三角高程测量新方法

三角高程测量新方法（精选10篇）

三角高程测量新方法 篇1

目前, 在高程测量过程中, 常运用的传统测量方法是水准测量和三角高程测量。这2种方法虽然各有特色, 但都存在着不足。水准测量是一种直接测高法, 测定高差的精度高, 但受地形起伏的影响较大, 且外业工作量大, 速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法, 虽不受地形起伏的影响, 在大比例尺地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中得到广泛应用, 但它的精度较低, 且每次测量过程中, 必须量取仪器高、棱镜高, 测量过程较复杂而且涉及的仪器数据较多, 增加了误差来源。

目前全站仪已广泛应用于道路工程测量中。全站仪集电子经纬仪、光电测距仪和数据记录于一体, 其测距和测角精度大大提高, 这使全站仪用于道路高程测量成为可能;同时, 全站仪进行道路高程测量观测速度快, 效益高;并且以不同的观测方法观测分别能满足不同的道路高程测量的精度。

经过长期摸索, 笔者总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法融合了水准测量和三角高程测量的优势, 施测过程结合了水准测量任意置站的特点, 减少了测量时引入仪器高、棱镜高所带来的误差来源, 使三角高程测量精度进一步提高, 同时使得施测过程更为简单、方便、快捷, 对一些工程测量有重要意义。

1 三角高程测量原理

如图1所示, 为了测量A、B两点的高差, 在O处设置全站仪, V为棱镜高, I为仪器高, 设测站点处高程为H0, 而计算得A点处的高程HA为:

不改变棱镜的高度, 重新将棱镜安置于B点处测得测站至B点棱镜到全站仪视准轴的高差为H2, 而可以测得B点高程HB为:

根据三角形的几何关系可知

式中:S为测站到棱镜的斜距;a2为竖直角。根据式 (1) 、式 (2) 和式 (3) , 可得点A和点B的高差为:

因此可得, A, B两点高差HAB与两点之间的竖直角大小有关, 与仪器高和棱镜高无关, 所以可以通过这种多余观测的原理消除在三角高程法测量高差时因仪器高和棱镜高测量的误差所带来的高程测量误差, 从而提高高程测量的精度。

当两点间距离大于400m时, 应考虑地球曲率和大气折光对高差的影响。设地球半径为R (R=6 371km) , 两点间的水平距离为D, 则两项综合影响的改正数f及改正后的高差h′AB可按下式计算:

式中:f=0.43D2/R, 为地球曲率和大气折光对高差的影响系数。

2 三角高程测量新方法的操作过程

(1) 全站仪置于任意一点, 但所选点位要求能与已知高程点和待测高程点上的固定高度的棱镜通视。

(2) 先用仪器照准已知高程点, 测出平距和垂直角, 计算出水平视线高程值。

(3) 用同样的方法照准待测点, 测出平距和垂直角。

(4) 将所得数据代入公式 (4) 或公式 (5) 中, 计算待测点的高程。

3 三角高程测量新方法的理论分析

理论上讲影响三角高程测量精度的误差来源主要有:垂直角观测误差、已知高程点和待测高程点之间的边长误差、大气折光误差、仪器高和棱镜高的测量误差。

从新、旧三角高程测量的方法对比分析可知, 边长误差、垂直角观测误差影响近似相等。大气折光误差, 当两点之间的距离越远, 误差越大。而新三角高程测量则是将全站仪安置与于两点之间, 分别进行瞄准, 使大气折光误差的视线距离缩短, 提高了测量精度。仪器高和棱镜高量取时产生的粗差, 是使观测高差出现大误差的主要原因, 而应用三角高程测量新方法在整个测量过程中, 不必量取仪器高和棱镜高, 不必要求已知高程点和待测高程点之间通视, 减少了粗差, 使测量的精度进一步提高。

4 三角高程测量新方法与传统测量方法的比较分析

4.1 新方法与传统三角测量误差比较

使用同一台全站仪, 采用传统的三角高程测量和三角高程测量新方法对不同的5个已知高程点进行观测, 其中误差见表1。

(±mm)

综上分析, 基于视线三角高程测量的新方法同传统三角高程测量法在误差方面比较, 精度平均可以提高50%左右。

4.2 新方法与传统三角测量高差精度比较

在只考虑水准仪置平、瞄准和读数3项主要误差的情况下, 三等水准测量一个测站的高差测量精度为:

根据等级水准测量对视距长度的要求, 为保证新方法能替代相应等级水准测量, 当竖直角不超过25°时, 用2″全站仪使用新方法进行三角高程测量, 当前视或者后视距离不超过350m时, 其一个测站的高差测量精度可以达到三等水准测量精度要求;考虑到距离太长时地球曲率与折光的影响以及通信联系与搬站、跑尺等时间问题, 前、后视距离以不超过300m为宜。

