高程控制测量（精选11篇）
高程控制测量 篇1
使用三、四等几何水准测量目前仍是河道高程控制网的主要实施方法, 具有测量精度高、操作简单等优势。但这种方法也存在以下弱点。
(1) 视线短、实施速度慢、劳动强度大。
(2) 沿江很多标石为满足工程需要埋设在房顶上, 水准不易到达, 造成很多此类控制点具备较高的平面精度而无相应等级的高程成果, 限制了其工程应用。
(3) 沿江高程引据点由于线路、测次的不同, 造成左、右岸部分标石高程成果存在系统差, 大的将近有40mm, 为了弱化系统差造成的两岸成果的互异性, 常使用跨江水准对两岸水准网实施连测, 费时耗力。
使用EDM (电磁波测距) 测高, 可以部分解决上述问题, 但由于EDM (电磁波测距) 测高几乎都是在近地面大气层中进行的, 其折光系数随时随地都在变化, 且变化的幅度对测高精度的影响很大, 对向EDM (电磁波测距) 测高, 在理论上可以抵消折光的影响, 但由于一般常规对向EDM (电磁波测距) 观测往往很难做到同步进行, 在搬站的过程中, 测边范围内的折光条件已经发生改变, 这种改变受多种复杂因素的影响, 由此产生的精度损失, 限制了三角高程测量的应用。随着近几年同步对向EDM (电磁波测距) 三角高程测量研究的深入, 同时使用两台全站仪器进行适当的改装, 实现严格意义上的同步对向观测同步对向观测。并对对向观测的边长和天顶角等观测要素进行一系列的改化和计算, 能使三角高程测量能够比较稳定地接近或达到二等水准测量的精度。基于此项研究而研发的同步对向EDM测高系统将在以后的河道高程控制中起到巨大作用。
同步对向EDM测高系统主要有2台经过改装的全站仪, 及经过严格测量长度的的棱镜杆及配套棱镜组成。全站仪提把上安装有2个棱镜, 棱镜中心严格控制在全站仪垂直轴线上, 一只正向安装, 一只面反向安装。其中正向棱镜是两台全站仪以正镜对向观测时使用, 反向棱镜2是两台仪器以倒镜对向观测时使用。这样可保证在对象观测时, 两台全站仪均可在正倒镜状态下进行测边作业。全站仪选用角分辨率达1秒以上并具备有自动目标识别 (ATR) 功能。通过同步使用二台仪器对向观测来大幅削弱大气折光的影响至忽略不计的范围。在一个测段上对向观测的边为偶数条边, 同时在测段的起、末水准点上立高度恒定的棱镜杆, 这样可完全避免量取仪器高和觇标高。观测过程中须限制观测边的长度和高度角, 以减少相对垂线偏差的影响。。两台全站仪在观测时严格保持同步。
1 数据处理
同步对向EDM测高中要考虑到同步往返所测高差的处理和大地天顶距和观测天顶距的转换, 并考虑垂线偏差影响, 最后得到正常高。
如图1所示, 1p、p2为架站点, 相对于参考椭球面的大地高为1h和2h, Z为大地天顶距。视线两端点在椭球上的投影以m和n表示。椭球中心O, 旋转轴通过极P。椭球法线端点在旋转轴上的位置以1n和2n表示, 而mP和nP是子午线。
单向观测高差的计算公式
同样反向观测
对向观测, 取之差的平均值
经以足够的精度进行变换后得
由大地天顶距变换为观测天顶距, 并顾及大气垂直折光对观测天顶距的
考虑仪器高和目标高, 则有
最后确定正常高
(7) 式中前5项相当于应用几何水准所得的高差。第4项是大气垂直折光的影响, 当同时对向进行天顶距观测时, 可认为对向观测的高差受大气垂直折光的影响很小或不受大气垂直折光的影响, 即1k=k2。第5项是垂线偏差影响, 当沿视线方向的垂线偏差随距离而均匀变化, 这时可认为对向观测的高差受垂线偏差影响很小或不受垂线偏差影响。第6项为正常高改正。
2 工程应用
某高程控制网位于重庆市某河段, 本河段属于典型山区河流, 垂直温差大。水准点大多位于江边两岸山上, 高差大, 道路难行。水准线路布置及施工困难, 并多处跨江。二岸原布设有二等高程控制网, 由于工程需要, 需要经常进行复测, 水准工作量巨大。故使用EDM (电磁波测距) 测高系统代替二等几何水准完成二等高程控制网的复测。系统使用2台经过改装的徕卡TCA2003全站仪, 并安装了自动测量软件, 测前对两台仪器的响应时间做过测试, 确保在观测时二台仪器能保持同步观测。对仪器把手上的棱镜中心与仪器垂轴重合度进行严格调试。实施过程严格控制边长在500m以内, 以减弱垂线偏差的影响。实际操作中最大边长为481.32m, 最大天顶距为7.8m。每站观测4个测回。测前、测后记录仪、镜站的干、湿温和气压。整个路线包括一条大环线, 7条水准支线, 总长度为22km。路线上下高差超过150m。整个环线以洞BM2为起点, 形成一条闭合环线和7条支线。外业实施共耗时2个工作日, 测段成果经过换算后按路线长定权实施网平差。使用最后所得成果和同期使用二等水准复测的成果进行比较, 较差见表1。
按测段往返差统计的每公里测量的全中误差为1.8mm。环闭合差为3.2mm。可以说明在极端恶劣的测区条件下, 同步对向EDM (电磁波测距) 测高成功地代替二等几何水准测量。
3 结语
(1) 同步对向EDM (电磁波测距) 测高能大幅削弱大气折光的影响至忽略不计的范围, 由此能大大提高EDM (电磁波测距) 测高的精度及可靠性。
(2) 此方法能轻松实现500m以内的跨江水准, 并达到二等跨江水准精度, 实施效率高。
(3) 在水网、沼泽和山区等观测条件极度恶劣的地区和日出、日落和近午等成像恶劣的时段下都可以保持稳定的工作, 有着很强的适应性。
参考文献
[1]周建红, 刘世振.精密三角高程测量方法探讨[J].科技创新导报, 2010 (15) :90～91.
[2]周建红, 刘世振.用测量机器人进行跨海高程控制测量[J].科技创新导报, 2010 (1) :110.
高程控制测量 篇2
城市控制测量中GPS水准高程的内插方法研究
GPS已被各行业广泛应用于平面坐标测量,但利用GPS获取高精度的正常高受到高精度大地水准面的限制.如何在缺少重力数据的情况下获取正常高仍需进一步研究.文中利用几个城市的GPs控制及水准测量成果,研究高程多项式曲面拟合方法.在无重力资料的情况下,使用本文的方法内插GPS点高程.可达与四等水准测量相当的精度.在平缓地区和浅丘地区通过该方法获得的.GPS高程,能够满足一般工程测量或1:500地形图高程控制的精度要求.
