数字天顶摄影仪确定垂线偏差及其精度分析

给出了数字天顶摄影仪的基本结构和垂线偏差测量的基本算法,结合仪器和测量过程,分析了垂线偏差测量误差。数字天顶摄影仪的自动化程度和测量精度都高于传统的天文大地测量。     

数字天顶摄影仪中星象匹配识别与匹配星表编制

在利用数字天顶摄影仪通过天文测量确定重力垂线偏差的工作中,需要建立高精度高密度的恒星星表,实现CCD观测星象与星表中恒星匹配识别。本文提出了一种新的控制三角形匹配算法,利用CCD影像平面中星象与天顶切平面中恒星的三角形角、三角形边长及星等信息作为判定条件,快速准确实现CCD影像平面中星象与切平面中恒星的控制星和参考星识别匹配。根据数字天顶摄影仪CCD星象观测能力,通过对 Hipparcos、Tycho-2星表处理,分别编制了数字天顶摄影仪控制星和参考星匹配星表数据库。0．3s内完成一幅3073＆#215;2048大小的CCD实测图像星象准确匹配识别。     

我国陆地垂线偏差精化计算

我国天文大地网与高精度GPS2000网进行联合平差时,为满足地面观测数据归算到WGS84椭球的需要,采用移去-恢复技术和高阶次地球重力位模型,应用全国重力资料和30″×30″数字地形模型,完成了参加联合平差的48 919个大地点的相应于WGS84椭球垂线偏差的精化计算,并用115个与天文点重合的GPS点的实测垂线偏差对计算结果进行了外部检验,得到全国垂线偏差子午分量的总体精度为±1.45″,卯酉分量的总体精度为±1.50″。     

中国陆海任意点垂线偏差的快速确定及精度分析

采用全国 14 89个高精度天文大地点作为外部精度检核点 ,对由 1′× 1′垂线偏差数字模型快速确定我国任意点垂线偏差的精度进行了估计。结果表明 ,我国垂线偏差子午和卯酉分量的精度 :东部地区分别为±0 .94″和± 0 .99″ ,西北地区分别为± 1.71″和± 1.2 8″ ,西南地区分别为± 1.95″和± 2 .0 0″。全国垂线偏差总体精度优于± 1.5″。由 1′× 1′垂线偏差数字模型及相应软件确定任意点结果一般只需 2s     

垂线偏差测量的固体潮和海潮改正

垂线偏差是大地测量学和地球物理学的基础数据。固体潮和海潮是影响高精度垂线偏差测量的重要因素,固体潮改正主要表现为天体引潮位对垂线偏差的直接影响及造成地球形变而产生的附加位对其的间接影响。本文基于引力场球谐展开理论,推导了垂线偏差测量中固体潮和海潮的改正公式。利用JPL DE421星历和EOT11A海潮模型,计算全球19 570个GNSS测站处垂线偏差的潮汐改正值,分析了垂线偏差潮汐改正的时空变化规律。通过实例给出了日、月引潮位及附加位、海潮对垂线偏差子午和卯酉分量的改正。现有高精度垂线偏差测量精度已达到0.1″,而固体潮和海潮对垂线偏差的改正总量级可达我国一等天文规定精度(0.3″)的17%,因此在高精度的垂线偏差应用中需要顾及潮汐改正。     

地壳均衡理论在珠峰高程计算中的应用

一、前言在计算珠峰高程时，需要知道推算珠峰高程的各测站点（三角、导线点）和珠峰峰顶的天文大地垂线偏差与重力值。其目的是：1．将观测的天顶距化为大地天顶距，用以计算各测站点至珠峰峰顶的大地高高差。2．为了把珠峰的大地高化为正常高，要计算水准起算点Ⅲ_7至珠峰的高程异常差，这就需要知道Ⅲ_7、珠峰和中间一些点的天文大地垂线偏差与重力值。     

垂线偏差对控制网点位精度的影响分析

为更好地掌握垂线偏差对控制网的影响,以全站仪观测值为研究对象,通过构建局部曲线球面坐标系,系统 地分析垂线偏差对观测值及控制点精度的影响。首先,基于垂线偏差的定义,在测站处分别建立大地站心地平直角 坐标系、天文站心地平直角坐标系以及局部曲线球面坐标系。然后,通过三者之间的坐标转换关系,推导出垂线偏 差影响公式,可获得控制点坐标受垂线偏差的影响规律。最后,通过仿真试验,定量分析垂线偏差对全站仪观测值 及控制网点位偏差的影响规律。试验结果表明,垂线偏差对角度观测值影响较大,进而影响控制点精度。     

