論三角高程測量與三等水準(zhǔn)測量的分析

1、<p>　　論三角高程測量與三等水準(zhǔn)測量的分析</p><p>　　（江蘇省睢寧縣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì) 江蘇睢寧 221200） </p><p>　　摘要：本次實(shí)驗(yàn)場地是從睢寧縣職業(yè)教育中心一食堂旁的已知點(diǎn)K004點(diǎn)開始沿籃球操場、工程學(xué)院和田徑操場最后回到K004點(diǎn)，通過對這圈高低起伏的路段進(jìn)行三角高程測量和三等水準(zhǔn)測量，再對這兩種外業(yè)測量數(shù)據(jù)分析比較，結(jié)合精密三角高程測量的

2、精度分析，最終獲得結(jié)論：認(rèn)為在一定的觀測條件下，精密三角高程測量代替三等水準(zhǔn)測量是可行的，值得進(jìn)一步研究。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：精密三角高程測量；限差；三等水準(zhǔn)測量 </p><p><b>　　1 緒 論 </b></p><p><b>　　1.1 概述 </b></p><p>　　

3、水準(zhǔn)測量目前仍是高程測量的最常用方法，測量精度高、操作便捷是這種方法的優(yōu)勢。但水準(zhǔn)測量外業(yè)工作量大，且受地形起伏的限制，視線短，施測速度較慢。而精密三角高程測量是一種精度較高的高程測量方法，它不受地形起伏的限制，在進(jìn)行幾何水準(zhǔn)測量非常困難的復(fù)雜地形或山區(qū)，三角高程測量發(fā)揮了很大優(yōu)勢，解決了幾何水準(zhǔn)測量難以解決的高程傳遞問題，從而能夠順利地完成測量任務(wù)并達(dá)到較高的精度要求。此外精密三角高程測量施測速度較快，使用靈活，還能節(jié)省人力和財(cái)力，在

4、一些大型工程項(xiàng)目施工、工業(yè)設(shè)備安裝等高精度測量中得到廣泛應(yīng)用。 </p><p><b>　　1.2 實(shí)驗(yàn)方案 </b></p><p>　　本論文對精密三角高程測量和三等水準(zhǔn)測量的精度進(jìn)行了研究。利用全站儀和水準(zhǔn)儀從睢寧縣職業(yè)教育中心一食堂旁的已知點(diǎn)K004點(diǎn)開始沿籃球操場、體育館和田徑操場最后再回到K004點(diǎn)（詳見圖1）這圈高低起伏的路段進(jìn)行三角高程測量和三等水準(zhǔn)

5、測量，獲取兩種測量方法的高差外業(yè)數(shù)據(jù)，經(jīng)內(nèi)業(yè)處理結(jié)束后，對兩種方法的測量精度進(jìn)行比較，最后通過分析比較獲得結(jié)論。本課題的主要工作包括以下幾點(diǎn)：（1）三等水準(zhǔn)測量和三角高程測量概述（2）三等水準(zhǔn)和三角高程的外業(yè)測量（3）數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理和分析論證。 </p><p><b>　　2 三等水準(zhǔn)測量 </b></p><p>　　2.1 三等水準(zhǔn)測量的精度要求 </p&g

6、t;<p>　　中絲讀數(shù)法基、輔分劃讀數(shù)的差為2m；基、輔分劃所測高差的差為3m。 </p><p>　　后前視距差為3m，后前視距差累計(jì)為6m。 </p><p>　　測段、路線往返測高差不符值為 ，測段、路線的左右路線高差不符值為 ，環(huán)線閉合差：平原為 ，山區(qū)為 ，檢測已測測段高差的差為 。（K：測段的長度km；L：附合路線長度km；R檢測測段長度km。） </p&

7、gt;<p>　　2.2 三等水準(zhǔn)測量方法 </p><p>　　三等水準(zhǔn)測量采用中絲讀數(shù)法，每測站讀數(shù)順序?yàn)楹笠晿?biāo)尺黑面、前視標(biāo)尺黑面、前視標(biāo)尺紅面、后視標(biāo)尺紅面。以此次實(shí)驗(yàn)為例如圖1所示，采用逆時(shí)針方向以K004號(hào)點(diǎn)為起始點(diǎn)，一測站的操作程序是：首先在K004號(hào)點(diǎn)放水準(zhǔn)尺（由于是已知高程點(diǎn)，故不需放置尺墊），在K004號(hào)與3號(hào)點(diǎn)之間架設(shè)水準(zhǔn)儀并整平（由于視距和高差的原因，一測段的距離不宜放的太遠(yuǎn)

8、），對準(zhǔn)后視K004號(hào)點(diǎn)讀取標(biāo)尺黑面上、下、中三絲讀數(shù)，然后照準(zhǔn)前視標(biāo)尺黑面，讀數(shù)方法與前者相同，然后再將前視標(biāo)尺轉(zhuǎn)至紅面，用同樣的方法只讀取中絲，最后同樣的方法照準(zhǔn)后視標(biāo)尺的紅面并讀取中絲，記錄完畢后一測站測量結(jié)束。再按順序?qū)x器遷至下一站，開始下一測段，直至最終回到K004號(hào)點(diǎn)閉合完成測量。 </p><p><b>　　3 三角高程測量 </b></p><p>