作 者：张朋吉 Zhang Pengji 作者单位：甘肃省测绘工程院,甘肃兰州,730050刊 名：矿山测量英文刊名：MINE SURVEYING年，卷(期)：“”(4)分类号：P228.4关键词：控制测量 GPS水准高程 高程拟合 精度
高程控制测量 篇3
关键词：三角高程测量；全站仪；原理；方法
一、全站仪的概念
全站型电子测速仪简称全站仪，是通过对测站点进行三维坐标快速测量，对坐标进行定位和测量数据自动采集，并经过处理器进行分析和结果储存，快速完整的实现了对测量数据分析和处理的过程。全站仪进行工作时能够将经纬仪角度测量系统、自动测距系统以及计算机自动处理系统进行紧密结合，对测量数据进行统一分析和处理。
二、传统的高程测量方法
1.1水准测量。水准测量是利用水平视线来测定两点间的高差。如图1所示，设地面上有A、B两点，A是已知点，B是待测点。为了求B点的高程，在A、B两点之间大致等距离处安置水准仪，设水准仪的水平视线A、B在两水准尺上的读数分别为，则可依读数求得该两点间高差，进而计算出待测点B的高程。
图1只能解决两点间距离较近或高差较小的情况。当A、B两点距离较远时或高差较大时，必须选择若干个转点，如图2所示，设P1、P2、…、是高程路线的转点。则：
hAB=∑h=∑a-∑b（3）
1.2三角高程测量。三角高程测量是通过测定两点间的水平距离及竖直角，根据三角学的原理计算两点间高差的。如图3所示，设A、B为地面上高度不同的两点，已知A点高程，只要知道A、B两点的高差，即可得到B点的高程。为了确定A、B两点的高差，可在A点架设经纬仪（全站仪），在B点竖立觇标（棱镜杆），直接量取仪器高、觇标（棱镜）高、观测竖直角、水平距离，则可求出高差及B点的高程，若A，B两点间的水平距离为D，则hAB=V+i-t，即：
HB=HA+Dtanа+i-t（4）
图中：D为A、B两点间的水平距离；а为在A点观测B点时的垂直角；i为测站点的仪器高，t为棱镜高；HA为A点高程，HB为B点高程。V为全站仪望远镜和棱镜之间的高差（V=Dtanа）。上面式（4）中就是三角高程测量中的基本公式，此公式的建立必须是以水平面为测量基准面和视线直线观测为前提的条件下进行的，因此，在测量时必须满足A、B两点之间的距离要很近时测量结果才会比较准确，当其距离比较远时，由于地球曲率和大气折光的影响，测量结果会出现偏差，测量时要加入相关因素的计算。
三、基于三角高程测量原理的全站仪高程测量方法
3.1测量方法介绍。在对全站仪进行测量使用时，如果能够摆脱其已知高程点放置的限制，对其进行任意置点，并利用三角高程测量技术进行高程测量，将会大大提高测量速度和效率。如图3所示，图中的A点高程假定为未知，B点高程为已知点，并通过全站仪对其他待测点进行高程测定。由上述（4）式可知：
HA=HB-（Dtanа+i-t）（5）
上式中i和t都是未知量，Dtana可以通过仪器进行测量得出数据。在这个过程中如果仪器一旦放置好后，i的数值将不再发生变化，假定t数值也是固定不变的，并同时选取跟踪杆作为反射棱镜。从上面（5）式中可以得出：
HA+i-t=HB-Dtanа=W（6）
基于以上论述假设，并通过上述（6）式可知，HA+i-t在测量过程中各种测站点上的数值是不在发生变化的，因此可以对W的值进行计算。
3.2理论验证。下面从理论上分析一下这种方法是否正确。
由（8），（11）可知，两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。也就是说我们采取这种方法进行三角高程测量是正确的。
四、运用三角高程测量新方法的优点
由上述理论及计算分析可看出这种三角高程测量方法具有众多优点，主要表现的以下几点：4.1在整个测量过程中不再需要对测量仪器和棱镜高度进行测量，这样可以大大减少测量的误差并提高其测量准确度。4.2在进行观测的过程中，对全站仪的放置尽量居中安放，并让其前后视距等距离放置，这样可以对地球曲率和大气折光造成的高差影响进行有力降低和消除，可以进一步对测量精度进行提高。4.3运用三角高程测量新方法，可以对任意置点进行测量，又不会受到测量地形和环境的影响，在丘陵和山区地质测绘中比较适用，并且可以在一定条件下来替代等几何水准测量法，大大提高了野外测量作业的工作效率。
五、结语
本文介绍了用全站仪新的三角高程来测量高程的方法，不需要量取仪器高、觇标高，减少了测量误差的影响，与传统水准仪测量相比，测站数大大减少，外业工作量也减少，所以可以提高工作效率。尤其是在地形起伏比较大的山区，更具有突出的优点；而且经过精度分析，精度可以达到四等水准测量的要求。
参考文献：
[1]姬婧，宿敬业.浅析应用全站仪测量高程的方法[J].矿业工程，2011，09（2）：46-47.
[2]江小进.全站仪在三角高程测量中的应用[J].科技研究，2013：61-62.
[3]彭守印，陈虎.全站仪三角高程测量方法探讨与比较[J].价值工程，2012，（12）：51-51.
矿区地面测量的高程控制网 篇4
矿区基本控制网是为满足煤矿矿区生产和建设对空间位置的精确需要而设立的平面和高程控制网,即近井网。它是将整个矿区纳入统一的平面坐标系统和高程系统中。它可成为国家等级控制网的一部分,或单独布设。
矿区应运用统一的坐标和高程系统。在特殊情况下,可应用中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。
矿区地面平面控制网可采用三角网、边角网、导线网,CPS定位等布网方法建立。矿区首级平面控制网应考虑矿区长期发展的需要。在国家一、二等平面控制网基础上布设,它的等级依矿区井田大小及贯通距离和精度要求而确定。
矿区地面高程首级控制网,通常用水准测量方法建立,它的布设范围和等级选择根据矿区长度来确定。矿区地面高程首级控制网应布设环形网,加密时应布设成附合路线和结点网,在山区和丘陵地带,可布设水准支线。各等水准网中最弱点的高程中误差必须小于±2cm。
2 近井点和井口高程基点的作用
在矿山建设过程中,必须按设计和工程要求进行各种矿山工程测量,如:井口位置、十字中线点,井下基本控制导线的施测以及井口之间井巷贯通。此类矿区工程测量一定要在井口附近的平面控制点和高程控制点进行。此控制点即近井点和井口高程基点。它们是矿山测量的基准点。
近井点可在矿区三、四等三角网、测边网或边角网的基础上,用插网、插点、敷设经纬仪导线或GPS定位等方法测设。近井点的精度对测设它的起算点,点位误差不许超过±7cm,后视边方位角中误差可控制在±10。近井网的布设可根据矿区平面控制网的布设规格和精度要求测设。
井口高程基点的高程精度要满足两相邻井口间主要巷道贯通的要求。井口高程基点的高程测量,要按四等水准测量的精度要求测设。在起伏大的山区难以布设水准路线时,使用三角高程测量方法测定,然而,要把高程中误差控制在±3cm。近井点和井口水准基点标石的埋设深度,在无冻土地区要大于0.6m,在冻土地区盘石顶面与冻结线间的高度要大于0.3m。为使近井点和井口水准基点免受损坏,在点的周围应设置保护桩和栅栏或刺网。