数字天顶摄影天文定位测量的工程实现

实现天文大地定位测量仪器的自动化观测,特别是消除传统天文大地测量人仪差影响的全自动测量,一直是我国天文大地测量工作者追求的目标。采用当今先进的恒星CCD成像技术、精密倾斜测量技术、计算机技术等研制而成的一种用于地面点精密天文定位的数字式测量设备,很好地解决了这一问题。本文论述了数字天顶摄影天文定位测量的基本原理,提出了数字天顶摄影天文定位测量仪器旋转轴方向天文坐标解算的技术途径。通过天顶摄影定位测量原理样机研制的工程实践,验证了该技术方法的可行性和正确性。     

地球重力场模型在平面控制网中的应用

现在精密工程测量中GPS与全站仪的共用是普遍存在的事实,这必然存在法线系统与垂线系统的转换问题,以往由于重力场模型精度较低,未能充分顾及到这种差别,而利用现有最新的地球重力场模型,能较精确地计算垂线偏差并将其应用于精密工程测量。本文提出了顾及垂线偏差的GPS与全站仪的精密数据处理方法,通过"三差改正"将全站仪观测值转化为法线系统下的观测值,与GPS数据统一处理,利用某隧道算例验证了地球重力场模型对平面控制网数据处理的影响不容忽视。     

格尔木市高精度数字高程基准模型研究

大地水准面（数字高程基准）为国家高程基准的建立与维持提供了全新的思路。然而，受限于地形、重力数据等原因，高原地区高精度数字高程基准模型的建立一直是大地测量领域的难题。本文以格尔木地区为例，探讨了高原地区高精度数字高程基准模型的建立方法。首先，基于重力和地形数据，由第二类Helmert凝集法计算了格尔木重力似大地水准面。在计算中，考虑到高原地形对大地水准面模型的影响，采用了7.5″×7.5″分辨率和高精度的地形数据来恢复大地水准面短波部分的方法，以提高似大地水准面的精度。然后，利用球冠谐调和分析方法将GNSS水准与重力似大地水准面联合，建立了格尔木高精度数字高程基准模型。与实测的67个高精度GNSS水准资料比较，重力似大地水准面的外符合精度为3.0 cm，数字高程基准模型的内符合精度为2.0 cm。     

天文固定的三维平差法及应用

本文研究了制约三维平差发展的两个主要因素：（１）天文观测工作量大,（２）受垂直折光的影响天顶距观测精度低。在此基础上,提出了把天文经纬度作固定的天文固定三维平差法。该方法采用现有的垂线偏差分量来代替外业天文经纬度观测值,并在函数模型中适当处理天顶距垂直折光的影响,获得了满意的结果。另外,本文还针对三维平差观测值种类多的特点,通过试验,认为采用Ｆｒｓｔｎｅｒ近似公式为好。同时,本文给出了边长和天顶距的垂直归心公式。     

图像全站仪及图像测量发展与展望

全站仪是使用非常广泛的测量仪器,但一次只能测量一个点,而且测量效率和精度易受操作员影响。带相机的图像全站仪正好可以避免以上两个问题。图像全站仪取代普通全站仪也是未来测量仪器的发展趋势。图像全站仪将全站仪的实时性、高精度、高稳定性与相机的无接触、面测量、无人为误差等技术优势结合在一起,在天文测量、形变监测、精密工程测量及地形图测绘等领域具有广泛的应用前景。本文在介绍图像全站仪的概念和发展历程的基础上,对图像全站仪的特点和可能的应用领域进行分析,最后结合图像全站仪和图像测量中存在的问题,指出今后的发展方向。     

GNSS测距三角高程法精密跨河水准测量

在研究了测距三角高程法原理的基础上,分析了测距三角高程法的对向观测高差精度估算方法,有针对性地提出了提高精度的措施,并将其应用于近期开展的珠江三角洲区域二等跨河水准测量。结果表明,垂直角、垂线偏差、大气折光是影响高差精度的主要因素,为提高高差测量精度,建议采用高精度全站仪或经纬仪测定垂直角,并进行同步对向观测削弱大气折光的影响;另外,采用大地四边形观测使得对向观测高差精度提高一倍,大地四边形同一时段各条边高差闭合差、每条边各单测回高差互差都能符合要求。     

