精密三角高程（精选七篇）
精密三角高程 篇1
1 常规高程测量方法
高程测量被广泛应用到诸多工程施工中, 传统的测量方法主要是几何水准测量、常规三角高程测量等。两种方法具有各自的优势, 但是也有缺点存在。几何水准测量可以直接对高程进行测量, 对于高差的测定有着较高的精度, 但是地形因素会限制到水准测量, 有着较大的外业工作量, 没有较快的施测速度。三角高程测量则是间接测高法, 地形因素不会对其产生限制作用, 并且有着较快的施测速度, 因此被广泛应用到大比例地形图测绘、线型工程以及管网工程中。但是很多因素都会对三角高程测量精度造成影响, 如高度角观测精度、距离测量精度、大气垂直折光等。
2 精密三角高程测量的方法
具体来讲, 精密三角高程测量将自动照准的高精度全站仪给应用了过来, 同时对向观测, 以便对大气垂直折光的影响基本消除或者大大的消弱。在对向观测时, 需要在另一全站仪的把手上固定照准棱镜, 在一个测段上, 对向观测为偶数条边, 同时, 将高度不变的同一棱镜立在测段的起末水准点上, 这样仪器高就不会被量取到。对观测边的长度和高度角进行限制, 以便对相对垂线偏差的影响进行减少。
3 精密三角高程测量的应用
(1) 仪器改装:全站仪可以对目标自动识别, 标称精度需要在0.5`以上, 反射棱镜安装的误差需要在0.1毫米以内。
(2) 起末水准点观测方法:将全站仪架设到测段水准点附近, 通常需要控制在20米以内, 并且起末点需要大致相等, 将棱镜杆架设于水准点上, 起末点都为同一根杆, 长度需要控制, 保持在一定稳定的状态, 以便科学观测合理和高度角。低棱镜和高棱镜都是两测回。在观测之前, 各个站都需要对温度和气压进行测定, 设置于全站仪上, 以便科学的改正边长。
(3) 对向观测方法的实施:按照仪器前进方向, 首先进行后测站观测, 之后再进行前测站观测。对于每一个测段, 进行单棱镜往返测或者高低双棱镜观测, 高低双棱镜观测顺序是后低、前低、前高、后高等。利用单棱镜往返测支线测段。完成一条边的观测之后, 就进行下条边的观测, 在这个时候要特别注意, 前站仪器保持在不动的状态, 为下条边的后站, 在前面搬迁原来的后仪器, 为下条边前站, 在一个测段上, 对向观测需要将边的条数控制在偶数条。
(4) 精密三角高程测量进行二等水准测量中的主要技术要求:等级为二等, 边长为100米时, 为两回测回, 指标差较差、测回间垂直角较差、测回间测距较差分别为5、5、3。边长在100米到500米之间, 为四回测回;边长在500米到800米之间, 为6回测回;边长为800米到1000米之间, 为8回测回, 指标差较差、测回间垂直角较差、测回间测距较差以及测回间高差较差都维持不变。
(5) 精密三角高程观测注意事项:精密三角高程测量, 成像的稳定性会直接影响到观测时间的选择, 中午前后一段时间, 因为有太阳, 大气湍流会影响到观测, 望远镜成像会有跳动问题出现, 对观测高度角的精度造成了较为严重的影响。最好不要对观测边长进行缩短, 在日出日落时, 大气垂直折光系数有着较大的变化, 长边观测是不太合适的。在自动照准观测方面, 视场内棱镜之前不能够有草、树叶和电线, 对于烟火上空或者飘动的雾团, 不能够有视线通过。在对向观测的过程中, 如果一站有着过长的观测时间, 那么对向观测就需要重新进行。要架稳全站仪, 对测站位置合理选择, 测段起末水准点上, 需要放稳中杆。
4 案例说明
某铁路客运专线的一段路中, 将二等水准测量发展为了三角高程测量, 测量线路有着较大的长度, 可以达到400千米以上, 经过的地区地形较为复杂, 其中以丘陵和山区为多, 并且跨越了多条江河, 有着较为复杂的测量条件。在这种情况, 测量成果与二等水准测量精度要求所满足。施工单位按照二等水准来进行测量复测, 发现没有问题, 与相关要求所符合。按较差统计计算的每公里测量的全中误差为1.9毫米, 符合相关要求。
某大山精密三角高程测量, 线路长度在60公里左右, 经过了多个山口和低谷, 起伏总高差在2000米以上, 线路符合于两个一等水准点上, 闭合差为11.9毫米, 符合相关要求。
在这些事例中, 不管是水准路线闭合差, 还是每公里测量的高差全中误差, 都可以与二等水准的技术要求所满足。因此, 我们就可以在高速铁路中, 可以将二等水准测量方法发展为精密三角高程测量方法。
