[科普中国]-大气改正

光在大气中的传播速度．随大气的温度和气压而变化。大气改正值是由大气温度、大气压力、海拔高度、空气湿度推算出来的。1

光电测距时测距仪发出之光束通过大气，测距仪在大气环绕的环境中完成了测距的任务，观测成果必然受到大气的影响。消除或肖0弱这种影响，就是大气改正的任务。大气改正包括有气象改正。第二速度改正和光径曲率改正。

大气改正的种类气象改正测距仪设计制造时，都有其大气参考点。如JCY-2激光测距仪以标准大气参考点确定折射率打，从而得出一整套相应的频率，测尺。BJC-1激光测距仪也是如此，以标准大气参考点确定测距计算的光速值299702478m/s。DI4L红外测距仪是以某一非标准大气状态为参考点，折射率为nR，用以确定测距仪的测尺频率及测尺长度。这就是说，测距仪若以设计的大气参考点之大气状况进行距离测量，其得之观测值必然与设计的参数相符合。但是，在实际上无法找到实际大气状况与设计的大气参考点相符合酌情况。也就是说，光电测距是在千变万化的大气状况中进行的。大气状态的气温，气压等因素不同，光的折射率也不同，那么测距仪所测的距离必然是不同的。

设测距仪原有大气参考点的折射率为刀。，则测距仪的测尺长u0有c真/2n0f（检相周期为2π）或c真/4n0f。（检相周期为π），由此测得的距离符合下式（式1-1）（以2π检相周期讨沦）

测距仪在任意大气状态下的折射率为n，相应的测尺长为u，由此测得距离符合下式（式1-2）

因为测距仪是以D0测得距离，故观测值D0加上气象状态不同于大气参考点的距离改正数才可能与实际距离D相等，即（式1-3）

上式中ΔD就是气象状态下不同于大气参考点的距离改正数，称为气象改正。这里用ΔD1p表示，即（式1-4）

现把式1-1，式1-2代入式1-4中，得

上式分母n≈1，用n=1表示分母，影响可以忽略，故上式为

该式表明光在大气中的折射率对所测距离的影响。

上式中n0表示测距仪设计时所选用大气参考点的折射率，n表示测距仪在一般大气状态下所存在的实际折射率，D0是以设计的测尺u0测得的距离。显然仅以气象改正的原理公式还不能达到气象改正的目的，在实际上应根据原理公式结合测距仪求出实雨气象改正公式来。

第二速度改正ΔDv所谓速度指的是光在大气中由折射率所决定的传播速度。气象改正，实际上是一种速度改正。测距时在测线的端点（测站，镜站）测定气象元素求得端点折射率，确定光的实际速度，以便使测得距离为实际值。不过，这一实际值是利用气象改正的方法实现的，这种改正又称为第一速变改正。

在大气中，大气的密度随高度而异，故折射率是变化的：在一般情况近地面大气密度大，离地面越高大气密度就越稀疏，这样折射率的变化将使测眶光束的路径呈弧形，如图1所示。由此可见，整条测线的折射率应是测线上各点折射率的积分平均值。而在实际无法测得各点折射率的情况，只是利用’端点（测站、镜站）测得的气象元素之平均值求取折射率，亦即端点折射率代替积分平均值。那么以端点折射率代替积分平均折射率必然存在不符合的情况，故必须对这种不符合的情况施加一改正数，这就是第二速度改正。改正的公式是

式中：K是大气折射系数；RA为测线方向AB的地球曲率半径，D是距离观测值。

光径曲率改正ΔDr上面提到测线呈弧形，这是由于光在大气中折射率不同引起的。设法把弧AB变成弦AB就是要对观测值施加改正数，即光径曲率改正ΔDr

把ΔDv与ΔDr相加，得

根据上式可知ΔDv+r的大小随D而异，见下表。

|| || K=0.13时的ΔDv+r值

由表可见，在K=0.13情况下，距离少于10km时，可不进行ΔDv，ΔDr改正。2

大气改正的设置设置大气改正有两种方法：

(1)测定温度和气压，大气改正值由仪器自动计算出。

(2)由人工计算大气改正值，并直接输入仪器。此项设置关机后被保留。3

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学