5 小结

三角高程测量新方法在测量上要求丝毫不改变仪器高和棱镜高, 并且前后测量的花杆和棱镜必须是同一套, 这样才可以做到免仪器高和免棱镜高的测量, 测出待测点的高程。测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高, 因为它减少了误差来源。整个过程不必用钢尺量取仪器高与棱镜高, 也就减少了这方面造成的误差。同时需要指出的是, 在实际测量中, 棱镜高还可以根据实际情况改变, 只要记录相对于初值增大或减小的数值, 就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。

摘要：三角高程测量是一种常用的高程测量方法, 但在测量过程中, 由于要量取仪器高、棱镜高, 测量误差加大。为满足工程需要, 通过对三角高程原理进行分析, 提出三角高程测量的新方法, 分析了其测量原理、使用过程以及优势, 该方法对三角高程测量在工程测量中的应用将起到一定推进作用。

关键词：三角高程测量,原理,操作过程,理论分析

参考文献

[1]王晓涛, 张志恒.全站仪高程测量方法的探讨[J].内蒙古科技与经济, 2006, (9X) :156-157.

[2]张前勇, 常胜.全站仪水准法三角高程测量的探讨[J].湖北民族学院学报, 2007 (1) :42-45.

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[4]贺春梅, 明祖涛.利用三角高程代替一等跨河水准的可行性研究[J].海洋测绘, 2006 (6) :25-27.

[5]何习平.全站仪中间法与水准测量的精度比较[J].水电自动化与大坝监测, 2004 (4) :37-39.

[6]孔凡文, 林峰.应用三角高程测量替代水准测量的可行性分析与实践[J].采矿技术, 2009, 9 (4) :38-39.

[7]沈文亮.三角高程测量方法及应用探讨[J].经济技术协作信息, 2009 (9) :97.

三角高程测量新方法 篇2

浅谈三角高程测量法

摘要：介绍三角高程测量的几种方法及其基本的计算方法。 关键词：浅谈 三角高程 测量 对于所有的市政工程而言，测量工作是整个施工过程的关键技术环节。它不仅关系到整个工程项目设计意图的实现，同时也关系到工程的质量目标，更是直接影响到工程的成本控制。测量是一个高技术的工作过程，如何确保测量工作的精度以及避免发生测量错误至关重要。 三角高程测量的基本原理如图，A、B为地面上两点，自A点观测B点的竖直角为α1.2，S0为两点间水平距离，i1为A点仪器高，i2为B点觇标高，则A、B两点间高差为 h1.2=S0tga1.2+i1-i2 在工程的施工过程中，常常涉及到高程测量。传统的测量方法是水准测量、三角高程测量。两种方法虽然各有特色，但都存在着不足。水准测量是一种直接测高法，测定高差的精度是较高的，但水准测量受地形起伏的限制，外业工作量大，施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法，它不受地形起伏的限制，且施测速度较快。在大比例地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中广泛应用。但精度较低，且每次测量都得量取仪器高，棱镜高。麻烦而且增加了误差来源。 随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及，使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。经过长期摸索，总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高，施测速度更快。 一、三角高程测量的传统方法 如图所示，设A，B为地面上高度不同的两点。已知A点高程HA，只要知道A点对B点的高差HAB即可由HB=HA+HAB得到B点的高程HB。 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) 首先我们假设A，B两点相距不太远，可以将水准面看成水准面，也不考虑大气折光的。为了确定高差hAB，可在A点架设全站仪，在B点竖立跟踪杆，观测垂直角а，并直接量取仪器高i和棱镜高t，若A，B两点间的水平距离为D，则hAB=V+i-t 故 HB=HA+Dtanа+i-t (1) 这就是三角高程测量的基本公式，但它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此，只有当A，B两点间的距离很短时，才比较准确。当A，B两点距离较远时，就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响了。这里不叙述如何进行球差和气差的改正，只就三角高程测量新法的一般原理进行阐述。我们从传统的`三角高程测量方法中我们可以看出，它具备以下两个特点： 1、全站仪必须架设在已知高程点上 2、要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高 二、三角高程测量的新方法 如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点，而不是将它置在已知高程点上，同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理测出待测点的高程，那么施测的速度将更快。如上图，假设B点的高程已知，A点的高程为未知，这里要通过全站仪测定其它待测点的高程。首先由(1)式可知： HA=HB-(Dtanа+i-t) (2) 上式除了Dtanа即V的值可以用仪器直接测出外，i，t都是未知的。但有一点可以确定即仪器一旦置好，i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定t值也固定不变。从(2)可知： HA+i-t=HB-Dtanа=W (3) 由(3)可知，基于上面的假设，HA+i-t在任一测站上也是固定不变的.而且可以出它的值W。 这一新方法的操作过程如下： 1、仪器任一置点，但所选点位要求能和已知高程点通视。 2、用仪器照准已知高程点，测出V的值，并算出W的值。(此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程，仪器高，棱镜高均为任一值。施测前不必设定。) 3、将仪器测站点高程重新设定为W，仪器高和棱镜高设为0即可。 4、照准待测点测出其高程。 下面从上一下这种方法是否正确。 结合(1)，(3) HB′=W+D′tanа′ (4) HB′为待测点的高程 W为测站中设定的测站点高程 D′为测站点到待测点的水平距离 а′为测站点到待测点的观测垂直角 从(4)可知，不同待测点的高程随着测站点到其的水平距离或观测垂直角的变化而改变。 由(5)，(8)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。 综上所述：将全站仪任一置点，同时不量取仪器高，棱镜高。仍然可以测出待测点的高程。测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了误差来源。整个过程不必用钢尺量取仪器高，棱镜高，也就减少了这方面造成的误差。同时需要指出的是，在实际测量中，棱镜高还可以根据实际情况改变，只要记录下相对于初值t增大或减小的数值，就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。 随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及，使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。经过长期摸索，总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高，施测速度更快。 参考文献： [1]工程测量规范gb50026-，中华人民共和国标准[s]，北京：中国计划出版社，. [2]张正禄，工程测量学[m]，武汉，武汉大学出版社，.