光学天文大地测量技术发展评述

光学天文大地测量技术是大地测量技术的重要组成部分,在早期的天文大地控制网建立、高精度垂线偏差测量、惯性导航设备标校、大尺度工程测量以及军事测绘保障等领域都发挥着重要作用.本文回顾了光学天文大地测量仪器的发展历程,分析了目前主流观测仪器的现状及其特点,比较了不同观测仪器之间的优劣;总结了光学天文大地测量理论及其发展,介绍了最新的矢量天文定位理论及任意星定向理论等,阐述了理论进步对技术发展的重要性;列举了光学天文大地测量技术在大地水准面模型验证、大尺度工程测量、地震等自然灾害预报、地球自转参数监测与预报领域的成功应用,强调其在国家基础测绘领域的重要性,并对其发展趋势作了展望.     

数字天顶摄像仪中CCD星象亚像素定位的改进二维矩方法

在利用数字天顶摄像仪通过天文测量确定天文垂线偏差的工作中,要求对CCD数字图像中星象中心进行亚像素定位。本文利用MATLAB实现对FITS格式CCD天文图像的正常读取,并与FV读取结果比较分析。在已有亚像素定位的修正矩方法基础上,提出一种利用迭代法寻求合适门限对二维修正矩方法进行改善。利用MATLAB实现对实测图像数据的处理与分析,探讨门限的取值对不同星等恒星定位精度的影响,给出门限的最佳取值。通过与已有修正矩算法处理结果比较分析,在以往修正矩方法计算基础上改进计算区域后再用迭代法计算,暗星定位精度有了很大提高。     

视频测量机器人在野外天文测量中的应用

测量自动化是未来天文作业的发展方向。针对现有的天文测量系统仍需人眼观测恒星的缺陷,基于视频测量机器人TS50i的工作模式,详细介绍了其相关参数和关键技术,提出了利用TS50i代替传统全站仪进行自动天文测量的方法。采用星图处理方法解算室内观测模拟数据,验证了基于其视频测量特点的星点提取算法的适用性,其室内模拟实验横纵方向的星点提取精度分别达到0.010和0.011像素。基于大量室外观测结果表明:以视频测量机器人为平台的自动天文测量具有可靠性和准确性,经纬度定位精度达到分别优于0.24″和0.22″,可以满足野外高精度的天文测量要求。     

我国陆地垂线偏差的精化计算

主要阐述了全国局部地形改正和1′×1′平均法耶异常的计算方法;重力资料充分地区和重力资料不充分地区的垂线偏差计算方法。用214个天文点的天文大地垂线偏差与本文相应方法计算的垂线偏差的不符值,算得的4地区垂线偏差中误差平均值小于±2″。     

重力测量在测制小比例尺地图方面的应用

我们知道,在工作艰难的地区进行小比例尺（如1：100,000）的地形测量时,不论从技术、经济和组织等的观点来看;决定控制点最便利和最有效的方法是采用天文观测方法。可是由于天文观测所决定的坐标受垂线偏差的影响,不能直接应用,如果利用由重力测量成果所制成的等异常图来计算垂线偏差,那末就可利用这种计算出来的垂线偏差将天文坐标加以改正而成为大地坐标。这样改正后的天文点就可以直接作为该地区航空测量的控制点。下面所要介绍的系苏联在人迹罕到地区测制小比例尺地图时如何应用重力测量成果的方法：     

三角高程测量及对向观测法的回归分析

阐述全站仪三角高程测量的3种方法,通过对精度最高的对向观测方法进行深入研究,提出全站仪三角高程测量天顶距闭合条件,建立相应的回归模型,并根据实例数据进行相应的回归分析,证明全站仪三角高程对向观测天顶距闭合条件的正确性。     

陀螺全站仪定向精度评定及在工程中应用

目前陀螺全站仪标称精度大多在8″~20″,而常用全站仪标称精度1″或2″,如何能用低精度陀螺全站仪来复测检核高精度全站仪测量的精密导线是一个热点研究问题。本文从标称精度评定及工程实际应用方法来说明了这个问题。