三角高程测量方法与精度浅析.docx

三角高程测量方法与精度浅析摘要：本文首先介绍了三角高程测量的三种基本方法。通过试验证明大气折光系数K值在不同气象条件下的差异是比较大的；在一定条件下可以使用全站仪代替水准仪进行达到三、四等水准测量精度要求的三角高程高程测量并且有提高到二等水准精度要求的潜力。关键词：高程测量；几何水准测量；三角高程测量；大气折光系数Abstract：Thispaperfirstintroducesthethreebasictrigonometriclevelingmethod.ProvedbyexperimenttheatmosphericrefractioncoefficientKvalueindifferentweatherconditionsisrelativelylarge;undercertainconditionscanusetotalstationinsteadoflevelinginstrumenttotriangleelevationthreeorfourlevelingaccuracyrequirementsandhasincreasedtotwotheaccuracyrequirementsofwaterpotential.Keywords:elevationmeasurement;geometricleveling;trigonometricleveling;atmosphericrefractioncoefficient中图分类号：P224.2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）一、前言三角高程测量的基本思想是根据由测站向照准点所观测的垂直角和它们之间的水平距离计算测站点与照准点之间的高差。这种方法简便灵活受地形条件限制较小故适用于测定三角点的高程。本文研究的内容主要包含单向观测三角高程、对向观测三角高程、全站仪中间法三角高程测量。通过实验以实测数据为基础分析三角高程测量的误差以及大气折光系数K在不同气象条件下的变化并通过比较对三角高程测量取代水准测量的可能性进行一定的讨论。二、三角高程测量的原理与精度1、三角高程测量的基本原理如图1所示要测定地面A、B两点间高差hab则在A点安置仪器在B点竖立标尺量取仪器望远镜旋转轴中心I至地面点A的仪器高i用望远镜十字丝的横丝照准B点标尺上的一点MM至B点的垂直高度称为目标高v测出倾斜视线甜与水平线间所夹的竖直角α若已知A、B两点间的水平距离为S则可得两点间的高差hab为：图1若已知A点的高程Ha则B点的高程为：若在A点安置全站仪(或经纬仪十光电测距仪)在B点安置棱镜并分别量取仪器高i和棱镜高v测得两点间斜距D与竖直角α以计算两点间的高差称为光电测距三角高程测量A、B两点间的高差可按下式计算:2、三角高程测量的精度（1）对向观测高差闭合差同一条观测边上对向观测高差的绝对值应该相等或者说对向观测高差之和应该等于零但是实际上由于各种误差的影响不等于零而产生了所谓的对向观测高差闭合差。对向观测也叫做往返侧因此对向观测高差闭合差也称为往返侧高差闭合差以W表示：（2）环线闭合差的计算如果若干条对向观测边构成一个闭合环线其观测高差的总和应该等于零当这一条件不能满足时就产生了环线闭合差。最简单的闭合环是三角形这时环线的闭合差就是三角形高差闭合差。（3）三角高程高差闭合差在两个已知高程点之间进行全站仪中间法三角高程测量时闭合差计算式为：其中n为高程导边数。（4）球气差系数C值和大气折光系数K值的确定大气垂直折光系数K是随地区、气候、季节、地面覆盖物和视线超出地面高度等条件不同而变化的要精确测定它们的数值目前尚不可能。通过实验发现[5]K值在一天内的变化大致在中午前后数值最小也较稳定；日出、日落时数值最大变化也快。因而垂直角观测时间最好是在当地时间10时到16时之间此时K值在0.08~0.14之间如图2.6所示。不少单位对K值进行过大量的计算和统计工作[5]例如某单位根据16个测区的资料统计得出K=0.107三、三角高程测量试验及精度分析1、施测步骤以及规范前期准备工作结束试验开始。试验用仪器是TopconGTP-102R型全站仪以及苏州一光DSZ2型自动安平水准仪。在三角高程测量之前首先进行二等水准测量得出A、B两点之间的高差Hab作为基准数据用于日后进行三角高程测