三角高程测量新方法 篇3

【关键词】三角高程测量；全站仪；水准测量；山区施测；测量深化；管理改进

【中图分类号】P224.2 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0428-01

前言

在山区施工测量环境中，由于环境限制，水准测量的价值就不能有效实现，一方面是由于地形的复杂性，另一方面是水准测量本身应用条件比较严格，利用三角高程测量可以有效进行山区施工测量，促进施工质量效率的提升，有利于实现整个工程的整体效益，从而确定该工程的顺利完工。这种测量方法，有效实现了与全站仪的结合。

一、关于三角高程的具体分析

在施工测量过程中，我们经常运用水准测量以及三角高程测量，这两种方式。它们各有特点，都有不同的应用范围，是施工测量工程的两个重要组成部分。随着施工测量技术的进步，这两者得到了一定的发展改善，但是仍然存在着不足，水准测量顾名思义，它的测量水准是非常高的，但是受地形的影响比较大，并且它是一种直接测量的方法，适合于地形起伏一般的环节。它的作业量一般比较大，并且施工效率比较低，不能有效实现高效率工作。我们日常使用的三角高程测量，它的施工速度是比较快的，并且不受外界环节的约束，能够进行间接测量，它的应用范围是比较广泛的，在线型工程、官网工程等环节中都能看到它的影子。

虽然三角高程具备很好的优势，但是它的自身技术应用又限制了它的发展，一般来说，为了确保三角高程测量的顺利运行，需要用到相关仪器、棱镜，利用他们进行具体高度的量取，在此环节中，它浪费的时间是比较多的，并且由于测量环节比较复杂，也容易导致一定的误差，不利于测量精度的提升。在山区测量过程中，传统的三角高程测量是可以进行改善，这样就有利于工程测量质量效率的提升，有利于提高三角高程测量的精度，有利于提高仪器测量的效率，有利于实现施工测量工程的整体效益。在这一过程中，为了实现对这两种传统测量方式的有效运行，需要做好具体剖析，详细说明三角高程测量的功能优势。

三角高程的传统方法测量方法，需要设置两个点，比如A、B两个点，A与B的地面高度是不同的，A点高程高度为HA具体确定A点对B点的高差hAB，通过相关环节计算得出B点的高程HB。为了测量的有效进行，我们需要做好一系列的假设工作，假设A，B相距的距离比较近，将水准面当作水平面，排除地球曲率和大气折光的影响。通过在A点架设全站仪，得到A，B两点的高差hAB，在B点进行竖立棱镜的树立，进行仪器高i、棱镜高l的整体确定，垂直角α的角度要观测好，水平距离D也要把握好，HB是B点的高程；HA是A点的高程高度；l为棱镜高度，i为仪器高度，V为棱镜与全站仪望远镜之间的高差。

我们在具体测量中，要实现视线直线型以及形成以水平面为主的基准面，在此前提下，为了实现准确的测量度，需要尽量缩短A、B之间的距离，以确定测试精度的提升。如果两者的距离过于疏远，就会考虑大气折光与地球曲率这两个环节的具体影响，在此情况下，就可以进行下序环节的有效进行了。接下来，我们就三角高程测量的简易方法进行测量，对于已知的高程点，要及时进行全站仪的有效架设，确定此待测点的高程情况，进行棱镜和仪器高度的具体测量，确定，此三角高程测量的有效进行，在此环节下，我们要尽量优化全站仪的架设点的广泛性，以确定它能提升测量技术的效率、质量，我们可以在不动用相关仪器进行环节量取的前提下，利用三角高程的测量原理，得出我们所要测量的待测点的高度，这样有利于提高我们日常的施工效率，有利于提高我们测量的精确度，在这种情况下，利用仪器测出已经高程点的数据信息，分别测出V与M的值数，在这个环节下，仪器高层测出的常数是一定的，其仪器高度、棱镜高度，已经测站点的高程都是任意数据，不需要在施测前进行测量。在此环节下，我们可以进行，仪器测站点高程的重新设定，使它为M，将仪器和棱镜的高度设为0。照准待测点进行高程数据的测量。