5 结语
通过上文的叙述分析我们可以得知, 在高铁测量中, 如今大部分依然采用的是几何水准测量方法, 虽然具有一系列的优势, 但是在实践过程中还是暴露出来了很多的问题;针对这种情况, 就可以将精密三角高程测量技术给应用过来, 实践研究表明, 取得了不错的效果。在具体的实践过程中, 需要结合具体情况, 科学设计测量方案, 控制每一个细节的质量, 避免有问题出现, 要严格控制各种误差, 以便得出较高的测量精度, 满足高铁测量的精度要求。相关的工作人员需要不断努力, 积极学习, 总结实践经验, 熟练掌握三角高程测量的方法, 结合具体情况, 积极的应用先进的仪器和技术, 提升测量质量和测量精度。
摘要：随着时代的进步和社会经济的发展, 我国道路交通运输事业发展迅速, 高铁在我国日趋普及。通过调查研究发现, 如今依然将几何水准测量应用到高速铁路高程控制测量中, 这种方法具有很多的优势, 如较高的测量精度、操作难度不大等, 但是也有着诸多的问题, 如视线较短、速度较慢, 有着较大的劳动强度等。针对这种情况, 就可以将先进的三角高程测量技术给应用过来。本文简要分析了高铁测量中精密三角高程测量技术的应用, 希望可以提供一些有价值的参考意见。
关键词：高铁测量,三角高程测量,应用
参考文献
[1]张继惠, 宁晓君, 吴侨生.精密三角高程测量技术在高铁测量中的分析与应用[J].活力, 2011, 2 (6) :123-125.
[2]王志章, 潘正峰, 刘冠兰.三角高程测量在高铁特大桥无砟轨道施工测量中的应用[J].工程勘察, 2009, 37 (6) :99-101.
[3]王文杰, 田丽雅, 刘立臣.中间法三角高程测量在高铁CPIII控制网中的应用[J].测绘地理信息, 2014, 39 (1) :77-79.
山区三角高程测量浅析 篇2
乐山至宜宾高速公路L J 1 1合同位于四川盆地西南边缘地带, 地面高程在3 1 0米~4 2 2米之间, 相对的高度在5 0米左右, 山体树木茂密, 属于典型的丘陵地形地貌, 覆盖全线。控制点离主线较远, 单纯利用水准测量是难以实现高程测量的, 结合现场实际采用三角高程辅以水准测量完成全线的高程分阶段控制。
1.1 其中有两个重要的阶段
工程前期的导线复测以及控制点的加密;工程进行到上部, 全线高程控制点的闭合。
1.2 三角高程测量的实施方法及改进
如图1, 为了测量点A到点B的高差, 在O处安置全站仪、A处安置棱镜, 测得O A的距离S1和垂直角α1, 从而计算O点处全站仪中心的高程H1。
然后照准B点, 测得O B的距离S2和垂直角β, 从而计算B点的高程HB。
点A和点B高差HAB为:
在上边测量的基础上, 我们可以进行下面的几项简化, 可以避免好几项误差的存在。在进行高程测设时, 两次棱镜高度采用同一值 (使得h1=h2) , 一般是利用同一个配套的单杆作为棱镜高, 可以避免量测仪器高时产生人为的读数和量测误差;尽可能保证S1和S2为等距, 可以避免大气遮光产生的测距误差;只进行高程转移的测量可以采用自由设站的方法, 不用将全站仪支设于控制点, 这样不用量取测站仪高度, 避免人为的量测误差。
综合起来, 高程转移的三角高程测量公式为:
2 有几点需要注意的地方
(1) 一般高速公路要求是四等水准测量, 采用三角高程时为保证精度, 首先要保证全站仪和相关的仪器进行检定。相关的仪器要配套使用, 特别是仪器常数要求统一。
(2) 全站仪在使用之前先将温度、气压等测定完成, 依次输入仪器内部, 保证测量的精确性。
(3) 三角高程测量时, 至少要测量三个测回, 并对测回差超过允许范围的进行重新测量。在内业整理时, 注意用水平距离 (或者斜距) 对竖直角的读书进行复核, 防止出现偶然误差。
3 新方法的采用
3.1 利用全站仪内部测交汇测量
现阶段, 全站仪的功能已经非常丰富, 在进行高程测量时有一种方法非常实用—交汇测量, 一般高程交汇得原理就是通过三角高程进行得。如图2, 我们可以利用已知的多个控制点进行高精度的高程转测, 首先通过测量三个或者更多得控制点得高差, 反算出测站点得仪器高程, 然后通过三角高程得方法引设其余得水准控制点。这样可以检查和检验控制点的准确性, 防止因控制点得破坏产生误差。