3 地面工程施工平面控制网
3.1 地面施工平面控制网的形式及选择
地面施工平面控制网一般采用的形式有三角网、GPS网、导线网、建筑基线或建筑方格网。选择平面控制网的形式,要从建筑总平面图、建筑场地的大小、地形、施工方案等因素出发综合考虑。对山区或丘陵地区,应用三角测量、边角测量或GPS方法建立控制网;对于地形平坦而通视困难的地区,可运用导线网或GPS网;对简单的小型建筑场地,布置一条或几条建筑基线,组成简单的图形并作为放样的依据;对建筑物多且分布比较规则和密集的工业场地,通常采用建筑方格网。
3.2 三角网的布设
采用三角网作为施工控制网时,常布设成两级,一是基本网:厂区控制网,以控制整个场地为主;二是厂房控制网,它直接控制建筑物的轴线及细部位置。当场区面积较小时,要使用二级小三角网一次布设。场区平面控制网的等级和精度,应符合下列规定:
较大的建筑场地应建立相当于一级导线精度的平面控制网;建筑场地较小或一般性建筑区,要建立相当于二、三级导线精度的平面控制网;当原有控制网作为场区控制网时,要进行复测检查。
3.3 导线网的布设方法
用导线网作为施工控制网,也要布设成两级,一是基本网,即厂区控制网,多布设成环形,可按城市测量规范的一级或二级导线测量的技术规范建立;二是测设导线网,即厂房控制网,用以测设局部建筑物,要按城市二级或三级导线的技术要求建立。厂房控制网的建立方法是:
一是基线法:依据厂区控制网定出一条边作为基线,然后,在基线的两端精密测设直角,建立矩形的两条短边,沿各边丈量距离,埋设距离指标桩。此类布设形式简单,测设起来也方便可行,然而其三边由基线推算,误差集中在最后一条边上,因此,该条边误差较大,此方式仅可应用中小厂房。
二是主轴线法:根据厂区的控制网定出矩形控制网的主轴线和主轴线在厂房柱基的开挖范围,测设出四条边的控制网。此种布网灵活性大,误差分布比较均匀。不是在于测设工序较多,费时间,可应用大型车间建立控制网。矩形网的主轴线,应与厂房的主轴线或主要设备的基础轴线一致,具体结合现场地形条件及施工情况而定。
4 矿区地面工程施工高程控制网
施工高程控制网的布设。布设的施工场地高程控制网要求水准点要有足够的密度,使施工放样时,安置一次仪器就能测设所需要的高程点;在施测阶段保持高程点位置稳定。在场地面积很大时,高程控制网可分为首级网和加密网布设,相应的水准点即基本水准点和施工水准点。
基本水准点是用来检核其他水准点高程有没有变动的首级控制点,其位置要设在施工影响小、无振动、利于施测和可永久保存的地方,并埋设永久性标志。在一般建筑场地上,一般埋设三个基本水准点,将其布设成闭合水准路线,并按城市四等水准测量规范施测。对于为地下管道等测设而设立的基本水准点,需要采用三等水准测量规范进行施测。
施工水准点可用于直接测设建筑物的高程。为测设的方便和减少误差,水准点要靠近建筑物。对中、小型建筑场地,施工水准点应布设成闭合路线或附合路线,基本水准点按城市四等水准或施工水准规范进行测量。
摘要：本文主要阐述了矿区地面平面和高程控制网的布设,近井点和井口高程基点的作用,地面工程施工平面控制网和矿区地面工程施工高程控制网等技术问题。
高程测量实习报告 篇5
因此，从本质上说，它是地球工程信息科学，是地球科学和测绘学中的一个重要分支，是工程建设测量中的基础学科，也是应用学科。由此可见本次实训是相当重要的，不仅仅是对所学知识的运用，更是对基础的巩固和进一步的认识。由此可见测量工程专业人才培养占有重要的地位。
控制测量的服务对象主要是各种工程建设、城镇建设和土地规划与管理等工作。这就决定了它是测量范围比大地测量要小，并且在观测手段和数据处理方法上还具有多样化的特点。
作为控制测量服务对象的工程建设工作，在进行过程中，大体上可分为设计、施工和运营3个阶段。每个阶段都对控制测量提出不同的要求，其基本任务分述如下：
1.在设计阶段建立用于测绘大比例尺地形图的测土控制网
在这一阶段，设计人员要在大比例尺地形图上进行建筑物的设计或区域规划，以求得设计所依据的各项数据。因此，控制测量的任务是布设作为图根控制依据的测图的测图控制网，以保证地形图的精度和各幅地形图之间的准确拼接。此外，对于随着改革开放发展起来的我国房地产事业，这种测图控制网也是相应地籍测量的依据。
2.在施工阶段建立施工控制网
在这一阶段，施工测量的主要任务是将图纸上设计的建筑物放样到实地上去。对于不同的工程来说，施工测量的具体任务也不同。例如，隧道施工测量的主要任务是保证对向开挖的隧道能按照规定的精度贯通，并使各建筑物按照设计的位置修建；放样过程中，仪器所安置的方向、距离都是依据控制网计算出来的。因而在施工放样之前，需建立具有必要精度的施工控制网。
3.工程竣工后运营阶段，建立监视变形观测专用控制网
由于在工程施工阶段改变了地面的原有状态，加之建筑物本身的重量将会引起地基及其周围地层的不均匀变化。此外，建筑物本身及其基础，也会由于地基的变化而产生变形，这种变形，如果超过了某一限度，就会影响建筑物的正常使用，严重的还会危及建筑物的安全。因此，在竣工后的运营阶段，需对这种有怀疑的建筑物或市区进行变形监测。为此需布设变形观测控制网。由于这种变形的数值一般都很小，为了能足够精确的测出它们，要求变形观测控制网具有较高的精度。
以上2,3阶段布设的两种控制网统称为专用控制网。 此外，控制测量在发展空间技术和国防建设中，在丰富和发展当代地球科学的有关研究中，以及在发展测绘工程事业中，它的地位和作用显得越来越重要。
一、实训目的
通过为期两周的集中实训，使学生在学习了控制测量基本理论和地形测量知识的基础上，进一步了解控制测量基本任务和主要内容。以及熟练掌握控制测量和数据采集测量的方法。
本次实训是对所规划的测区进行平面控制测量和高程控制测量，主要针对的是对测区的控制测量进行系统的施工，将理论知识与实际 生产相结合，为以后走上工作岗位打下坚实的基础。
二、实训班级、时间、地点
（一）实训班级和时间
测量10029班（13周—14周、5月14日—5月25日，共2周） 测量10030班（13周—14周、5月14日—5月25日，共2周） 测量10031班（11周—12周、5月2日—5月12日，共2周） 测量10032班（11周—12周、5月2日—5月12日，共2周） （二）实训地点 杨凌示范区
三、组织与指导教师
（一）、组织
1、组长： 杨旭江 孙茂存 许张柱
2、成员： 第一组：董鹏桥 第二组：申 航 第三组：刘 哲 第四组：王 斌 第五组：戴霄云 第六组：窦 成 第七组：李生福 第八组：冀利军 （二）、指导老师
孙茂存 许张柱
四、实训项目
1、2、
完成一级导线（平面控制）测量任务 完成二等水准（高程控制）测量任务
具体安排如下：
五、测区概况
