三角高程测量方法及误差分析

Ｃｈｉｎａ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　学术研究　蠹　三角高程测量方法及误差分析　杨万辉　（江苏省有色金属华东地质勘查局八一四队，江苏镇江２１２０００）　【摘要】针对三角高程测量在不同工程中的应用，文章阐述了单向观测法、对向观测法、中间设站观测法三种三角高程不同观测模式，并对各　种观测方法，计算方法，精度可靠性进行了分析，同时对三角高程测量常见的误差进行了分析，并给出了相应的建议措施。　【关键词】三角高程单向观测对向观测中间设站　百多年以前，人们用三角高程测量的方法来测定高差，自水　准测量方法出现以后，它已经退居次要地位，但因其作业简单，在山　区和丘陵地区仍得到广泛应用。随着高精度测角测距全站仪的发　展，三角高程测量技术在一些精密工程测量、变形监测的测量工作　中又得到了新的应用，其精度甚至达到了二等水准的精度要求，在　些特殊领域得到了新的应用。　一一原理是一样的，只有对象观测和中间设站法观测两次，但是这两种方　法可以削弱大气折光以及地球曲率所带来的大部分误差。三角高程测　量的误差来源主要有垂直角误差、水平距离误差、仪器高目标高误差。　２．１垂直角误差　垂直角的误差来源主要有三个，一是测量仪器本身的测角误　差，二是测量人员的瞄准的误差，三是大气折光与地球曲率的误差。　大气折光的影响主要取决于温度梯度和大气密度。经验表明太阳升　１三角高程测量观测方法　起和落山前后半小时变化较大，中午时刻比较稳定，阴天比较稳定，　三角高程测量是利用从测站点观测照准点得到垂直角和斜距，　夜间最好，地球曲率影响主要取决于观测距离，采用对向观测或者　计算测站点与照准点之间的高差，目前在工程建设施工中常见分方　中间设站法可以削弱一部分。在实际工作中，可以采用性能稳定、高　法有单向观测法、对向观测法、中间设站法。　精度的全站仪，减小观测边长，以减小垂直角的误差影响的范围。　１．１单向观测法　２．２水平距离误差　三角高程单向观测法是不考虑地球曲率和大气折光误差的影　水平距离误差的主要来源有两个，一是仪器本身的测量误差，二　响，仅适用于距离较短、精度要求不高的情况。如图１所示，欲求Ａ、Ｂ　是大气折光的影响。仪器的误差主要与仪器的测距模式以及测距标　两点间的高差，将全站仪安置于Ａ点，仪器高为ｉ，Ｂ点安置反射棱镜，　称精度有关。大气折光主要导致了光线的实际路程不是直线，同时光　棱镜高为ｖ，垂直角为０【，Ａ、Ｂ两点间平距为Ｄ。已知Ａ点的高程为　速计算方法与实际不一致。通过对象观测法、中间设站法可以消除部　ＨＡ，则Ｂ点的高程为：ＨＲ＝Ｈ＾＋Ｄ，ｔａｎ　＋ｉ－ｖ。　分大气折光影响，但是观测过程中折光系数往往不一致，所以只能说　１．２对向观测法　减弱此类误差，大气折光的影响随着距离的增大显著增强，当距离为　对向观测的实质是两次单向观测的组合，可以称之为往返观　２００ｍ时，其导致的误差约为０．１ｌｍｍｌ当距离为６００ｍ时，误差迅速增　测，原理与单向观测相同。在Ａ点安置全站仪，在Ｂ点安置棱镜，测得　大至０．９８ａｍ。对于高精度的三角高程测量，ｒ无论采用哪种观测方法，　Ａ、Ｂ两点间的高差ＨＡＢ，称为往测高差；返测时在Ｂ点安置全站仪，　都需测定大气改正系数，以消除或减弱误差的影响。　在Ａ点安置棱镜，测得Ｂ、Ａ两点间的高差ＨＢＡ，称为返测高差。将往　２．３目标高和仪器高误差　返测得的高差平均以后得到ＡＢ点的高差。　仪器高和棱镜高一般采用钢尺量距法，其精度约为土２ｒａｍ，对　１．３中间设站法　高精度三角高程测量，这个误差也不容忽视，所以对高精度三角高　如图２所示，分别将棱镜安置在已知高程点Ａ和待测高程点Ｂ　程测量观测点采用带强制对中装置的观测墩，使用中间设站法三角　上，在Ａ、Ｂ的大致中间位置Ｄ安置全站仪，Ｄ与Ａ、Ｂ均通视。根据单向　高程测量时，可以采用前后视目标高相等进行高程测量，不需量仪　观测法，测得Ａ、Ｄ高差以及Ｂ、Ｄ高差ＨＡＤ、ＨＢＤ，两个高差相互求代　器高及棱镜高，减少了目标高量取误差的影响，提高了测量精度。　数和即可求得Ａ、Ｂ高差。　３结语　２全站仪三角高程测量误差分析　众多的测量专家与学者，通过大量实验和例证证实，在范围不　从上述三种三角高程测量方法可以看出，三角高程测量的基本　大，路线不长的地区，应用全站仪三角高程测量可以达到三等水准　测量的精度，对跨越山谷、河流、岛屿等采用水准仪不便的区域起到　了重要作用。利用高精度电子全站仪进行全自动三角高程测量，在　大气比较稳定的条件下进行观测，同时加入一些已知数据进行约　束，可以得到一等水准测量精度。三角高程测量相比水准测量受地　形限制小、效率高，尤其适用于丘陵地带或山区的测量。在一些工程　测量实践中，发挥着重要的作用。但受竖直角误差、测边误差、折光　误差等因素的影响，三角高程测量的精度很难有显著的提高，限制　了三角高程测量的应用范围。在三角高程测量实施前应制定周密的　观测方案，充分考虑竖直角、测距、折光系数等方面的误差，采取切　实可行的减弱措施，以保证三角高程达到预期精度。　图１单向观测法三角高程测量　参考文献：　［１］周水渠．精密三角高程测量代替二等水准测量的尝试［Ｊ］．测绘信　息与工程，１９９９（３）．　［２］张正禄。邓勇，罗长林。等．精密三角高程代替一等水准测量的研究　［Ｊ］．武汉大学学报，２００６（１）．　［３］郭宗河．用全站仪测量与测设高程的几个问题［Ｊ］．测绘通报。２Ｏ０１（１２）．　［４］许秀风．全站仪对向观测法三角高程测量的精度分析［Ｊ］．江苏　图２中间设站法三角高程测量　测绘，２００１（１）．　作者简介：杨万辉（１９７０一），男，江苏高淳人，大专，工程师，研究方向：测绘工程。　２０１４年１　２月下第２４期总￥２０４￣２４９