3.2 利用悬高测量复核高程
全站仪中间的特殊功能悬高测量就是三角高程测量一种发展。所谓悬高测量, 就是测定空中某点距离地面的高度。全站仪进行悬高测量的工作原理如图3所示。首先把反射棱镜设立在底B’点 (即过目标点B的铅垂线与地面的交点) , 输入反射棱镜高v;然后找准反射棱镜进行距离测量, 再转动望远镜照准目标B至地面的高度H。计算公式如下:
悬高测量原理很简单, 不过要注意一定要保证反射棱镜恰好安置在目标点得天底, 否则测量结果不精确。
3.3 水准和全站的配合使用
我们可以利用三角高程测量, 将主控点得高程进行测量, 然后利用水准仪配合双面塔尺进行水准闭合测量。这样可以解决因地形地势情况和过大高差的不便, 是工程测量方便快捷得完成。工程进行到上部结构的时候, 主线范围内没甚障碍物阻隔, 利用水准测量完全可以完成高程的闭合测量。只要利用三角高程测量把距离主线较远、并且高差较大的控制点高程引设到主线得合适位置就能解决后续得水准测量问题。一般情况是在只要得桥梁、长距离路基、重要的结构物等位置设置独立得水准控制点, 然后利用水准测量进行平差。
4 结语
目前此方法正在运用于乐宜高速公路的施工, 实践证明了该方法的准确性和可行性。
参考文献
[1]《工程测量规范》GB50026—93[S].
提高三角高程精度方法探讨 篇3
工程施工过程中常用的测量方法有三角高程和水准测量两种。水准测量是直接测高法, 测定高差的精度较高, 但受地形起伏变化较大, 外业工作量大, 施测速度慢;三角高程测量是间接测高法, 它不受地形起伏限制, 施测速度慢快, 在大比例尺地形测量等工程测量中有广泛得应用。但三角高程测量有精度较低, 每次测量都需要量取仪器高和棱镜高, 操作麻烦, 增加了误差来源, 仅适用于地形点的测量等缺点。
随着科技的进步和全站仪的广泛普及, 使用跟踪杆 (或棱镜) 配合全站仪测量高程的方法也越来越普及, 传统的三角高程测量依然使用广泛, 但已经显示出了局限性。鉴于此, 我在传统三角高程测量基础上借鉴先辈的经验, 总结出几种新的三角高程测量的方法, 既结合水准测量任意置站的特点, 同时还有测量时不必每次都量取仪器高、棱镜高的优点, 减少误差来源, 使得三角高程测量精度进一步提高, 实测速度更快。
2 三角高程原理
如图1所示, 设A、B是地面上任意两点, 已知A点高程HA, 只要知道A点对B点的高差HAB, 便可求得B点高程HB, 即:
式中:S为A、B两点间斜距, α为A点观测B点是的垂直角, i为测站仪器高, t为棱镜高, HA为A点高程, HB为B点高程。这就是三角高程测量的基本公式。
三角高程测量的目的是测出来A、B两点的高差。传统三角高程测量过程中仪器需架设在已知高程点上, 必须同时量取仪器高和棱镜高, 同时要求两点间距离不是太远, 否则测出的结果将是不正确的。当A、B两点距离比较远时, 须考虑地球曲率和大气折光影响。公式为:
式中:k为大气折光系数, R为地球曲率半径, D为经气象改正后的斜距。
3 新方法
方法一:
如图2所示, 为了测A、B两点的高差, 将仪器设置在A、B两点之间的O点, 通过测量A、B两点的垂直角α1、α2和斜距S1、S2, 量测棱镜高t1、t2, 就可以计算出A、B两点间的高差, 即
若将 (4) 、 (5) 式代入 (3) 式, 则
如在实际测量中, 不改变棱镜的高度, 就是保证t1=t2, 则上式变成:
可以看出在 (7) 式中, 仪器高和棱镜高都不参与计算, 从而提高了成果的质量, 避免了仪器对高差的影响。
在实际应用过程中, 测量A、B两点的高差在两点中间设置仪器时通常需要很多转点, 最后观测未知点。如图3, 从图中按照公式 (6) 可以得出:
若保证本站的前视点棱镜高和下一站的后视点的棱镜高一致, 将以上公式相加得:
若保证起点的棱镜高和终点的棱镜高一致, 则 (8) 式可化为
应注意的问题:
a.使用同一套棱镜, 提高精度。
b.各测站均可采用多余观测方式进行检查和提高精度, 取平均值做为最后结果。
c.当t1和t2n不一致时, 需量取棱镜高, 并进行多余观测, 以提高观测成果精度。