我们的测区就位于杨凌示范区，测区范围包括的主要地物有杨凌职业技术学院、西北农林科技大学体育馆、高新中学、杨凌树木园，西北农林科技大学水建学院等。东至长青路（树木园门口），西至邰城路（西北农林科技大学南校区门前），南至渭惠路（渭惠渠南），北至神农路（杨凌职业技术学院南校区南门前）。 围绕该测区布设了12个一级导线控制点，和4个二等高程控制点。测区地势较为平坦交通便利，气候四季分明。植被多为灌木和桥木组成的园林或绿化带。现正值夏季，天气状况良好，阴雨天较少有利于控制测量。
六、仪器设备
根据不同的测量任务分别配备相应的测量仪器，具体配备情况如下：
1、平面控制测量（一级导线测量）：索佳SET520全站仪一台，棱镜一台（含脚架），测钎自备若干； 2、高程控制测量（二等水准测量）：索佳SDL30电子水准仪一台（含脚架），两把铟瓦钢尺，两个尺垫。
七、实训内容
1、平面控制测量
测区首级平面控制测量采用闭合导线，此导线为一闭合12边形，起算点（已知点）为D1（232910.000 , 32910.000），已知方向（已知方位角）为аA?1
=273°18′33″，导线点D2- D12。
导线须进行测边测角，导线的转折角若为三个方向则采用全圆方向观测法进行观测（半测回归零差≤±18″；各测回同一方向的较差≤±24″；2C的变动范围≤±40″（此项仅供自检）；最终取平均值作为最后结果）。导线总长为：[s]=3446.016(m)，最长边为439.0384（m）、最短边为155.1602（m），满足最短边不小于最长边的三分之一。
导线的转折角若为两个方向，则用全站仪按测回法观测（上下半测回的角值之差≤±18″，两个测回的角度之差≤±24″，最终取平均值作为最后结果）。
本次实训导线的转折角均为两个方向，规定各导线转折角需观测四个测回，最后取取平均值（180/N）。对于此闭合导线，观测的全为内角，距离观测只须一次往返测即可。
导线测量水平角观测技术要求
光电测距导线的主要技术要求
2、高程控制测量
此次高程控制测量采用闭合水准路线，其方法为二等水准测量，运用索佳
SDL30电子水准仪进行施工测量。此闭合导线上布设了4个水准点（四个水准点均是突出地面的固定点）。各个水准点均位于测区周围四条道路中间部位，不能设置在转角处。已知高程点为点S1（2910.000m）。
二等水准测量需进行往返测，水准尺必须立于尺垫上方可进行观测。对于四个水准点来说则不用放尺垫，可直接在点上立尺进行观测。各测站前后视线长度不大于50（m）,前后视较差不大于1（m），前后视累积差不大于3（m）；视线离地面高度，即下丝读数不小于0.3（m）。最后，往返测求平均值作为最后结果。
用全站仪新方法进行三角高程测量 篇6
【摘 要】通过理论分析，利用全站仪新方法进行三角高程测量，可以使全站仪像水准仪那样任意安置，无需对中，更不需要量取仪器高和棱镜高，不仅大大加快了三角高程测量的速度，也大大减少了误差来源，显著的提高了三角高程测量的精度。该方法较为先进，具有一定的使用价值和推广价值。
【关键词】新方法；三角高程；测量；全站仪；任意安置
1.引言
在工程测量中，经常涉及到高程测量。高程测量有水准测量和三角高程测量两种方法。
水准测量精度较高，是直接测定地面点间高差的一种方法，但地面起伏变化较大时，进行水准测量往往比较困难，外业工作量很大，施测速度非常慢。三角高程测量是一种间接测定地面点间高差的方法，虽然测量精度较低，但不受地面起伏变化的限制，而且施测速度快，在加密高程控制测量中应用极为普遍。
随着科技的飞速发展，全站仪的广泛使用，大大提高了测量的速度和精度，但方法未变，不仅每站都需要将全站仪对中安置在已知高程点上，而且每站都要量取仪器高和棱镜高，费工费时，增加了误差来源，人为的降低了测量精度。能不能使全站仪像水准仪那样可以随意安置，省工省时又不增加测量误差来源呢？经过理论分析，笔者终于找出一种新的办法，使全站仪像水准仪一样，可以随意安置进行三角高程测量，实现了省工省时又不增加测量误差来源的目的。
2.三角高程测量的基本公式
三角高程测量的基本办法也是三角高程测量的基本原理。
如图所示，已知A点高程HA，若测得地面A点对B点的高差h，即可由HB=HA+h得到地面B点的高程H。
地面A点对B点的高差h可用下式计算：
h=Dtan α+i-s （1）
式中 D-A、B两点之间的水平距离（m）；
α-一在A点观测B点的竖直角；
i-仪器高（m）；
s棱镜高（m），通常设为仪器高i值。
（1）式是在假定地球表面为水平面，观测视线为直线的条件下导出的，地面上两点间距离较近时（一般在300m以内）可以运用。如果两点间的距离大于300m，就要考虑地球曲率及观测视线由于人气垂直折光的影响（呈一条上凸的弧线）。前者为地球曲率差f1，简称球差，后者为大气垂直折光差f2，简称气著。此时，（1）式变为下式：
（4）式就是三角高程测量的基本公式，基本方法要求首先必须将全站仪对中安置在已知高程点上，量取仪器高和棱镜高后测出待测点的高程。
3.三角高程测量的新方法
如上图，如果将全站仪象水准仪一样任意置于A点，将已知高程点B作为后视点，将待測点C点作为前视点，利用三角高程测量原理测出待测点C的高程。这时，由已知B点的高程HB求站点A的高程HA，则（4）式变为：
HA=HB-Dtanα—i+s-f （5）
在测量过程中，前后视棱镜高度相同（用若干个棱镜作前视时，将前视棱镜高均设为后视棱镜高s），仪器高i不变，则c点高程利用（4）式和（5）式可推出：
（6）式就是用全站仪新方法进行三角高程测量的计算公式，也是用全站仪新方法进行二角高科测量的理论依据和方法。
从（6）式可以看出以下两个特点：
①用全站仪新方法进行三角高程测量时，高程计算与水准仪高程计算原则相反，即需按“减后视、加前视”的原则进行。
②整个三角高程测量过程中，不需要量取仪器高和棱镜高，仅将前视后视棱镜高设为相同高度即可。
4.结束语
高程控制测量 篇7
1 隧道地下高程控制测量的任务、特点及精度要求
隧道地下高程控制测量的任务主要是测定地下隧道中各高程点的高程, 建立一个与地面统一的地下高程系统, 作为地下工程在竖直面内施工放样的依据, 解决各种地下工程在竖直面内的几何问题, 并实现相向开挖的坑道工作面在高程上按要求贯通。
地下高程控制可以采用与地面高程控制相同的测量方法, 但地下高程控制测量也有不同于地面高程控制测量之处, 其特点主要有:1) 地下高程测量的线路一般与地下导线的线路相同。在坑道贯通之前, 高程测量线路均为支路线, 需要往返观测或多次观测进行检核;2) 常利用地下导线点作为高程点, 高程点可埋设在顶板、底板或隧道边墙上;3) 常先低等级高程测量给出隧道在竖直面内的掘进方向, 然后再进行高等级的高程测量进行检核;4) 永久高程点应成组设置, 每隔300~500m设置一组, 每组2~3个高程点, 间距30~80m。
铁路测量规范规定, 隧道高程贯通的限差为±50mm。为了保证隧道能在高程上正确贯通, 地下高程控制测量根据隧道的长度可分为五个等级, 每个等级的适用长度及每公里高差中数应达到的精度间的关系见表1。
在隧道修建过程中, 高程控制测量可分两级敷设, 即临时高程控制和基本高程控制。基本高程控制, 沿隧道中线敷设, 应满足高程方向的贯通要求, 对临时高程控制起控制和检查作用;临时高程控制是地下隧道的工作控制, 用来指导隧道按设计坡度施工, 并作为敷设轨道和测绘隧道剖面图的依据。
