氣壓高程測量是高程測量的一種,是根據大氣壓力隨高程變化的規律,用氣壓計測定兩點的氣壓差推算高差的方法。
基本介紹
- 中文名:氣壓高程測量
- 外文名:barometric height measurement;barometric leveling
- 優點:使用方便、經濟、迅速
- 缺點:低精度的高程測量
- 根據:大氣壓力隨高程變化的規律
- 儀器:空盒氣壓計和水銀氣壓計
特徵,原理,誤差分析及修正,原理性誤差,外界環境影響產生的誤差,感測器誤差,高程測量簡介,
特徵
氣壓高程測量是一種低精度高程差測量方法。即根據大氣壓力隨高程變化的規律,用氣壓計進行高程測量的一種方法。由於大氣壓力受氣象變化的影響較大,因此氣壓高程測量的精度遠低於水準測量和三角高程測量的精度。主要用於低精度的高程測量。但它的優點是使用方便、經濟、迅速;不需要點與點之間通視,也不需要點與點間有較平緩的地勢就可直接測定二點的高差,或點的高程;一般說它也不受高程限制。通常用空盒氣壓計和水銀氣壓計,前者便於攜帶,多用於野外作業,後者常用於固定測站或檢驗前者。
原理
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麵點上,產生了不同的大氣壓力,這種壓力在總的趨向上來說是隨著地麵點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 ,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。一般氣壓計讀數精度可達0.1毫米水銀柱,約相當於1米的高差。由於大氣壓力受氣象變化的影響較大,氣壓高程測量精度低於水準測量和三角高程測量,主要用於高差較大的丘陵地和山區的勘測工作。
誤差分析及修正
原理性誤差
利用氣壓測高程,其主要的理論依據在假設大氣為理想氣體,並且大氣溫度不隨高度變化而變化的條件下才成立。並且在符合國際標準大氣各項規定的前提下才能成立的。俗話也說“天有不測風雲”,這表明氣象數據的變化是隨機的,有很多偶然的因素在裡面,實際的大氣條件是很難完全符合標準大氣的各項規定的,理想條件與實際環境之間存在的差異,必然導致計算出的高度數據會有誤差。修正氣壓高度模型可減少原理性誤差。
外界環境影響產生的誤差
大氣的壓力、溫度、密度三者緊密相關。任何1個參數的改變,勢必會導致其他參數的變化。同一高度上,在不同的時間,其氣壓值也是波動的。氣壓的變化與氣溫的變化具有明顯的相關性,整體趨勢是氣溫升高,氣壓降低;氣溫降低,氣壓升高。單位體積內的空氣密度是影響氣壓的另一個重要因素,如果空氣的溫度高,則單位體積內的空氣密度就會小,質量就小,壓力自然變小,溫度低則反之。此外,氣壓數據具有隨機性。氣壓值的變化曲線,氣壓的波動較大,相鄰的日均氣壓之間沒有必然的聯繫,但同一地點的氣壓數據變化則具有明顯的周期性。綜合分析,由於外界環境的影響,測量所得的氣壓值是變化的,計算出的高度數據也必然是波動的。為了最大限度的消除環境對測量的影響,可行的方案是利用待測點附近的已知高度點的溫度、氣壓數據對測量值進行修正。
感測器誤差
氣壓感測器是將大氣壓轉換成與氣壓線性相關的電信號,也就是感測器輸出的電壓與大氣壓成比例,再通過放大電路放大,模數轉換電路的轉換,最後輸出,從氣壓的測量到結果的輸出,整個過程都會產生誤差,這就是感測器誤差。測量過程中不可避免的會產生噪聲干擾,要濾除干擾噪聲,就需要運用濾波技術。
高程測量簡介
確定地麵點高程的測量工作,稱為高程測量。地面上一點的高程一般是指這點沿鉛垂線方向到大地水準面的距離,又稱海拔或絕對高程,以H表示。
高程測量是確定地麵點高程的測量。有水準測量、三角高程測量和氣壓高程測量等。偶爾也採用流體靜力水準測量方法,主要用於越過海峽傳遞高程。水準測量和三角高程測量主要用於各種等級的高程控制網,以滿足各種比例尺地形測圖和工程測圖。氣壓高程測量是低精度的高程測量,常用於地理野外考察等。
水準測量是測定兩點間高差的主要方法,也是最精密的方法,主要用於建立國家或地區的高程控制網。除了國家等級的水準測量之外,還有普通水準測量。它採用精度較低的儀器(水準儀),測算手續也比較簡單,廣泛用於國家等級的水準網內的加密,或獨立地建立測圖和一般工程施工的高程控制網,以及用於線路水準和面水準的測量工作。
三角高程測量是確定兩點間高差的簡便方法,不受地形條件限制,傳遞高程迅速,但精度低於水準測量。主要用於傳算大地點高程。在山區或地形起伏較大的地區測定地麵點高程時,採用水準測量進行高程測量一般難以進行,故實際工作中常採用三角高程測量的方法施測。三角點的高程主要是作為各種比例尺測圖的高程控制的一部分。一般都是在一定密度的水準網控制下,用三角高程測量的方法測定三角點的高程。