d.尽量将仪器设置在中间, 使前后视距相等, 如有困难, 应通过调整视距累积差调控。
方法二:
已知A点的高程HA, 欲测B点的高程HB, 在A、B中间任意点O安置仪器, 在A、B处设置觇标, 得斜距SA和SB, 垂直角α1和α2, 觇标高度tA和tB, 仪器高i0, 则:
用这种方法测量每一测站均应独立施测两次, 满足要求后, 取其平均值做为A、B两点间的高差, 即:
方法三:
如图1, 设B已知, A未知, 通过A测其它待定点
式中, S可以用仪器直接测出, i、t未知, 但仪器一旦置好, i值将不再变化, 同时选跟踪杆或固定高度的棱镜, 则t也不变, 公式化为:
在任一测站也固定不变且可算出W。
操作过程:
a.仪器任意置点, 测站和已知点通视。
b.观测B点, 算出W值 (此时仪器高程测定有关常数为任意值) 。
c.将仪器测站点高程重新设定为W, 仪器高和镜高为零。
d.照准待测点测出其高程。
结束语
这几种方法均为任意设站, 结合了水准测量的任意置站的灵活性, 不需量取仪器高, 不需对中, 加长了高程的传递距离, 减少了劳动强度, 加快了速度, 减少了误差来源, 具有较强的实用性、灵活性。又减少了三角高程的误差来源, 速度更快, 精度更高。
参考文献
[1]潘正风.数字测图图原理与方法[M].武汉:武汉大学出版社, 2004, 8.
[2]张国良.矿山测量学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2006, 8.
三角高程测量方法与精度浅析 篇4
一、三角高程传统测量方法
三角高程测量原理见下式, 光电测距三角高程的特点, 是按测距仪测定两点间斜距S来计算高差, 其计算式为:
二、三角高程测量新方法、精度控制
三角高程测量的新方法主要从解决任意测站、仪器高和棱镜高三个方面进行了研究, 通过将传统方法进行改进排除仪器高和棱镜高误差影响, 并将测站问题改变成任意测站来提高三角高程的精度。
由三角高程测量高程公式可知:
未知数有i、t, 当仪器架设好不变后, i值固定, 假定t值也固定不变。由 (1) 式可得:
由 (2) 式知, 从上面已知条件推算, 的值在任意测站上也是固定的, 再加上已知量, 计算w值。
要求两点之间的高差, 首先在已知点架设好仪器后, 先量测出仪器高I, 棱镜高V, 并根据已知点高程, 计算A点处的高程HA为:
此时不改变棱镜的高, 重新将棱镜架设于B点处使用仪器量测得测站至B点棱镜高差为H2, 从而计算得出B点高程HB为:
式中:S为测站到棱镜的斜距;a2为竖直角。根据式 (3) 式 (4) , 可得点A和点B的高差为:
综上所述, 利用新的测量方法将全站仪任意置点, 在不用量取棱镜高、仪器高、不用已知测站高程点的情况下, 测出的高程精度更高。由以上过程可知, 已知点A和未知点B之间的高程差值:
将上式进行微分, 利用函数关系分析, 式 (6) 变为:
距离s1和距离s2分别为已知点A和未知点B的对中杆或三脚架上的棱镜中心到一起的斜距, 如图:
对上算式利用全微分分解并将其变换为高差中误差计算公式为:
在考虑大气折光等误差因素下, 要求前后视距相等或近似, 同一测站前后视距以及视距累计差及视距总距离满足条件的情况下, 利用相似性原理将上式可改写成如下所示:
三、结论
经过三角高差测量的新方法流程分析与精度及其误差的解释, 我们可以得出以下结论:
通过使用新的三角高程测量方法代替水准测量的方法, 优点是减少了误差来源, 从量测仪器高、棱镜高两方面减少了工作量, 在任意测站测设方面大大减少了野外工作的任务量。同时保证了精度, 大大方便了大地测量或者工程测量, 节约了时间。在测量施工过程中可以提高工作效率和缩短工程工期。
摘要：本文分析了传统三角高程测量方法的不足, 利用传统三角高程测量放法的缺点进行改进, 主要从任意测站、量测仪器高、量测棱镜高三个方面进行总结, 探讨出一种新的三角高程测量方法。新的方法在这些方面进行改进外, 并将精度较固有的测量方法有较大提高。使三角高程测量方法从工作量和时间方面进行了大幅度的改进, 大大的提高了工作效率。
关键词：水准测量,三角高程,精度分析
参考文献
[1]李祥武, 李俊锋.一种三角高程测量新方法[J].海洋测绘, 2009.