9、;　　3.1 三角高程測量的精度要求 </p><p>　　對邊觀測邊長一般在 200 ～ 500 米，丘陵地區(qū)、山地最長為 1000 米。豎角一般不超過 10 度。 </p><p>　　觀測邊長在 200 米以內(nèi)測 2 測回，200 ～700 米測 4 測回，700 ～1000 米測 6 測回 </p><p>　　豎直角應(yīng)觀測三測回，光學(xué)測微器兩次讀數(shù)不應(yīng)大于

10、3″，豎直角測回差和指標(biāo)差均不應(yīng)大于7″。 </p><p>　　架設(shè)好儀器后，量取儀器高與棱鏡高，讀數(shù)至毫米位，兩次量取讀數(shù)應(yīng)小于1厘米，然后取兩者的平均值。 </p><p>　　3.2 三角高程測量過程中采取的保證精度的措施 </p><p>　　3.3.1 三角高程測量計(jì)算高差的公式： </p><p>　?。ㄗⅲ?：A、B兩站間的高

11、差； D：兩測站之間水平距離； ：棱鏡儀器高； </p><p>　?。簝蓽y站之間豎直角； ：全站儀儀器高； ：兩測站之間斜距； </p><p>　?。築點(diǎn)高程； ：A點(diǎn)高程 p、f： 球氣差 ） </p><p>　　從以上的公式可知，在實(shí)際測量工作中影響三角高程測量的因素通常是測站上觀測目標(biāo)的豎直角a、水平距離D、量取的儀器高i、目標(biāo)高 以及球氣差p、f，本次

12、實(shí)驗(yàn)中我采用的是后者：通過水平距離和豎直角來計(jì)算高差。為了提高所測高差的精度，通常都取兩點(diǎn)之間的對象觀測平均值h平=（（D1×tana1+i1- 1+p1+f1）-（D2×tana2+i2- 2+p2+f2））/2，這次實(shí)驗(yàn)中的水平距離D較短，所以在計(jì)算高差時(shí)對于球氣差的影響可以不用考慮，（但在測量過程中應(yīng)該盡量避免在中午或者較差的自然環(huán)境中進(jìn)行三角高程測量）。故求取高差的平均值為：h平=（D1×tana1

13、 -D2×tana2+i1 -i2- 1+ 2）/2。下面重點(diǎn)對影響高差h精度的測距邊D、豎直角a、儀器高i和目標(biāo)棱鏡高 進(jìn)行分析。 </p><p>　　3.3.2 水平距離D精度分析 </p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)中對水平距離D的觀測采用的是多測回對向觀測，往測時(shí)盤左觀測讀取距離四次，盤右觀測時(shí)讀取距離四次，在遷站后返測時(shí)同樣盤左盤右各讀取距離四次（測距精度能夠達(dá)到毫米級，對

14、向觀測的D邊也相差毫米級），然后在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理時(shí)，對同一測段上的多次距離讀數(shù)取平均值，這樣所測的水平距離的精度就會(huì)大大地提高。 </p><p>　　3.3.3 a豎直角精度分析 </p><p>　　對豎直角的觀測采用了中絲法觀測讀數(shù)，讀取角度方法與水平距離觀測方法大體一致，在一測段上往測時(shí)盤左盤右各讀取豎直角三次，返測時(shí)同樣盤左盤右各讀取三次，內(nèi)業(yè)處理時(shí)對同一測段上讀取的豎直角取平均值

15、。 </p><p>　　按照國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范中要求，三等水準(zhǔn)測量，環(huán)線閉合差為±12mm，從表3的數(shù)據(jù)中可以看出四條邊兩種方法測量的高差閉合差均在限差范圍之內(nèi)，滿足了測量的精度要求，所以用三角高程測量代替三等水準(zhǔn)測量在理論上和實(shí)踐中是完全可行的。但通過兩種測量方法的高差之差也可從中發(fā)現(xiàn)，隨著距離的加長，測量的精度也隨著降低，所以精密三角高程測量要代替三等水準(zhǔn)測量，其測量距離不能過長，只有在一定

16、的距離范圍之內(nèi)三角高程測量才能實(shí)現(xiàn)替代。 </p><p><b>　　4 總結(jié) </b></p><p>　　通過這個(gè)課題的研究可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)行短距離的高程測量時(shí)，三角高程測量滿足了三等水準(zhǔn)測量的精度要求，是可以實(shí)現(xiàn)替代的，這一研究有著現(xiàn)實(shí)的意義，這大大減輕了水準(zhǔn)測量的工作量，提高了工作效率。 </p><p>　　但本次實(shí)驗(yàn)仍然有不足之處，測量

17、的精度和方法仍然有待提高和完善：比如在量取儀器高度、讀取角度等等存在一定的誤差，需要更加精細(xì)的獲取方法和更為縝密的操作流程，但總體上來說這次實(shí)驗(yàn)我們完成了當(dāng)初的設(shè)想，驗(yàn)證了所提出的理論。同時(shí)得益于這次實(shí)驗(yàn)使我對水準(zhǔn)儀、全站儀的使用和高程的測量方法有了更加深入的了解和認(rèn)識(shí)，鍛煉且豐富了我的儀器操作技能和處理測量過程中出現(xiàn)問題的能力，為我以后從事測繪工作提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 </p><p><b>　　參考