淺談高海拔地區(qū)大氣壓強與溫度對全站儀測量誤差的影響

朱 眾 ，李宏亮 ，周曉璽

（1.貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550000；2.貴州高速公路集團有限公司，貴州貴陽 550000）

1 施工區(qū)域的氣候概況

杭瑞高速公路畢節(jié)至都格段T17標(biāo)位于貴州省六盤水市境內(nèi)，屬于中國西南部高原山地區(qū)域，平均海拔在1 300 m左右，地勢起伏大，受大氣環(huán)流及地形影響，氣候呈多樣性，“一山分四季，十里不同天”，氣候極不穩(wěn)定，災(zāi)害性天氣種類多。該區(qū)域全年最冷月（12-1月）-5℃～0℃ ，最熱月（7-8月）25℃～35℃，局部地區(qū)達到40℃，太陽紫外線輻射極強，全年日照時間較短。

2 溫度對測量誤差的影響

對該標(biāo)段崔家坡大橋左幅5-1墩柱測設(shè)時，發(fā)現(xiàn)在相同氣壓、不同時間段的溫度對同一距離段測定數(shù)據(jù)存在異常，以下就現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)進行分析，如表1所列（設(shè)定氣壓860 mbar，實際溫度12℃，距離標(biāo)準(zhǔn)值為457.845 m）。

表1 溫度對測量誤差的影響一覽表

從表1可知，溫度對測距的影響有著顯著的規(guī)律，基本呈線性遞增趨勢，隨著溫度的增加，觀測值隨之增加，當(dāng)溫度降低時，觀測值隨之減小，試驗表明溫差越大，誤差越大。

3 大氣壓強對測量誤差的影響

通過對現(xiàn)場同一溫度設(shè)定，不同時間段的氣壓，對同一距離進行測設(shè)，試驗數(shù)據(jù)如表2所列（設(shè)定溫度12℃，實際氣壓860 mbar，距離標(biāo)準(zhǔn)值457.845 m）。

表2 氣壓對測量誤差的影響一覽表

從表2可知，當(dāng)實際氣壓值比設(shè)定氣壓值小時，所測得的距離比標(biāo)準(zhǔn)值大，當(dāng)實際氣壓值比設(shè)定大時，測得值比實際值要小，當(dāng)實際值接近1 000 mbar時，所測值偏差有所縮小，即在高海拔地區(qū)氣壓值對測量誤差的影響較大，在低海拔平緩地區(qū)，氣壓值對誤差的影響相對較小。

4 對溫度、大氣壓強產(chǎn)生的誤差進行數(shù)據(jù)分析

通過對不同時間段的大氣壓強、溫度進行整體分析，如表3所列（取設(shè)定氣壓、溫度分別為12℃及 1 013.25 mbar）。

從表3可知，隨著距離的增加，差值也隨之增加，與此同時相對誤差緩慢地降低，且時間在14：30左右所測得要比其他時間段的高，說明在同一設(shè)定距離下溫度對測距的影響較大，當(dāng)距離增加到800 m時，相對誤差有緩慢增高的趨勢。

5 理論計算

5.1 氣象改正

注：該項試驗所測得數(shù)據(jù)均采用徠卡TPS1201+全站儀。

用于紅外EDM的公式：

表3 氣壓與溫度對測量誤差的數(shù)據(jù)分析一覽表

式中：ΔD1——大氣改正，ppm；

P——氣壓，mbar；

t——大氣溫度，℃；

h——相對濕度，%；

a——空氣膨脹系數(shù)，1/273.15；

x——(7.5×t/(237.3+t))+0.7857。

儀器參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值：

氣壓P為1 013.25 mbar；

氣溫t為12℃；

空氣相對濕度為60%。

5.2 計算

（1）假定外界大氣壓為1 000 mbar，氣溫為12℃，距離為800 m，則氣象改正為：

ΔD1=283.05-[291.96/1.044-0.002]=3.397故改正值為：ΔD1=3.397×0.8=2.717（mm）

（2）假定外界大氣壓為600 mbar，氣溫為12℃,距離為800 m，則氣象改正為：

ΔD1=283.05-[233.568/1.044-0.002]=59.328

故改正值為：ΔD1=59.328×0.8=47.462（mm）

（3）假定外界大氣壓為1 000 mbar，氣溫為30℃，距離為800 m，則氣象改正為：

ΔD1=283.05-[291.96/1.1098-0.002]=19.978

故改正值為：ΔD1=19.978×0.8=15.982（mm）

（4）假定外界大氣壓為600 mbar，氣溫為30℃，距離為800 m，則氣象改正為：

ΔD1=283.05-[233.568/1.1098-0.002]=73.111

故改正值為：ΔD1=73.111×0.8=58.488（mm）

通過以上幾組數(shù)據(jù)計算可以看出，在相對低海拔地區(qū)，氣壓與溫度對測量誤差的影響較小，而在高海拔地區(qū)氣壓與溫度對測量誤差的影響較大。

6 結(jié)語

在高海拔,氣候復(fù)雜的地區(qū)進行作業(yè)，大氣壓強與溫度對測量誤差的影響較大。針對這一情況，在以后的測量過程中必須用氣壓計測定即時氣壓，用溫度計測定即時溫度，以盡量保持全站儀的設(shè)定參數(shù)與外界氣壓，溫度一致，從而減小由于外在因素對測量產(chǎn)生的誤差，進而保證工程施工的高精度，高品質(zhì)。