二、对于三角高程测量的基本应用

三角高程测量的方法，是相对简易的，下面将作出具体剖析。在大地水准面上，分别设置不同的A、B两点，设置两者不同的高度，并且如果A点高程值已经确定，就可以进行B点高程的测定，从而算出两者的高度差。我们用HA来表示A点的高程，把B点设置为HB，用hAB来表示A点对B点的高差值，在此环节下，我们需要进行相关架设，假设A、B两点距离比较短，这这种环节中，不能考虑大气折光的影响作用，把水准面当做水平面，在A点斤西瓜全站议架设，并且设置觇标在B点附近，进行竖角α角的观测，进行仪器与觇标高度的具体测量，用i与t表示它们的具体信息，测出A、B两点间的斜距，把它当作S，以方便下列环节的有效进行。

三、关于三角高程测量方法的改进措施

1.关于仪器的具体分析

一般来说，如果要利用新型的测量方式，就需要利用比较先进的全站仪，还有相关配套设备，比如对中杆以及两套棱镜，及时将他们相互对接，并且及时在全站仪上实现位置固定，在测量过程中，我们可以分别进行棱镜观测，以确保两个高差的获得，在此环节中，我们要注意相关标记的记录，及时做好每套仪器与棱镜的标记。

2.关于作业与推导公式的具体分析

在一些测量中，我们需要进行已知水准点的测定，需要进行A、B点的相关设置，这两点的距离相差是比较大的，我们要进行一定数量的测站的建设，确保全站仪的有效架设，确定测段水准点的有效范围，在此范围环节中，实现测站和起始点距离的一致性，并且在水准点上，及时实现棱镜杆的架设，确定距离和竖直角的有效测量。

3.关于精度的具体分析

在实际测量中，我们可以不必使用目标高度以及测量仪器的高度，可以利用全站仪通过大气折光以及地球曲率的作用，实现对向观测测量的抵消，这样有利于实现仪器本身大气改正的优势，确定起始点和终点距离的相近性，确定尽可能小的竖直角值，在观测条件一定的前提下，利用相同精确度的仪器进行对向观测，尽可能的减少每公里高差的误差。

四、关于应用实例的分析

在实际测量实例中，该工程的环境是某丘陵地区与山区，其地理环境是比较复杂的，有较为复杂的地形起伏，在实际测量过程中，对全站仪设备的要求是比较高的，我们一般利用高精度的自动照准进行对向观测方法的具体进行，并且综合利用相关路线沿线的GPS高程值，进行二等水准测量精度的测量，在这种情况下，运行一系列具体测量方法，进行三角高程方法的具体利用实践。这个实例，地位较为复杂，其传统的水准仪测量工作是不能进行的，需要利用三角高程测量模式进行测量，确保四段水准路线的有效获取，并且进行往返观测闭合差的信息数据的具体分析，这样有利于符合二等水准测量的具体要求。

五、结束语

在相对复杂的地形山区中，利用三角高程测量可以有效实现日常施工工作的测量，确定该工程的顺利实施。

参考文献

[1]蒋利龙，施昆.削弱大气折光对对三角高程影响的新途径[J].测绘工程，2007.9

[2]孔祥元，郭际明.控制测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2006

[3]杨敏，陈国世.高精度对向三角高程代替等级水准测量的可行性研究[J].地理空间信息，2011（2）

对三角高程测量方法的分析 篇4

随着全站仪的广泛使用, 使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及, 使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。经过长期摸索, 总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点, 又减少了三角高程的误差来源, 同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高, 施测速度更快。

1 三角高程测量的原理

通过观测两点间的水平距离和天顶距 (或高度角) 求定两点间高差的方法。它观测方法简单, 不受地形条件限制, 是测定大地控制点高程的基本方法。

三角高程测量的基本原理如图, A、B为地面上两点, 自A点观测B点的竖直角为α1.2, S0为两点间水平距离, i1为A点仪器高, i2为B点觇标高, 则A、B两点间高差为

h1.2=S0tga1.2+i1-i2

上式是假设地球表面为一平面, 观测视线为直线条件推导出来的。在大地测量中, 因边长较长, 必须顾及地球弯曲差和大气垂直折光的影响。为了提高三角高程测量的精度, 通常采取对向观测竖直角, 推求两点间高差, 以减弱大气垂直折光的影响。

2 三角高程测量的传统方法

如图2所示, 设A, B为地面上高度不同的两点。已知A点高程HA, 只要知道A点对B点的高差HAB即可由HB=HA+HAB得到B点的高程HB。

图中:D为A、B两点间的水平距离a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) 。

首先我们假设A, B两点相距不太远, 可以将水准面看成水准面, 也不考虑大气折光的影响。为了确定高差hAB, 可在A点架设全站仪, 在B点竖立跟踪杆, 观测垂直角а, 并直接量取仪器高i和棱镜高t, 若A, B两点间的水平距离为D, 则hAB=V+i-t