2 用全站仪三角高程法进行地下高程控制测量
全站仪光电测距三角高程测量可分为基本控制和工作控制, 等级和地下导线的等级相适应。随着隧道的向前掘进, 在隧道平面控制的同时进行高程控制。高程控制时, 先工作控制向前延伸, 待离洞口基点或前一高程控制点300~500m时设基本控制点。
2.1 采用仪器
为了保证地下高程控制点的精度, 地下坑道高程控制应采用Ⅱ级及以上的全站仪, 并应进行对向观测。
2.2 观测程序
全站仪光电测距三角高程测量可与地下导线测量同时进行, 在水平角、平距测量的同时测量天顶距或竖直角, 量取仪器高i和目标高v, 按下式计算高差:
当高程点在顶板上时, i和v应加入负号进行运算;当高程点在底板上时, i和v取正号运算。竖直角α仰角时为正, 俯角时为负, 仪器在照准目标后观测时并不显示竖直角而是显示倾斜视线的天顶距。当然, 也可以将量得的仪器高和目标高输入仪器而直接测出高差。高差观测应至少测两次, 差值小于3mm。对任意两点间的高差应进行对向观测, 在对向观测高差之差不超限时取平均值作为本段高差。
2.3 注意事项
为了保证全站仪光电测距三角高程法所测高差的精度, 测量时应该注意:
1) 仪器高i和目标v应使用小钢尺丈量, 测前、测后测量2次, 差值不超过4mm时取平距均值;
2) 竖直角或高差观测时应照准棱镜中心位置;
3) 每个单测测量两次, 读数不超限, 取平均值;
4) 测量时应避免棱镜周围有比较明亮的强反射物体。
3 全站仪三角高程测量的精度分析
全站仪三角高程测量中, 倾斜距离S、天顶距Za、仪器高i和目标高v是直接观测量, 高差是由观测值通过下式计算出来的:
倾斜距离S和天顶距Za的精度取决于全站仪的测距精度指标ms和测角精度指标mβ, 仪器高i和目标高v的测量精度mi和mv取决于钢尺量距的精度。为了计算高差的中误差, 对 (2) 式进行全微分可得下列权函数式:
根据误差传播定律, 可得光电测距三角高程法测得高差的中误差为:
在地下高程控制的基本控制中, 永久高程点间距为300~500m, 按最长距离D=500m考虑;mi和mv按1/1000的测量精度, 取mi=mv=±2mm;地下坑道高程控制三角高程测量的竖直角α是小于3°的。若采用Ⅰ、Ⅱ级全站仪, ms≤2″、mβ≤5mm, 因此, 一次三角高程测量的中误差:
对向观测高差平均值的的中误差:
1km高差测量中的误差:
而隧道地下四等控制的1km高差观测中的误差要求为MΔ≤5.0mm。可见, Ⅱ级全站可满足, 故Ⅰ、Ⅱ级全站可满足隧道工程的四、五等地下高程控制测量。
4 结论
在隧道工程的地下高程控制中, 采用合理的测量方法, 全站仪光电测距三角高程法完全可以满足地下坑道高程控制的要求, 而且全站仪测距三角高程法的测量速度快、操作灵活方便、可与隧道的平面控制同时进行, 在作业环境比较差的地下无疑是一种比较好的高程控制测量方法, 必将得到广泛的应用。
参考文献
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高程控制测量 篇8
1 测区概况和作业情况
整个测区位于尼日利亚境内Kwara State、Niger State、Federal Capital Territory, 北纬7°49′～9°44′、东经4°35′～7°13′, 丘陵地形, 地形起伏大, 植被茂密, 交通不便。观测点最大高程为416.170 m, 最小高程为76.262m, 平均海拔高程为238.7 m, 测区呈带状, 东西长291.3km, 南北宽212.6 km。依据中华人民共和国行业标准《GPS铁路测量规程》的要求, 沿设计铁路线路两侧布设了D级GPS控制网, 4～6km布设一对相互通视GPS点, 点间距控制在500m以上。全网由210个GPS点组成, 点对之间平均间距为5km。GPS测量由铁道第一勘察设计院利用8台Trimble 5800型双频接收机完成。采用静态作业模式, 各项技术要求均符合中华人民共和国国家测绘局1992年发布的《全球定位系统 (GPS) 测量规范》的要求。同时对测区内所有GPS点进行了四等水准测量。四等水准测量由6台Leica DNA03型电子水准仪完成, 各项技术要求均符合中华人民共和国《国家三、四等水准测量规范》的要求。高程基准采用尼日利亚国家高程基准 (以Lagos附近大西洋海平面的平均高程为起始) 。
2 GPS高程异常变化线性论的来源、计算方法及理论、实践意义
为了试验、分析已知点的数量对待定点拟合高程精度的影响, 我们选取了3种不同方案对第一测段进行了试验。其中方案1、2、3是分别用均匀分布于整个测区的已知点按平面拟合方法进行计算, 已知点是从FBM点推算出的四等水准高程, 距离国家水准点较远, 点位包含的测量误差大。方案4采用的已知点距离既有国家水准点很近, 已知点的高程精度最高, 强度损失最小。
方案1控制点为5个, 已知点平均点间距为60km。
方案2控制点为8个, 已知点平均点间距为30km。
方案3控制点为15个, 已知点平均点间距为15km。
方案4控制点为6个, 已知点分布不均匀。
通过拟合计算后, 得出以下结论:
1) GPS拟合高程的精度与已知点数量有关。当已知点均匀分布于整个测区时, 其点数越多, GPS拟合高程的精度越高。但当已知点数达到一定数量时, 再增加已知点数, 不能显著地提高待定点的精度。
2) GPS拟合高程的精度与已知点的精度有关。当已知点精度降低时, 待定点精度明显降低, 要得到较高精度的GPS拟合高程, 就需保证已知点的精度。
统计数据显示GPS无约束高差精度较高, 与四等水准高差比较, 每千米GPS无约束高程测量的偶然中误差是4.4mm, 高差限差小于30√D (D为GPS点间距离, 单位为km) 的占97%;小于20√D的占85%。说明GPS无约束高差能够基本满足五等水准测量的精度要求, 这为GPS拟合高程替代水准高程提供了有力的实践依据, 如果采用正确的平差方法, 满足四等水准高程是可以实现的。但从上述4个方案的计算结果看, 拟合高程误差随已知点的增多而减小, 但始终达不到理想的效果, 高程超限的达65%以上。
这到底是什么原因呢?为此, 对全线的测量数据又做了大量的统计、分析、计算。
如图1所示, GPS直接测得的高度为地球表面到椭球面的椭球高 (H) , h为大地水准面到地球表面的正常高, a为高程异常值 (大地水准面到椭球面的高度) 。
H=h+a ............. (1)
由公式1可以看出, 如果a为定值, 则h很容易求出。但a不是一个定值, 影响它的因素很多, 如重力、地层密度、地下矿物质的种类、磁场、地表高度等。如果能够找到a的变化规律及主要影响因素, 接下来的问题就迎刃而解了。为此, 首先作一个假