三角高程测量方法及应用探讨 篇5
1 三角高程测量的传统方法
如图1所示,设A、B为地面上高度不同的两点(假设A、B两点相距不太远,可以将水准面视为水平面,不考虑地球弯曲和大气折光的影响)。已知A点高程HA,只要知道A点对B点的高差HAB,便可求得B点高程HB,即:
式中:S为A、B两点间的倾斜距离;α为在A点观测B点时照准棱镜的垂直角;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.
这就是三角高程测量的基本公式。三角高程测量的目的是测量出A、B两点的高差。值得注意的是,传统三角高程测量过程中仪器需架设在已知高程点上,必须量取仪器高和棱镜高,同时要求两点间距离不要太远,否则测出的结果将是不正确的。
当A、B两点距离比较远的时候,必须考虑地球弯曲和大气折光的影响。计算公式为
式中:K为大气折光系数。
2 三角高程测量原理的新应用
如图2所示,为了测量A、B两点的高差,将仪器设置在A、B 两点之间的O点位置,通过测量A、B两点的垂直角α1、α2和倾斜距离S1、S2,量测棱镜高t1、t2,就可以计算出A、B两点之间的高差,即
若将(4)、(5)式代入(3)式,则:
如在实际测量过程中,不改变棱镜的高度,就是保证t1=t2,
则上式变成
可以看出在(7)式中,仪器高和棱镜高都不参与高差的计算,从而避免了仪器高对高差的影响,提高了成果的质量和精度。
3 新应用的具体方法
在实际应用过程中,测量A,B两点的高差,在两点中间设置仪器时,很难保证同时观测到A,B两点,需要通过很多转点的观测,最后施测到B点,测量示意图如图3所示。
从图3中按照公式(6)可以得出:
若保证本站的前视点的棱镜高和下一站的后视点的棱镜高一致,并将以上公式相加,可得如下公式
若保证起点的棱镜高和终点的棱镜高一致,则(8)式简化为
应注意的问题:
1) 尽量将仪器设置在中间,使前后视距相等,并保证前后视的施测条件相近。如有困难,应通过前后视距累计差控制。
2) 当起点和终点棱镜高不一致的时候,一定要注意计算公式的运用。需量棱镜高时,一定进行多余量测。
3) 各测站可采用多余观测的方式,进行检查和提高精度,取其均值做为最后结果。
4) 用同一套的棱镜,以便提高精度。
4 比较分析
根据以上介绍的方法,对7个高程点进行了测量,并与采用四等水准测量的结果进行了对比,对比结果如表1所示。
从表1可以看出,新方法的结果和水准测量的结果没有显著差异,说明该方法是可信的;同时从经济角度看,该方法明显能提高测量的工作效率,降低测量的劳动强度。
5 结束语
该方法经过理论和实际的论证说明采用全站仪进行三角高程测量是完全可以应用到实际工作中的一项新方法,它既有水准测量的任意设站、方便灵活的特点,又减少了三角高程测量的误差来源,把三角高程距离远、操作简单的优势发挥的淋漓至尽,对提高实测速度,提高测量的效益有直接的帮助。 但在实际应用时应控制距离,保证前后视方向的棱镜高或者本站的前视棱镜高与下站的后视棱镜高一致及前后视的成象条件,有利于提高成果质量。
摘要：阐述了三角高程测量原理,并针对全站仪在测绘中的广泛使用,详细介绍了一种三角测量高程原理新的应用方法,并通过实例说明该方法的可行性。该方法对于工程测量中应用三角高程测量起到了推进作用,把三角高程测量的优势充分地体现出来。
关键词：三角高程测量,全站仪,新应用
参考文献
[1]绍自修.工程测量[M].北京:冶金工业出版社,1997.