这就是三角高程测量的基本公式, 但它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此, 只有当A, B两点间的距离很短时, 才比较准确。当A, B两点距离较远时, 就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响了。这里不叙述如何进行球差和气差的改正, 只就三角高程测量新法的一般原理进行阐述。我们从传统的三角高程测量方法中我们可以看出, 它具备以下两个特点:

a.全站仪必须架设在已知高程点上。

b.要测出待测点的高程, 必须量取仪器高和棱镜高。

3 三角高程测量的新方法

如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点, 而不是将它置在已知高程点上, 同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下, 利用三角高程测量原理测出待测点的高程, 那么施测的速度将更快。如图1, 假设B点的高程已知, A点的高程为未知, 这里要通过全站仪测定其它待测点的高程。首先由 (1) 式可知:

上式除了Dtanа即V的值可以用仪器直接测出外, i, t都是未知的。但有一点可以确定即仪器一旦置好, i值也将随之不变, 同时选取跟踪杆作为反射棱镜, 假定t值也固定不变。从 (2) 可知:

由 (3) 可知, 基于上面的假设, HA+i-t在任一测站上也是固定不变的, 而且可以计算出它的值W。

这一新方法的操作过程如下:

a.仪器任一置点, 但所选点位要求能和已知高程点通视。

b.用仪器照准已知高程点, 测出V的值, 并算出W的值。 (此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程, 仪器高, 棱镜高均为任一值。施测前不必设定) 。

c.将仪器测站点高程重新设定为W, 仪器高和棱镜高设为0即可。

d.照准待测点测出其高程。

4 三角高程测量的新方法正确性判定

下面从理论上分析一下这种方法是否正确。结合 (1) , (3)

HB′为待测点的高程

W为测站中设定的测站点高程

D′为测站点到待测点的水平距离

а′为测站点到待测点的观测垂直角

从 (4) 可知, 不同待测点的高程随着测站点到其的水平距离或观测垂直角的变化而改变。

将 (3) 代入 (4) 可知:HB′=HA+i-t+D′tanа′ (5)

按三角高程测量原理可知

将 (3) 代入 (6) 可知:HB′=HA+i-t+D′tanа′+i′-t′ (7)

这里i′, t′为0, 所以:

由 (5) , (8) 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。

三角高程测量新方法 篇5

三角高程、GPS在跨河水准测量的应用

三角高程测量以其快速、简便且能保证一定精度而应用于跨河水准测量,GPS高程精度的提高也为GPS替代水准测量成为可能,GPS测量不受通视条件限制的优点更适用于跨河高程测量.本例中用光电测距三角高程法进行跨河水准施测,通过相关精度分析,能达到国家三等水准测量的要求,并用GPS高程测量对同一测段进行比较检核.

作 者：欧阳平Ou YangPing 作者单位：漳州市测绘设计研究院,福建,漳州,363000刊 名：城市勘测英文刊名：URBAN GEOTECHNICAL INVESTIGATION & SURVEYING年，卷(期)：2009“”(3)分类号：P224关键词：跨河水准测量 三角高程测量 GPS

三角高程测量新方法 篇6

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

三角高程测量新方法 篇7

(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.

论三角高程测量法的改进 篇8

1 三角高程测量的一般方法

如图所示, A点高程为已知HA, A和B为地面上两个高度不同的点, 只要测出A点对B点的高差HAB, 就由HB=HA+HAB得到B点的高程HB。

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=Dtan a) ;

我们将A、B两点看成一个水准面, 暂不考虑大气折光、当地温度的影响。为了测出高差HAB, 在A点架设全站仪, 在B点竖立跟踪杆, 观测垂直角а, 并直接量取仪器高i和棱镜高t, 如果A、B两点间的水平距离为D, 则HAB=V+i-t, 所以相应得出HB=HA+Dtanа+i-t。

上面所阐述的是三角高程测量的一般公式, 它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的计算高程的方法。而当A、B两点距离较远时, 就必须考虑地球弯曲和大气折光等外界的影响了。综上所述:要计算出HB=HA+Dtanа+it, HA必须先是已知的, 而在测设过程中应该量取仪器i和棱镜t的高度, 在测设出а的数据。

2三角高程测量的改进法

像高程测量的一般方法, 我们要将全站仪架设在已知高程点上, 假如能将全站仪架设在任意点, 而同时又不用量取仪器高和棱镜高的情况下, 利用三角高程测量原理测出待测点的高程, 那么施测的速度将更快。为了印证方法是正确, 我们先反过来思考。如图一, 假设B点的高程已知, A点的高程为未知, 这里要通过全站仪测定其它待测点的高程。首先由HB=HA+Dtanа+i-t演变出HA=HB- (Dtanа+i-t) , 水平距离D和夹角а可以用仪器直接测出外, i, t都是未知的。但我们可以确定即仪器一旦架设好, 此时i值也将随之不变, 同时选取跟踪杆作为反射棱镜, 这时假设t值也固定不变, HA+i-t=HB-Dtanа=W。改进法的操作过程如下:

