中间法测距三角高程测量精度分析研究

2016-05-30李孟迪刘丹凤沈朋

科技资讯 2016年3期

李孟迪刘丹凤沈朋

摘要：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。水准测量是一种直接测高法，测定高差的精度是较高的，但水准测量受到地形起伏的限制，外业工作量大，施测速度较慢。因此，研究了全站仪中间法三角高程测量，推导了全站仪中间法高程测量的计算公式，并运用误差传播定律导出了高程测量精度的计算公式，分析了有关误差来源对高程测量精度的影响，从而达到提高高程测量效率的目的。

关键词：三角高程测量全站仪中间法精度分析实验研究

中图分类号：P221.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（c）-0146-02

在高精度的高程测量中，主要用水准仪采用传统的测量方法进行。水准测量具有较高的测量精度，但会受到地形起伏的限制，在坡度较大和地形比较复杂的地区，因测站增多，精度降低，外业工作量和测量成本增大，施测速度较慢。随着测量技术的发展与测量仪器的更新进步，三角高程测量的应用变得越来越广泛，三角高程测量以其简便灵活、受地形条件限制较少的优势，正在逐步代替一定范围内的水准测量工作。但是三角高程的精度与多种因素有关，要想让三角高程测量在一定程度上代替水准测量，如何提高其测量精度成为当前研究的主要任务。

1 全站仪中间法三角高程测量的原理

可见：采用中间法三角高程测定高差可以消除量取棱镜高、仪器高的影响，其精度只与测定距离、垂直角的误差以及球气差有关。但对现在的大多数全站仪而言，仪器已经对距离自动进行了气象、基准面以及加常数的改正，且仪器性能可靠，精度稳定。所以，测距误差对高差的影响已经降到次要地位。其中影响最大的还是垂直角的测定误差，主要包括照准误差、读数误差和全站仪本身的误差，而照准误差的影响最大，全站仪读数均为电子自动显示，读数误差则没有人为影响，全站仪本身的误差为全站仪竖盘指标差，竖盘指标差在仪器使用说明书中已经给定。球气差对高差观测结果也有一定的影响，k值的确定是否准确是影响球气差计算的关键，而k值受地区、季节、气候、地面覆盖物和实物超出地面高度等因素的影响，但其在一天内的变化是有规律的，中午前后稳定，日出日落变化较大，因此应该选择在合适的时间进行观测。

3 测距三角高程的影响实验研究

3.1 不同照准目标检测实验

该次实验主要是检测照准类型的不同方式对测角精度的影响。实验时选取了距离约为200 m、400 m、600 m、800 m、1 000 m的照准点，分别采用棱镜中心和觇板中心作为照准目标，并采用手扶单杆反光镜和用三角架固定单杆反光镜测量垂直角，各观测6个测回，检验统计不同目标的照准误差和不同立尺条件的照准误差。所得实验数据如表1。

通过实验证明：在一定的外界条件下借助脚架、照准觇板大大提高了垂直角的观测精度，运用实验时用的2″级徕卡全站仪，其测角精度完全可保证在2″以内。

3.2 不同测角精度对三角高程精度的影响

由式（6）可知利用中间法进行三角高程测量时，测角精度对高差精度的影响为：，即，因为运用中间法时，所以测角精度对高差精度的影响可简化为：。通过相关计算可得测角精度对高差中误差的影响，数据见表2。

通过上表可以看出：进行全站仪中间法三角高程测量时，全站仪的测角中误差越小，其对高差中误差的影响就越小，所以应尽量选用高精度的仪器，如果确实没有高精度的仪器，可通过增加测回数的方法来提高测角精度。

4 所得结论及建议

（1）中间法三角高程测量无须测点架站，不必量取棱镜高、仪器高等减少了三角高程测量的误差来源，而且两待测点间不必通视，在不便进行水准测量的地区可优先考虑中间法三角高程测量。

（2）中间法三角高程测量高差时，仪器需架设在中间，使前后视距差在5 m以内，可以有效的削弱大气折光的影响，提高测量精度。

（3）竖直角的测量精度对中间法三角高程的测量精度影响较大，在实际中可以通过增加观测测回数的方法来提高竖直角的观测精度。同时应选用较高精度的仪器，并定期检校仪器，获得相应的技术参数，以便人为改正。

（4）外界条件对观测精度的影响同样非常重要，为了获得高精度的观测结果，应选择在合适的天气及时间段进行观。

参考文献

[1] 张正禄.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2004.

[2] 刘惠明.全站仪中间法高程测量及其精度探讨[J].华南农业大学学报，2004，25（4）：102-106.