定:假定本次研究中四等水准高程无误差。然后计算出每一个GPS点的高程异常值a, 以GPS点间距 (D) 为横轴, 高程异常值a为纵轴, 绘制出a-D趋势图2。由图2看出a的变化趋势为一条折线。对于线性变化, 计算很简单, 但如何确定拐点的位置尤为重要, 拐点的位置与什么有关呢?什么因素影响高程异常差值 (△a) 的正负号?就影响a的因素列表统计, 如表1所示, 表中每一个段落内a都是线性变化的。
由表中统计结果可以看出, 高程异常值a与地表高程变化的趋势有关。于是又绘制GPS点高程变化的趋势图3。横轴为GPS点间距, 纵轴为GPS点高程。
将图3和图2放到一块对比后, 惊奇的发现:
(1) a的变化与地表起伏变化一致。
(2) a为上升线时, 地表的变化趋势是由低到高, △a为正值。
(3) a为下降线时, 地表的变化趋势时由高到低, △a为负值。
(4) 高程异常值a出现拐点时, 与之对应地方的地表变化趋势同时发生突变。
(5) a为水平线时, 地表起伏变化不大, 基本为一平面, △a为0。
a变化规律的理论意义:
(1) a在一定范围内是线性变化的, 它的变化趋势与距离D成正比, △a符号与地表起伏一致, 上升为正, 下降为负。
(2) 如图2所示, 确定A、B之间任意一点的高程, 计算公式:
HA、HB为A、B两点的椭球高
有: △a= (HB-hB) - (HA-hA) = HB-HA- (hB-hA) =△H-△h (2)
式2中, HA、HB由GPS观测计算得到, hA、hB 由水准测量从高等级国家水准点联测得到。对于A、B之间的任意一点i, 其高程异常值ai为:
ai=aA+△a*DAi/DAB (3)
i点的正常高hi为:
hi=Hi-ai=Hi- (aA+△a*DAi/DAB) (4)
利用公式4对尼日利亚铁路控测的所有GPS点高程进行拟合计算, 结果相当理想, 计算数据很多, 本文只截取其中的一段 (GPS236-GPS268-GPS281) 汇总统计, 结果见表2:
与每一个GPS点的四等水准高程比较:
(1) GPS点的高程中误差为21mm。
(2) GPS点之间, 利用四等水准高差检测, 限差全部小于30√D。
P>20√D的仅有3处, 全部为22√D, 占2.1%;
12√D≤P≤20√D的为17处, 占11.3%;
P<12√D的为130处, 占86.6%。
以上结果充分验证了上述理论的正确性。
3 本方法的应用技术
1) 对于类似公路、铁路这样的长大线路, 由于测区为带状, GPS网一般沿测区中心按线状布设, 往往GPS网向某一方向延伸很长, 测区内地形起伏变化比较大。目前比较盛行的理论是控制点均匀分布论。利用该拟合方法计算, 即使控制点很多, 分布很均匀, 一般都很难达到理想的效果。因为其选择控制点时没有考虑高程异常变化的规律, 没有将控制点选择在高程异常发生拐点的位置。这一理论的局限性在于, 它只适用于地形比较平坦, 起伏变化不大的测区。
2) 根据a的变化规律可以提前确定拟合计算的段落及联测水准点的位置、间隔、分布、数量。a的变化规律易于得到, 方法主要有以下三种:
(1) GPS布网后, 将点位上到地形图上, 点绘出h-D图, 找出地形发生突变的位置, 确定GPS拟合高程的控制点的位置, 确定a线性变化的起终点。
(2) GPS点是沿线路布设的, 可以利用预可行性研究的线路纵断面上的地面线。
(3) 先做GPS观测, 待观测结果出来之后, 利用椭球高点绘H-D图。由于椭球高H的变化趋势与地表高程h的变化趋势一致, 因此可以准确反映地表变化趋势。
以上三种方法, (3) 精度最高, 但须先观测, 后计算椭球高, 确定拐点的时间相对滞后; (2) 最简单, 但由于GPS点没有准确布设在设计中线上, 而是布设在中线附近, 因此线路纵断面上的地面线反映的是中线的变化趋势, 不能准确反映GPS点的变化趋势, 两者有差异; (1) 精度与地形图的精度有关, 如果有大比例尺的地形图, 则精度较高, 反之亦然。在具体实践中, 应结合实际情况, 灵活运用这三种方法, 但最终应采用Ⅲ, 对不合适的控制点进行调整, 补测水准高程, 以达到最佳的效果。
3) GPS布网时, 须在测区内最高、最低的位置布设1～2对GPS点。统计数据显示, 凡是大的河流中间, 地势相对比较低, a值都发生突变, 因此一定要在河流两岸布设GPS点。
4) 外业测绘时, 须将GPS高程测量与光学水准测量有效结合运用。利用光学水准测量联测控制点高程h, 并且在a线性变化的中间联测1～2个点, 拟合计算时, 该点不参加计算, 而是作为检查点, 以检查拟合效果。
5) 尼日利亚为丘陵地形, 地形变化比较规律, 没有突变。这很适合a线性变化理论。
6) a线性变化理论在山岭重丘、地形起伏变化特别大的地方不适用。
7) 如果在地形变化比较均匀的地方, a值异常增大, 说明该地区磁场比较强, 地壳密度大, 地下存在重金属矿的可能性极大。
注:表中精度为√D (D为两GPS点间距离, 单位km)
4 在尼日利亚铁路勘测中的实践意义
尼日利亚1/50000地形图目前还没有覆盖全国, 大比例尺地形图更少, 即使现有的1/50000图一般比较老, 图的尺度、系统都不统一, 这对大型基建项目的可行性研究带来很大的困难, 往往影响整个项目的方案。对铁路项目而言, 没有准确的地形图就无法准确确定线路走向, 也就无法预测整个工程的投资, 有可能导致当局决策失误。这就要求项目确定后, 须在最短的时间内测绘出1/10000、1/2000地形图, 供线路选线设计。目前, 对于长大线路一般采用航飞摄影制图。影响制图的因素有两个——平面控制测量和高程控制测量。利用GPS进行平面控制测量速度很快;但高程控制测量采用光学水准测量, 由于尼日利亚境内植被茂密, 交通不便, 导致高程控制测量进度很慢, 加之尼日利亚高程基础资料收集相当困难, 水准点破坏严重, 很多新旧水准点的资料相互混淆, 收集到的水准点大多数有高程无点位, 真正可用的水准点不多, 导致联测工作量大大增加, 耗费了大量的人力、物力、时间。高程控制测量的进度严重影响了后续工作的顺利展开。寻找一种新的测量方法替代传统的水准测量是迫在眉睫。由于航测制图对高程的精度要求是1/10000、1/2000、1/500地形图等高线高程中误差分别为1.0、0.75、0.25m, 因此高程精度满足四等水准测量对制图精度不会有影响。从本次尼铁项目GPS测量的结果来看, 利用a线性理论对GPS点高程进行拟合计算, 拟合高程满足四等水准是可以实现的。如果在以后的建设项目中用GPS拟合高程替代传统的水准测量将事半功倍。
参考文献
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高程控制测量 篇9
1工程概况
我单位承建的十天高速公路H-C30标段起讫里程为K423+650-K427+220.144, 合同段主线长3.57km, 连接线长6.27km。主要工程有大中桥13座, 涵洞32座, 隧道1座。本项目工程位于陕西秦巴山地略阳县境内, 北依秦岭, 南临大巴山, 由陇山余脉、秦岭和巴山组成, 是中生代末以来全面隆起的褶皱山地地形。该测区为典型的山区地形, 总体地势南北高, 中间低, 区内山高林密, 植被茂密, 地形复杂。且每相邻两控制点被白河阻隔, 无路可走, 通行条件很差, 因此不可能用几何水准的方法联测高程。鉴于此, 我们选用了三角高程代替三等水准测量的方法。