2.1将全站仪任一置点, 但所选位置能和已知高程点之间不能有障碍物, 通视。

2.2用仪器照准已知高程点, 测出V=Dtana的值, 并算出W的值。

2.3将仪器测站点高程重新设定为W, 仪器高和棱镜高设为0即可。

2.4照准待测点测出其高程。

下面从理论上分析一下这种方法是否正确。

结合前面的两个公式得出:HB′=W+D′tanа′

HB′为待测点的高程

W为测站中设定的测站点高程

D′为测站点到待测点的水平距离

а′为测站点到待测点的观测垂直角

从HB′=W+D′tanа′可知, 不同待测点的高程随着测站点到其的水平距离或观测垂直角的变化而改变。

将W=HB-Dtanа代入HB′=W+D′tanа′可知:

按三角高程测量原理可知:HB′=W+D′tanа′+i′-t′

将W=HB-Dtanа代入上式可得出:HB′=HA+i-t+D′tanа′+i′-t′

因为这里i′, t′为0, 所以:

综上所述可知, (1) (2) 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。

3 结束语

将全站仪架设在可通视的仁一点, 同时不需量取仪器和棱镜高度。仍然可以测出待测点的高程。测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高, 因为它减少了量取、置点数所带来的误差。同时需要提醒的是, 在现场测量放样中, 棱镜高还可以根据实际情况改变, 只要记录下相对于初值t增大或减小的数值, 就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程, 以灵活解决随着棱镜高的变化而最终测设待测点的高程。

参考文献

三角高程测量技术的研究与应用 篇9

1.1 选题背景及研究意义

测绘工作是国家基础工作之一, 为经济建设、国防建设和科学研究提供基础的科学数据。在工程的施工过程中, 常常涉及到高程测量。传统的测量方法是水准测量、三角高程测量。两种方法虽然各有特色, 但都存在着不足。水准测量是一种直接测高法, 测定高差的精度是较高的, 但水准测量受地形起伏的限制, 外业工作量大, 施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法, 它不受地形起伏的限制, 且施测速度较快。在大比例地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中广泛应用。但精度较低, 且每次测量都得量取仪器高, 棱镜高。麻烦而且增加了误差来源。

三角高程可以跨河进行测量, 具有测程较远、精度较高、操作方便等优点, 是实现近、中程海岛高程精密传递的主要测量技术之一。就三角高程测量基本原理和方法而言, 国内外的研究和应用都比较多, 理论和技术相对比较成熟。通过对向观测、消除仪器高和目标高误差、多测回多时段观测等措施, 在陆地上三角高程测量可以达到较高的高程测量精度, 可以代替三、四等水准测量, 甚至代替二等水准测量。但在传统的三角高程测量中, 测距精度、人工瞄准误差、大气折光差、地球曲率和垂线偏差等成为影响三角高程测量精度的主要因素[1,2,3,4]。

1.2 研究主要内容

研究主要内容

本文依据TS300全站仪等仪器设备, 结合托县工业园区精密三角高程数据。理论联系实际去证明精密三角高程测量替代四等级水准测量可行性, 并提出了具体的结论和建议。

2 三角高程测量技术

2.1 精密三角高程测量的基本原理

精密三角高程测量的基本原理是采用自动照准的高精度全站仪同时对向观测, 以基本消除或大大消弱大气垂直折光的影响。对向观测时照准棱镜固定在另一全站仪的把手上, 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不变的同一棱镜, 这样可完全避免量取仪器高和觇标高。限制观测边的长度和高度角, 以减少相对垂线偏差的影响。

2.2 基于TCRA1201全站仪的高程自动测量系统

在三角高程测量中由于存在诸多误差的影响, 以致三角高程测量本身很难达到高等级高程测量的要求, 要知道某些误差的具体影响往往比较困难, 因此可采取一些措施来消除或削弱某些误差的影响, 提高高程测量的精度, 为此基于TCRA1201全站仪的高程自动测量系统除利用TCRA1201 ATR自动照准技术、导向光技术等技术外, 采用了在仪器头上安装单棱镜或360°棱镜, 实现两台仪器同时对向观测, 有利于削减大气垂直折光影响。在一个测段上对向观测的边为偶数条边, 避免量取仪器高和觇标高。限制观测边的长度和高度角, 以减少大气垂直折光和相对垂线偏差的影响, 达到提高精度的目的。

整个测量工作利用TCRA1201全站仪、PDA、精密三角高程测量软件进行, 利用PDA数据记录时程序自动按照日期和时间对数据文件进行命名, 用户只需输入测段起点、终点并选择是否为主站, 即可进行测量, 操作界面如图1所示。

精密三角高程测量很适合于要求高精度高程的线路工程, 尤其是山地和丘陵地区, 可以缩短观测路线, 大大提高测量工效, 给工程施工更多的时间。几何水准测量精度较高, 能满足国家一、二等水准测量的需求, 并广泛应于国家高程控制网的布设。但是其劳动强度大、成本高、效率相对较低, 在地形起伏较大的丘陵、山地, 更显得效率低, 尤其是跨河水准和高空沉降监测等特殊水准测量中也无法解决的难题。三角高程测量技术也伴随着高程测量技术的成熟和全站仪的发展而得到飞跃的发展。几何水准测量、三角高程测量各有优势且互相补充, 在我国社会主义现代化建设中扮演着测绘骑兵的角色。

