电子距离测量仪器野外基线设计原理与分析

总结了电子距离测量仪器(EDM)的野外基线设计原理,对现有3种基线设计类型进行了比较分析,指出按一定精测尺长设计的基线将不完全适合对其它精测尺长仪器的检测。

我国野外基线若干问题的研究

要保证各种测绘仪器的长度量值与国家规定的长度量值的统一,必须对测绘仪器进行检定,采用与野外基线进行比对的方法是一种最有效的检定手段,因此建立稳定、准确、统一量值的野外基线非常重要。研究涉及野外基线稳定性、精确性及统一性的相关问题。

基于传感器阵列的野外基线环境参数自动测量系统研制

为了保证野外测距精度,研制了一套环境参数自动测量系统,该系统通过在野外基线沿线布置密集的气温、气压与湿度传感器阵列,精确测量光路气温、气压及湿度等环境参数,进行空气折射率修正。采用μ-base测距仪在不同气候条件下进行验证实验,测量距离为144 m。实验结果表明,采用该系统测量环境参数,进行空气折射率修正,其修正误差引入的距离测量不确定度优于3.0×10^(-7)(k=2)。

野外基线温度传感器网络故障检测

由于野外基线沿线布设的温度传感器网络长时间暴露在室外,受自然条件的影响,传感器易出现数据缺失、数据异常等故障问题。为保证基线校准精度,结合μ-base测距仪的大气折射率修正公式并依据误差传播定律,对温度传感器最大允许测量误差进行分析。为及时、准确地排查出故障设备,针对整个传感器网络的时空特性,结合样本熵的方法,提出了一种改进型粒子滤波算法。为验证改进算法的精度及性能,基于实测数据进行实验验证及仿真分析。对于无故障数据,当粒子滤波阈值设置为1.7℃时,改进型粒子滤波算法检测的准确率在92%左右,便于排除故障设备,维护温度传感器网络的正常运转。

野外基线溯源技术研究

野外基线是测绘科学技术领域中特殊的长度实物标准,可用来检定全站仪等光电测距仪的加、乘常数,为确保检定结果的真实、准确、可靠,定期进行野外基线的溯源是必不可少的。目前我国主要采用24 m因瓦尺或高精度光电测距仪2种方法实现野外基线的溯源,已有大量实验事实表明,我国野外基线的量值传递与国外仍存在着不一致的问题。随着我国制造业的快速发展和"中国制造2025"的提出,传统的野外基线溯源技术很难满足越来越高的精度要求,迫切地需要实现野外基线精密测距。结合国内外研究现状,对光干涉法、24 m因瓦尺法和高精度光电测距法进行总结,深入分析了3种野外基线溯源方式的优缺点。最后,对我国未来的基线场建设提出了一些思考与建议。

野外基线测温方法的比较研究

目前,使用精密测距仪μ-base测量野外基线时,国内测绘单位测量气象元素往往采用求测站和镜站平均值的方法。为提高测距准确度,结合推导出的μ-base测距仪气象改正公式并依据误差传播定律,对气象代表性误差进行分析,设计了环境参数自动采集系统,在基线沿线布设温湿度、气压传感器,精确采集气象参数。对于普遍采用分段线性插值计算测线温度的方法,提出一种基于径向基神经网络的温度曲线逼近方法。结果表明,曲线整体的平滑性和曲率渐变性较好,更加符合地表温度分布规律,具有良好的效果。