拔或絕對(duì)高程，以H表示。

高程測(cè)量是確定地面點(diǎn)高程的測(cè)量。有水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量和氣壓高程測(cè)量等。偶爾也采用流體靜力水準(zhǔn)測(cè)量方法，主要用于越過(guò)海峽傳遞高程。水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量主要用于各種等級(jí)的高程控制網(wǎng)，以滿足各種比例尺地形測(cè)圖和工程測(cè)圖。氣壓高程測(cè)量是低精度的高程測(cè)量，常用于地理野外考察等 。

水準(zhǔn)測(cè)量是測(cè)定兩點(diǎn)間高差的主要方法，也是最精密的方法，主要用于建立國(guó)家或地區(qū)的高程控制網(wǎng)。除了國(guó)家等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量之外，還有普通水準(zhǔn)測(cè)量。它采用精度較低的儀器（水準(zhǔn)儀），測(cè)算手續(xù)也比較簡(jiǎn)單，廣泛用于國(guó)家等級(jí)的水準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)的加密，或獨(dú)立地建立測(cè)圖和一般工程施工的高程控制網(wǎng)，以及用于線路水準(zhǔn)和面水準(zhǔn)的測(cè)量工作。

三角高程測(cè)量是確定兩點(diǎn)間高差的簡(jiǎn)便方法，不受地形條件限制，傳遞高程迅速，但精度低于水準(zhǔn)測(cè)量。主要用于傳算大地點(diǎn)高程。在山區(qū)或地形起伏較大的地區(qū)測(cè)定地面點(diǎn)高程時(shí)，采用水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行高程測(cè)量一般難以進(jìn)行，故實(shí)際工作中常采用三角高程測(cè)量的方法施測(cè)。三角點(diǎn)的高程主要是作為各種比例尺測(cè)圖的高程控制的一部分。一般都是在一定密度的水準(zhǔn)網(wǎng)控制下，用三角高程測(cè)量的方法測(cè)定三角點(diǎn)的高程。2100433B

導(dǎo)入高程測(cè)量，就是把地面坐標(biāo)系統(tǒng)的高程，經(jīng)過(guò)平硐、斜井或立井，傳遞到井下的高程起始點(diǎn)上。所以，又稱高程聯(lián)系測(cè)量。導(dǎo)入高程測(cè)量的方法，隨開(kāi)拓的方式不同而分為：通過(guò)平硐導(dǎo)入高程，可以用一般并下幾何水準(zhǔn)測(cè)量來(lái)完成，其測(cè)量方法和精度要求，與并下Ⅰ級(jí)水準(zhǔn)相同；通過(guò)斜井導(dǎo)入高程，可采用三角高程測(cè)量來(lái)完成。其測(cè)量方法和精度要求，與并下基本控制導(dǎo)線三角高程測(cè)量相同；通過(guò)立井導(dǎo)入高程，采用一些專門的方法來(lái)完成。

高程測(cè)量（height determination） 確定地面點(diǎn)高程的測(cè)量工作。一點(diǎn)的高程一般是指這點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離，又稱海拔或絕對(duì)高程。測(cè)量高程通常采用的方法有：水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量和氣壓高程測(cè)量。 偶爾也采用的流體靜力水準(zhǔn)測(cè)量方法，主要用于越過(guò)海峽傳遞高程。例如歐洲水準(zhǔn)網(wǎng)中，包括英法之間，以及丹麥和瑞典之間的流體靜力水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)路線。

①水準(zhǔn)測(cè)量是測(cè)定兩點(diǎn)間高差的主要方法，也是最精密的方法，主要用于建立國(guó)家或地區(qū)的高程控制網(wǎng)。

②三角高程測(cè)量是確定兩點(diǎn)間高差的簡(jiǎn)便方法，不受地形條件限制，傳遞高程迅速，但精度低于水準(zhǔn)測(cè)量。主要用于傳算大地點(diǎn)高程。

③氣壓高程測(cè)量是根據(jù)大氣壓力隨高度變化的規(guī)律，用氣壓計(jì)測(cè)定兩點(diǎn)的氣壓差，推算高程的方法。

精度低于水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量，主要用于丘陵地和山區(qū)的勘測(cè)工作。 2100433B