3 精密三角高程在内蒙四等高程测量中的应用研究

3.1 项目概述

受托克托县工业园区的委托, 内蒙古自治区测绘院承揽了呼和浩特市托克托县工业园区1:1000地形图测绘任务, 该测区的所有测绘项目均由内蒙古自治区测绘院三分院完成。该地区属于山区, 海拔最高1220米, 最低1000米。由于山高沟深水准测量困难, 故我院高程在山区采用三角高程测量 (见图2、表1) 。

仪器采用拓普康电子数字水准仪和徕卡全站仪 (测量机器人) 相结合。数字水准仪, 两台0.5秒级Leica TS300自动照准全站仪 (测量机器人) 进行精密三角高程测量。计算过程:使用内蒙古自治区质检站彭爱文编写的《Superpaw2010》软件进行两差改正计算;南方公司编写的《南方平差易2005》、武汉大学编写的《obs TOres.exe》、《TOPlevel.exe》进行平差计算 (见表2) 。

水准测量按四等水准网施测

已知高程点个数:2

未知高程点个数:24

每公里高差中误差=4.27 (mm)

最大高程中误差[D022]=6.94 (mm)

最小高程中误差[D018]=3.25 (mm)

平均高程中误差=5.68 (mm)

规范允许每公里高差中误差=10 (mm)

[边长统计]总边长:32627.400 (m) , 平均边长:1208.422 (m) , 最小边长:297.300 (m) , 最大边长:6720.000 (m)

观测测段数:27

[闭合差统计报告]序号:<1>:闭合水准

序号:<1>:闭合水准 路径：[D011 - D010 - D009 - D006 - D005 - D004 - D001 - D007 - D008 - D013 - D014 - D017- D015 - D012 ]

高差闭合差=12.60 (mm) , 限差=±20*SQRT (13.273) =±72.86 (mm)

路线长度=13.273 (km)

序号:<2>:闭合水准

路径：[D022 - D021 - D020 - D019 - D016 - D015 - D012 - D011 - D010 - D023 - D024 ]

高差闭合差=-16.60 (mm) , 限差=±20*SQRT (12.131) =±69.66 (mm)

路线长度=12.131 (km)

序号:<3>:附合水准

路径:[II托保10-D018-D017-D014-D013-D008-D007-D003-D002-II托保6]

高差闭合差=-15.80 (mm) , 限差=±20*SQRT (13.510) =±73.51 (mm)

路线长度=13.510 (km)

3.2 水准精度

每公里高差中误差=4.27 (mm)

最弱点高程中误差[D022]=6.94 (mm)

规范允许每公里高差中误差=10 (mm)

4 结论与展望

4.1 结论

本文就Leica全站仪和武汉大学测绘学院开发的PDA手簿程序, Tri Level计算程序, 经过经过改装后组合成一套高精度的测量机器人。从而大大降低外业劳动强度, 同时也打破了三角高程测量不能代替高精度水准测量的束缚。

4.1.1 其中多测回自动观测、自动识别限差，给野外测量带来很大的 便利，尤其夜间观察最佳。他们不仅仅适用于精密三角高程测量，也同 样适用于其他高精度全站仪测量。

结合工程实例, 起闭于国家三等以上的水准点的高程导线, 其最后高程精度与四等水准的精度相当计算出的闭合差, 偶然中误差都符合国家四等水准规范。从而证明精密三角高程是完全可以代替三四等水准测量。因此, 三角高程将广泛的用于山区及丘陵地区的高程控制测量中, 山区进行高程控制时, 能减少劳动强度、提高作业速度, 具有较强的灵活性与实用性。

4.1.2 成果采用精密三角高程测量方法，通过自动目标追踪利用两 台高精度、识别全站仪，经多方加装改进，实现了同时对向观测，削减了 大气垂直折光影响。通过对测段按偶数边进行观测，无需量取仪器高和 觇标高，有效避免了由此带来的测量误差。采用该方法可达到三四等水 准测量精度，与几何水准测量相比，大大降低了作业条件限制，显著提 高了作业效率。

4.2 展望

智能全站仪的发展为精密三角高程测量提供了硬件基础, 经过对精密三角高程测量各项误差来源的分析, 提出了不用量取仪器高和棱镜高的精密三角高程测量方法, 通过提高垂直角测量精度, 解决了精密三角高程测量代替三四等水准测量的关键技术问题, 通过大量的实验验证了该方法的可行性, 从而为高程测量的自动化奠定了基础, 为精密高程测量提供了新的思路。

参考文献

[1]于磊.基于智能全站仪的跨海三角高程自动测量研究[D].青岛:山东科技大学, 2010:1-4.[1]于磊.基于智能全站仪的跨海三角高程自动测量研究[D].青岛:山东科技大学, 2010:1-4.

[2]李凤斌, 柳光魁, 王晓丽.长距离跨海高程基准传递方法及精度闭[J].现代测绘, 2007 (2) :7-8.[2]李凤斌, 柳光魁, 王晓丽.长距离跨海高程基准传递方法及精度闭[J].现代测绘, 2007 (2) :7-8.