2引起三角高程测量误差的因素分析
在实际测量中三角高程通常是利用在测站上观测目标的垂直角α、距离S (改正后斜距) 以及量取的仪器高i、目标高v和球气差p、f, 计算出它们的高差h。
从上式可以看出影响高差h的精度有测距边S、垂直角α、仪器高i、目标高v、气差f。其中的测距边S、仪器高i、目标高v、气差f在测量过程中比较容易控制。垂直角α在理想状态下观测视线不产生折射, 对垂直角没有影响。但是, 实际因为空气密度不均匀, 三角高程测量中受大气折光的影响, 是影响三角高程误差的主要来源。
3作业过程中提高精度的技术措施
由于垂直角及距离是三角高程测量的主要的观测要点, 均通过电磁波来完成测量, 众所周知, 电磁波穿过大气的过程中, 其折射率及波速会发生变化。测量时为使误差将至最低, 提高精度, 需注意以下几点:
3.1工作作风一定要严谨, 特别是对向观测应精确照准目标, 并准确地读数, 否则容易导致对向观测较差超限。
3.2因为是根据肉眼视觉来观测垂直角的, 每个人的人眼感光敏感度都各不相同, 所以一定要同一个人进行观测。
3.3因为每台仪器发出的电磁波的频率波长都有各自的特点, 而且所有的仪器具有不同的灵感度, 因此, 一定要使用同一台仪器完成测量工作。
3.4一般日出后一小时和日落前一小时, K值几乎是零, 中午前后没有太大的变化, K值往往在阴天都比较稳定, 最好在边长和垂直角观测时间较适合的条件下进行多作业。
3.5同一天内, 若风速和气温等发生变动, K值会随之变化, 若有较大的天气变化反差 (如高温炎热忽降骤雨) , 作业最好停止, 因为K值在这种情况下极不稳定。
3.6观测活动在大气湍流较小时进行为宜, 因为望眼镜视场内的目标易受到大气湍流的影响而发生剧烈跳动, 十字丝无法准确地照准, 垂直角的观测精度也会随之下降, 最好采取措施防止这种情况的发生。
3.7对向观测取平均是一种效果较好, 且可靠、稳定的数据处理措施, 获得的高程平差值往往具有较高的精度。
3.8三角高程测量也会受到地球曲率的影响, 我们可在两点上分别安置仪器进行对向观测, 并计算各自所测的高差取其绝对值的平均值来消除地球曲率的影响, 对向观测还能将垂直角观测误差的影响减小倍。
4高程控制的施测与平差
本次三角高程测设控制网线采用闭合环线。DA353为已知控制点, 353-1, 353-2, 353-3为加密水准点 (如图1) 。
4.1观测仪器
野外观测使用的测量仪器为徕卡TS02—2″。测距精度2m m+2ppm, 仪器经鉴定后的加、乘常数分别为:a=0.96m m, b=-109×10-6m m。
4.2观测过程
4.2.1仪器和棱镜架设好以后, 量取仪器高i和棱镜高V。
V、i是直接量取的数据, 根据规范和实际测量经验, 仪器高和棱镜高在用经过检验的量杆在观测前后各量测两次, 观测前或后量取的数据较差不大于2mm, 取中数后观测前后中数较差不大于1m m, 测量前后中数的中误差能够保1m m精度。
4.2.2读取测站的气象数据。
在测距之前, 必须测量气象数据即温度和气压值。温度计应悬挂在测站附近, 离开地面和人体1.5m以外的阴凉处, 读书前摇动数分钟;气压表要置平, 指针不应滞阻。观测测站的气温和气压值后, 将其输入全站仪, 全站仪自动对测距边进行气温和气压的改正。
4.2.3观测斜距。
采用对向观测的方法进行斜距的观测, 单程观测两测回, 每测回读数四次。一测回读数较差不超过3mm, 单程测回较差不超过5m m, 往返测较差不超过2m m。
4.2.4观测垂直角。
采用中丝法测垂直角, 测量规范中规定, 三角高程用中丝法观测时, 垂直角应观测四测回, 光学测微器两次读数不应大于3″, 垂直角测回差和指标差均不应大于7″, 在实际测量中垂直角测回差和指标差多数都不大于5″, 我们可以确定垂直角测回差和指标差均不应大于5″。为了保证观测的精度, 因为地面附近空气密度变化较大, 视线离地面越近, 影响越大, 应尽可能提高视线高度, 选择有微风的天气观测, 以便减弱大气折光影响。
按同样的操作程序转至下一站, 对相邻站进行观测, 这样每两站之间都进行了往返观测, 直至完成全部野外观测工作。
4.3内业数据处理
4.3.1对观测数据的处理:
(1) 取测站垂直角各测回观测值的平均值作为测站的垂直角观测值;
(2) 取测站斜距各测回观测值的平均值为测站的斜距观测值;
(3) 对测量的斜距进行加、乘常数改正:
S1为经过加、乘常数改正后的斜距;
S为斜距观测值;
△S为加、乘常数改正值;
a由全站仪鉴定求得的加常数值。
b由全站仪鉴定求得的乘常数值。
(4) 由斜距和垂直角计算高差:
式中V为测站与镜站之间的高差;
S1为经过加、乘常数改正后的斜距;
α为竖直角;
i为仪器高;
v为棱镜高;
R为地球曲率半径, 取6370000m;
K为大气折光系数, 取0.14。
联合公式 (1) , (2) , (3) 计算高差。结果见表1。
4.3.2平差计算
对三角高程控制网采用独立控制网进行平差, 高程起算点为DA353。高程闭合差为3.4m m。平差后各加密点的高程见表2。
4.4精度分析
此三角高程网闭合路线共长1.866km, 高差环线闭合差:f=3.4m m, 小于±16.4m m (三等水准要求小于等于) , 满足三等水准高程测量技术要求。
5结束语
高程控制测量 篇10
关键词：水准高程,三角高程,GPS高程,精度
工程测量中传统的高程测量方法有水准测量和三角高程测量，它们是现在工程测量中常用的高程测量方法，但其劳动强度大、效率非常低。GPS控制测量技术具有精度高、速度快、全天候作业等优点，已被广泛用于工程的平面控制，而其测定的高程精度则相对较低。本文通过对山区的三角高程、平原地的水准高程与相应的GPS高程的对比，分析了GPS高程可以应用的环境和精度，从而提高工作效率和经济效益。
1 高程测量的方法
1.1 GPS高程
GPS高程是利用几何方法，通过若干个已知点的高程异常在一定的数学模型下求出未知点的高程异常，从而利用求出的高程异常和直接测量到的大地高来确定未知点的正常高。
影响GPS高程精度的因素有GPS网的平面精度、高程起算点的误差、星历误差、多路径效应、天线误差、拟合计算误差等。
1.2 水准测量
水准测量又名“几何水准测量”，是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差，通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测各点的高程。水准尺的垂直度、仪器的稳定性、观测者的技术水平等是对水准测量精度的主要影响。
1.3 三角高程测量
