珠峰高程测量大气垂直折光系数的研究(2)

珠峰高程测量大气垂直折光系数的研究

[2]

至关重要。经过选择、比较和实验，在几次珠峰测高中均选用了勃劳克斯（Brocks）公式，即

k 6.706

P1 H(3.42 )[1 (3.42 2 )]sinZ （2）

3TT2

式中：P为气压，以汞柱高度毫米（mm）为单位，T为地面测站处的绝对温度（K°）；τ为气温垂直梯度，以℃／百米为单位；△H为测站至珠峰的高差，以百米为单位；Z为测站至珠峰的观测天顶距。

勃劳克斯公式是假定视线通过“自由”大气层的条件下导出的，因此它适用于由较低测站向较高测站的单向三角高程测量。也就是说，适用于视线的绝大部分超过地面很高时的大气垂直折光系数k的计算。因此将式（2）应用于测站观测珠峰时计算k值，从理论上说是合理的。

在1966、1975、1992、1998年对珠峰测高的计算结果表明，观测距离在20km内，测站和珠峰间的高差与测站至珠峰的视线长度不相关[4]。这也从另一方面表明，式（2）算得的k值不具有系统性误差。因此，从实际试验也表明，勃劳克斯公式算得的k值能较好的表示向珠峰方向观测的大气垂直折光的平均状态。 ⑵．计算K值时 值取用原则

2005年珠峰高程测量由于受外界环境的限制，只在5月22日8:00、10:00、12:00、14:00、20:00五个时刻释放了五次探空气球进行高空探候，而本次垂直角（天顶距）观测是从5月22日10:00～5月23日20:00这段时间进行的。考虑到 值因时间的不同而出现的差异（见大气温度垂直梯度τ变化分析②），我们计算K值时 值的取用遵循下列原则：

根据垂直角（天顶距）观测时间，5月22日上午（12:00以前）观测的取5月22日8:00、10:00、12:00三个时间段的 值的平均值（ =-0.8529），下午（12:00以后）观测的取5月22日12:00、14:00、20:00三个时间段的 值的平均值（ =-0.8776）；5月22日以后观测的采用5月22日的 值（取用原则与5月22日同）。 ⑶．K值变化特征

2005年珠峰高程测量计算了6个点至珠峰的大气垂直折光系数k值，现以东绒2这点至珠峰的大气垂直折光系数k值变化为例说明K值变化特征。

图3 2005年5月23日东绒2至珠峰的大气垂直折光系数k值变化折线图

从图3可以看出，k值存在周日变化，它总的趋势是：从当地时间9:00开始至12:00 ，k值由大变小，变化剧烈；12:00至16:00，k值由大缓慢变小，达最小值；16:00至18:00，k值由最小值缓慢变大；18:00至19:00，k值由小变大，变化较剧烈，19:00至20:00，k值由小缓慢变大，20:00以后k值趋于稳定。因此垂直角（天顶距）观测时间宜在12:00以后进行观测。

珠峰高程测量大气垂直折光系数的研究

⑷．K值计算

K值计算：用（2）式分别计算各测站至珠峰的K值，在2005年5月22～23日各个站至珠峰的K平均值为0.0782。

3．几次珠峰高程测量大气温度垂直梯度τ和大气垂直折光系数K变化分析

（1）1975、1992年珠峰高程测量中τ值变化

图4 1975年5月各天τ日平均值及τ周平均值变化折线图

从图4、图5可以看出τ值存在周、日变化。周平均变化达0.14℃／百米；同一周内日最大变化也达0.14℃／百米。因此在珠峰地区进行三角高程测量时，必须注意按不同天 气周期，分别计算τ值来推算大气垂直折光系数，否则将导致测高成果的系统畸变。 （2）几次珠峰高程测量不同观测时间τ平均值与K平均值变化

下面绘制了1975年、1992年、2005年几次珠峰高程测量不同观测时间τ平均值与K平均值变化折线图。

从图6可以看出：不同观测时间τ平均值与K平均值均存在周、日变化，k值的周日变化幅度△k小于0.01，不同年代同一月份τ平均值与K平均值变化较小（如1975年与2005年）。

图6 τ平均值(℃/百米)变化折线图 K平均值变化折线图

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4．结论

⑴．高空探候研究经验，从地面至离地500m之间的大气温度，不很稳定，甚至出现过逆温层，而离地面500m以上的高空，温度梯度就趋于正常。因此计算τ值的高度区间宜从离地面500m以上至9000m（海拔高度）。

⑵．大气温度垂直梯度τ值存在周日变化，它总的趋势是：τ值在8:00～12:00时间段内迅速减小；12:00～14:00之间变化缓慢（基本上不变），14:00时达到最小；14:00以后又迅速增大。

⑶．大气垂直折光系数k值存在周日变化，它总的趋势是：从当地时间9:00开始至12:00 ，k值由大变小，变化剧烈；12:00至16:00，k值由大缓慢变小，达最小值；16:00至18:00，k值由最小值缓慢变大；18:00至19:00，k值由小变大，变化较剧烈，19:00至20:00，k值由小缓慢变大，20:00以后k值趋于稳定。

⑷．珠峰地区三角高程测量宜在北京时间12:00—18:00内进行。

⑸．由于珠穆朗玛峰地区属于特高山区，在测定珠峰高程时只能采用单向三角高程测量，因此，至珠峰方向的大气垂直折光系数k宜用勃劳克斯公式计算。 ⑹．计算k值时的τ值应该为化算到与天顶距观测时间相应之τ值。 ⑺．在天顶距观测时间范围内每天从10:00开始每隔2h 释放一次探空气球。

参 考 文 献

[1] 陈俊勇.论珠峰地区大气垂直折光问题。测绘学报， 1993，22(2):155～158. [2] Chen J Y, et al. A New Determination of the World’s Highest Peak, Sonderdruck.No.1,OZFV, 1980.

[3] 陈俊勇.珠穆朗玛峰高程计算。测绘通报， 1975（4）

[4] 1966、1975、1992、2005年珠峰高程测量技术总结.

[5] 陈俊勇. 我国卅五年来珠峰高程测定的思考. 测绘学报,2001 ,30 (1) :1～5

[6] 陈俊勇,庞尚益,张强. 珠峰雪面高程与全球变暖.地球科学进,2001 ,16(1) :12～14 [7] 陈俊勇. 珠穆朗玛峰高程计算[J ]. 测绘通报, 1975, 4: 19～27.

[8] 朱亮. 珠穆朗玛峰高程测定[J ]. 中国科学, 1976, 19 (2) : 74～ 77. [9] 陈俊勇. 珠穆朗玛峰高程的一次最新测定[ J ]. 测绘通报,1993, 6: 3～ 6. [10] 姬恒炼，肖学年. 高程导线测量中折光差的影响及对策. 测绘科技通讯，1992（3） [11] 申宪忠. 低视线大气折光变化的研究和应用，见：大气折射研究论文集. 武汉测绘科技大学出版社，1992，194～198.

[12] 朱开文. 不同气象条件下大气折光规律概论. 大气折射与测距三角高程代替水准测量学术研究报告（厦门），1992

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