[3]李建成, 姜卫平.长距离跨海高程传递方法的研究[J].武汉大学学报, 2001, 26 (6) :514-517.[3]李建成, 姜卫平.长距离跨海高程传递方法的研究[J].武汉大学学报, 2001, 26 (6) :514-517.

全站仪精密三角高程测量应用探讨 篇10

传统高程控制网的建立使用水准仪进行水准测量。而对于地面高低起伏较大或用水准仪测量不便的地区,应用受到很大的限制。随着测量技术的高速发展,全站仪测距和测角精度大为提高,全站仪三角测量得到广泛应用。本文对拓普康全站仪三角高程测量进行了精度分析。探讨了拓普康OS-102全站仪三角高程在一定范围内代替等级水准的可行性。

1三角高程测量原理

三角高程测量是根据观测两点之间的高度角及斜距来计算两点间高差的,两点间高差为:

式中:S为两点间斜距;a为垂直角;K为大气垂直折光系数;i为测站点仪器高;v为观测目标高;R为地球曲率半径。

由式(1)可以看出,三角高程测量两点高差的精度受到两点间斜距的量取精度、两点间竖直角的观测精度、大气折光、仪器高及棱镜高量取精度的影响。在这些因素的影响下,普通三角高程精度较差,很难满足沉降观测的精度要求。

2自由设站三角高程测量原理

在传统三角高程测量理论与工程实践相结合的方法。该方法就是将全站仪架设在2点中间,省去了在已知点上对中的繁琐过程,节省了时间,通过测量测站点与已知高程点之间的高差,再测量测站点与待测点之间的高差,最后将两高差做差,求取已知点与待测点之间的高差,从而得到待测点的高程。

两点间的高差计算公式为:

由式(2)可以看出,两点间高差误差主要与斜距s,竖直角a,大气折光系数k及棱镜高v有关。而不需要量取仪器高,如果在基准点和观测点用相同的一支对中杆且不变换高度,即v1=v2。高差只与斜距和竖直角观测精度有关。

根据误差传播定律,三角高程测量高差在相同环境下,同类型观测精度相同,短时间内对前后目标进行观测,大气折光对精度影响较小,影响精度的主要因素为测角、测距中误差及棱镜高量取中误差。主要取决于全站仪的精度及测量方法。

3拓普康OS-102全站仪三角高程测量精度分析

拓普康OS-102全站仪测距精度为ms=±(2+2ppm)mm,测角精度ma=±2″,取大气折光系数k=±0.14 mm,取不同的竖直角和斜距进行高差中误差计算,取2倍中误差作为极限误差,并与三、四等水准的限差比较,分析其精度情况,经计算得出表1。

由表1可知:拓普康OS-102全站仪自由设站法三角高程在测程700 m以内,竖直角在20°以内时,其理论精度均能达到四等水准的限差要求;三角高程高差中误差主要是随着距离的增大而明显的增大,高差中误差大致与距离成正比关系,而竖直角的变化对精度影响较小,误差随边长的增加而明显增大,所以在实际生产测量中,应该尽量缩小观测边的长度。

4工程实例

本文对某闭合水准网进行测量,使用拓普康OS-100全站仪进行三角高程测量,棱镜采用带支撑架的对中杆安置,观测步骤为“后-前-前-后”,读取水平距离和竖直角,盘左盘右的平均值作为竖直角。前后视距差最大不超过50 m。竖直角要求在5°之间,全站仪在待测点与已知点中间安置。用仪器照准已知高程点上安置的棱镜,测出仪器点至已知高程点之间的精确水平距离和照准已知高程点上棱镜时视线的竖直角。将全站仪转至照准待测点,测出仪器点至待测点之间的精确水平距离和照准待测高程点上棱镜时视线的竖直角。整个观测线路构成一个独立的闭合环,测站数采用偶数站,这样既可以不量取仪器高和棱镜高,还可以抵消转点棱镜高产生的影响。

首先利用精密水准测量方法测出控制点和4个观测点的高程及控制点和观测点之间的高差,再用精密三角高程测量的方法观测,采用拓普康OS-102全站仪,求得各点高程。两种方法求得的较差见表2

全站仪三角高程测量闭合水准路线闭合差为+13 mm,精密水准测量闭合差为+0.9 mm,满足四等水准测量标准。

5结语

本文通过对全站仪三角高程的理论研究,并使用拓普康OS-102型全站仪进行实地数据采集,证实了拓普康OS-102全站仪三角高程的精度能够达到四等水准的限差要求。在作业中必须注意减少大气折光、垂线偏差的影响,观测时要保证成像清晰稳定。在测量时,一定要注意边长的控制,边长太长将会大大降低精度,此时要相应减小垂直角,边长和垂直角的关系可以示进行控制。在精度要求不高的山区,全站仪可以代替水准仪进行三四等水准测量。

参考文献

[1]张正禄,吴栋才.精密工程测量[M].北京:测绘出版社,1993.

[2]张自立.全站仪三角高程测量替代三四等水准测量[J].城市建设与商业网点,2009(10):259-263.