專利名稱：測量誤差抵消法的制作方法
技術領域：
本發明公開一種測量平差方法，特別是一種測量誤差抵消法。
現有的光電測距技術中，測量平差方法是沿用常規的直接平差法。在現有技術文獻中，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用》(蘇聯帕里列賓著)、《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，現有測量平差的方法中，存在不足的是，沒有充分發揮光電測距儀的測距速度快和不受地形條件限制的優勢。因此對偶然誤差，未給測距誤差創造呈現規律性的四項特點的條件。對系統誤差檢測測距儀“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”以及測距經緯儀安裝長度的誤差和反光鏡中心至觀測目標安裝長度的誤差等。特別是偶然誤差和系統誤差的“剩余誤差”也被忽略了。
本發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。使之提高測量外業功效，提高測距的精度。
本發明的目的是按下述過程實現的。本發明的原理是以數學理論減法中的“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整個過程可分為準備工作、測量外業、計算工作及運用和精度分析。準備工作中要檢校儀器設備精度，并按特殊要求布點與埋石;測量外業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M、N點。重復往測各程序和記錄有關數據。爾后，進行計算工作，運用計算出的各項改正數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，爾后用本發明作最后平差值。
本發明所涉及的測量誤差抵消方法的積極效果，在于能夠充分發揮光電測距儀器的特點，有目的地使偶然誤差呈現規律性的四項特點，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，使系統誤差呈現規律性，便于加改正數來消除。本發明將尚被忽略的幾項誤差，偶然誤差和系統誤差的剩余誤差，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明。本發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、準備工作1.儀器準備要求光電測距儀測距精度為±5毫米，經緯儀最小讀數為1秒以及溫度計、氣壓計、濕度計、反光鏡等。
2.儀器的檢校(1)經緯儀在測距前應嚴格檢查其三軸誤差;(2)經緯儀的視準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對中器進行嚴格的檢校。
3.布點和埋石本發明要求的布點方法，除與光電測距儀有關“規范”規定相同外，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直誤差要求在±2毫米;(3)不分段準直誤差為±10毫米;(4)各測段尾數相同，為10米的整倍數;(5)各測點埋設的埋石，應強制歸心。
二、測量外業圖1是測量基線AB的測量示圖。本發明的測量外業步驟1.將光電測距儀架在測站點M上，光學對中器嚴格作中和置平;
2.反光鏡三角架，按觀測先后依次分別在A、B、N三點上。有意識地用光學對中器對準，經緯儀對中的方位和偏中的地方(光學對中器要求放在10倍上，估讀埋石標心0.1為0.015毫米，經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，并記入計算表內;
5.每測段讀數20～30次，每10次電子瞄準一次;
6.各點以與邊同等水準測量的方法測定標志高程，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N點即可。重復往返測各程序。
三.計算工作及運用表1是測量誤差抵消法平差計算表。本發明的計算工作是外業資料整理和改正數計算(對外業觀測讀數如發現粗差，要求返工;如精度超限，要求重測)。
1.溫度和氣壓改正數的計算△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。
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為以百分數表示的相對濕度。
3.加常數改正數和乘常數改正數加常數改正數直接從儀器檢測結果中得出，由于加常數與距離無關。
乘常數同樣可從儀器檢測結果中得出。它是以毫米計1公里距離改正數，所以應乘上所測距離方為該距離的改正數。
4.周期誤差改正數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反光鏡偏歪改正數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△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。
本發明的運用，是計算基線長度。即基線間距兩端點的，并經過誤差改正的水平距離數值相減，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AB=1/2(
+
)四、精度分析本發明采取每10次電子瞄準一次，最少20～30次讀數，使觀測值中偶然誤差呈現規律性，具有正、負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，使對中誤差呈現規律性;搬測站而不動三角架，目的是繼續保持這種規律性在返測成果中;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。
乘常數來源于與距離成比例的各種誤差。如“調制頻率fs誤差”，“真空光速Co誤差”和“大氣折射率ng的誤差”。加乘常數的目的就是消除這三項誤差的影響。
加常數來源于光路校準的剩余誤差，加加常數就是消除這種誤差的影響。
周期誤差來源于固定串擾信號的影響，可以加周期誤差改正數來消除它的影響。
反光鏡傾斜誤差是由于視準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軸垂直，引起反光鏡內部光程的變化，而引起測距誤差。其兩項誤差可加改正數來消除。
儀器的系統誤差調制頻率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。
本發明就是在取觀測值平均值削弱偶然誤差，加改正數削弱儀器系統誤差的基礎上，由于觀測條件使偶然誤差有正、負誤差機會均等的特點。其剩余誤差可根據數學中的“差值”原理，可以互相抵消;由于觀測方法、布點措施和儀器內在因素，儀器的系統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“差值”原理也可互相抵消，測距經緯儀安裝長度常數誤差，反光鏡中心至照準目標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越性。
權利要求
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和計算得到平差值，其特征在于測量外業時所用基線準直觀測觀測值，將測量觀測數據進行改正數計算，待誤差改正后，經“差值”處理為最后平差值。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于測站點位于同一條直線上，短距離準直誤差允許為±2毫米，長基線分段測定，準直誤差為±2毫米，不分段準直誤差為±10毫米，各測段尾數相同，為10米的整倍數。
3.根據權力要求1所述的方法，其特征在于測量外業的全過程，特別是每測段讀數為20～30次，每10次電子瞄準一次。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于外業資料整理和改正數的計算，特別是測段兩端點觀測數的“差值”，經誤差改正為測距的平差值。
全文摘要
本發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 優先權日1989年5月24日
發明者何備景 申請人:何備景