三角高程测量的基本原理为:。其中，S为两点之间的实地水平距离;i为测站点仪器高;v为照准点觇标高;α为两点间的垂直角观测值;K为大气垂直折光系数。
三角高程测量精度的影响因素和水准测量精度的影响因素大致相同，有仪器精度、仪器稳定性、观测者技术水平、观测方法等。
2 传统高程测量与GPS高程测量成果比较
2.1 水准测量成果与GPS高程测量成果比较
为了分析GPS高程的精度，在西安市某遗址地形测量的高程控制测量中分别进行了水准测量和GPS拟合高程测量，并将两者进行了比较。测区采用二级GPS网，采用4台华测X90型GPS接收机同步观测，利用边连接的方式进行外业数据采集，在各GPS点上有效观测卫星数稳定在4颗星以上，每时段采集时间均在40 min以上。在高程拟合时固定GPS网两端和中部的已知高程点作为高程约束条件进行平差处理，平差结果各项指标均符合《工程测量规范》要求。水准测量采用附合水准测量的方式进行测量和平差，路线长度=12.606 km，高差闭合差=-17.69 mm，限差=±20×sqrt(12.606)=±71.01 mm，符合《工程测量规范》要求。水准测量高差与GPS高差比较见表1。
《国家三、四等水准测量规范》中规定，三等水准测量检测已测高差之差不能大于(R为测段长度)，四等水准检测已测高差之差不能大于，从表中可看到有4个水准高差与GPS高差的互差大于三等水准测量检测已测高差之差的限差，没有一个互差大于四等水准测量检测已测高差之差的限差。如果在测区范围小的工程中，合理布设GPS控制网、合理选用高程起算点和选用适合的高程拟合模型，用GPS高程代替四等水准是可以满足一般工程的需要的。
2.2 三角高程测量与GPS高程测量成果比较
在国内某民用机场地形测量工程中，对部分控制点的高程同时测量了三角高程和GPS高程，对两者进行比较。测区采用二级GPS网，采用4台天宝R8型GPS接收机同步观测，利用边连接的方式进行外业数据采集，在各GPS点上有效观测卫星数稳定在4颗星以上，每时段采集时间均在40 min以上。对高程拟合时固定GPS网两端和中部的已知高程点作为高程约束条件进行平差处理，平差结果各项指标均符合《工程测量规范》要求。三角高程测量采用索佳SET230RK型全站仪进行往返对向观测，并加距离和气象改正，各项指标均未超规范要求后，取往返数据的平均值作为测段高差。三角高程高差与GPS高差比较见表2。
此民用机场在丘陵地区，布设控制点均在丘陵包顶，视野开阔、无遮挡，GPS观测条件非常好，从表中可以看出三角高程与GPS高程的高差互差都在《国家三、四等水准测量规范》中四等水准检测高差限差范围之内。小范围工程在类似条件下，只要合理设计、严格控制，GPS拟合高程完全可以达到四等水准测量的要求。
3 结语
GPS拟合高程相比传统高程测量方法具有速度快、效率高等特点，但是在大范围高程控制测量中由于多路径效应和高程异常等因素的影响，GPS拟合高程还是不能够完全达到工程测量的需要;可是在测区范围小的、测区内高差不大的工程中，只要对控制网的布设、控制点的埋设、控制点的观测、模型的选取和数据的处理等各个环节进行合理的设计和严格的控制，用GPS拟合高程代替四等水准，甚至三等水准，是完全可以满足一般工程需要的。
参考文献
[1]雒养社,马超.GPS拟合高程精度分析[J].中国煤田地质,2007,19(3):77-79.
[2]冯雪巍,卢吉锋.山区静态GPS控制网拟合高程精度分析[J].河北工程技术高等专科学校学报,2009(4):30-32.
[3]张凤举,张华海.控制测量学[M].北京:煤炭工业出版社,2006.
[4]GB50026-2007,工程测量规范[S].
高程测量的精度对比 篇11
1 三角高程测量的误差分析
三角高程测量计算高差的公式是：
1.1 一般三角高程测量误差分析
三角高程测量计算高差的公式是：
式中：h—两点间高差
S—倾斜距离
a—垂直角
假设S与a的中误差分别为ms及ma，根据“一般函数中误差等于该函数按每个观测值所求的偏导数与相应观测值中误差乘积之平方和的平方根”，据这一定论得:
代入式(1)得mh2=±tan2a·m2s+s2·sec4a·m2a (2)
式中ma是以度、分、秒为单位的角度误差，计算中角度必须换算成以弧度为单位，
即:ma=ma-/ρ-其中ρ=206265
在实际测量中，全站仪激光测距S的误差极小(相距1000米误差仅为2～3cm)，一般可忽略不计;
垂直角a的数值一般也很小，此时：
则有:mh=±S·ma-/ρ-
1.2 往返三角高程测量误差分析
三角高程测量中必须往返测量高程，误差传播定律得往返测高差中误差：
代入上式得：
从式说明，当垂直角测量误差ma一定时，三角高程测量高差中的误差与距离成正比，距离越远，误差越大。而提高测距精度，也无法减小测量高差中误差误差。
1.3 附合、闭合多次设站测设高差误差分析
当在两点间进行三角高程测量时，需多次设站测设高差才能附合或闭合时，根据误差传播定律得两点间高差中误差:
因
当三角高程每站测量距离大致相等时，两点间全长距离L:L=S1+S2+…+Sn
即:L=n·s S=L/n
所以M=±12·ma-/ρ-·n·s2=±12·ma-/ρ-·L2/n (6)，从式(6)可看出，当n增大时，中误差M才可能减小些，也就是说，测量距离越短，精度越高。这样，就失去了三角高程测量可减小水准测量工作负荷和提高测量速度的意义。
2 水准高程测量的误差分析
若在两点间进行水准测量，中间共设n站，两点间的高差等于各站的高差和，即：h=h1+h2+…+hn
式中h1、h2、…、hn为各站的高差，若每站的高差中误差为m站，根据误差传播定律，则两点间的高差中误差为:
，式(7)表明，当每站的高差中误差m站一定时，水准测量的高差中误差与测站数的平方根成正比。若每站的距离大致相等，以S表示，则路线全长L为:
将n值代入上式，得:
由于S大致相等，m站在一定的测量条件下，也可视为常数，故可视为定值，用μ表示，即
则：
因此式(9)表明：水准测量的高差中误差与距离全长的平方根成正比。
3 两种高程测量的精度对比
从三角高程测量误差公式(6)与水准高程测量误差公式(7)、(9)中可以看出：
1)在同等距离两点间进行高程测量，三角高程测量误差与距离成正比;而水准高程测量误差与距离的平方根成正比。很显然，水准高程测量精度高于三角高程测量精度。
2)三角高程测量误差与测站数的平方根成反比，测站数越少，误差反而越大;水准高程测量精度与测站数的平方根成正比，测站数越少，误差越小。因此水准测量精度优于三角高程测量精度。
3)两种测量方法均存在水准尺读数误差，因此对m站的大小在此不进行对比分析。
4 结论
从两种高程测量的误差分析可得出结论。全站仪三角高程测量不能因提高测距精度而相应提高高差测量精度，其施测精度远低于水准高程测量。因此，全站仪三角高程测量无法代替普通水准高程测量。只有在精度较低的高程测量中才可使用全站仪三角高程测量。
参考文献
[1]周斌武.应用全站仪进行三角高程测量的新方法[J].甘肃农业, 2005.