[2]郭宗河.用全站仪测量与测设高程的几个问题[J].测绘通报,2001(2):22-24.
[3]靳海亮,赵长胜,韩奎峰.全站仪三角高程替代四等水准测量精度分析[J].辽宁工程技术大学学报,2004,23(5):606-608.
[4]薛迎春,赵立.用全站仪测量高程的精度分析[J].三晋测绘,2002,11(1):37-39.
[5]中国有色金属工业总公司.GB50026-93工程测量规范[S].北京:中国计划出版社,2001.
[6]李继东,吕彩明.三角高程测量的不同方法比较分析[J].有色矿冶,2006(1):1-3.
初探三角高程测量的新方法 篇6
关键词：三角高程,测量,新方法
引言
在城市规划测绘过程中, 常常涉及到高程测量。以前传统的测量方法是水准测量和经纬仪三角高程测量, 这两种方法虽然各有特色, 但都有着明显的缺点。水准测量使用水准仪, 采用直接测量两点间高差的方法来求未知点的高程, 是一种直接测高法, 测定高差的精度是比较高的, 但水准测量受到地形起伏和较远距离的限制, 外业工作量大, 施测速度较慢。经纬仪三角高程测量是利用数学中三角学的原理, 间接测量两点间高差的方法来求未知点的高程, 是一种间接测高法, 这种方法测量高差的精度在同等条件下虽然没有水准仪测量高差的精度高, 但它不受地形起伏和较远距离的限制, 施测速度较快。自从上世纪九十年代开始, 全站仪越来越普及, 如今已被广泛使用于地形图测量中, 使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法也越来越被测绘工作者所采用。下面我结合多年的工作实践, 谈谈三角高程测量的传统方法和新方法。
1 传统的测量方法
如图1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。
2 新的测量方法
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。
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:
按三角高程测量原理可知
将 (3) 代入 (6) 可知:
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。
3结论
精密三角高程 篇7
关键词：井下,光电测距,三角高程,水准测量,精度
近年来全站仪或J2级光学经纬仪配合光电测距仪在控制测量、工程测量等领域已被广泛应用, 并在探讨利用全站仪或光电测距仪进行高程控制中, 能否取代三、四等水准测量的研究方面, 取得了可喜进展。对井下由于受各种外界条件的限制和影响, 光电测距三角高程导线的精度, 能否达到煤矿测量规程中所规定的井下一级水准测量的精度和要求, 需要实践研究分析。根据几年来在煤矿井下的测量资料进行了分析。谈谈我们的做法和体会。
1 三角高程误差的分析
我们用全站仪或用J2级光学经伟和测距仪, 按井下7″级基本控制导线要求进行测量, 用2米钢卷尺量取仪器i和站标, (反光镜) 高V, 可依次测出导线点的平面坐标 (X、Y) 和高程 (Z) 。
由单向观测计算两相邻点的高差公式:
式中L—测距仪测得的经过气象, 加常数.乘常数的改正后的斜距;
δ—垂直角;
f—地球曲率与大气折光改正值;
i—仪器高;
V—反光镜高。
其高差中误差可写成:
从式中可看出:井下测距三角高程误差mh主要受四方面误差的影响。
1.1 测距误差m L的影响
测距误差大小与测距仪本身测距精度高低有关, 对高差的影响是随着倾角δ的增大而增加。用防爆全站仪或测距仪来说, 其精度为± (15mm+2ppm) , 据井下实测资料分析, 一测回测距误差均不大于±5mm, 对井下高差影响很小。
1.2 垂直角的误差影响
垂直角观测误差主要由仪器系统误差和观测偶然误差所产生, 对高差的影响是随着倾角的增大而变小.在井下用全站仪或J2经纬仪按井下7″导线要求实测, 从233条边观测资料统计分析 (见表1) , 算出测定倾角误差mδ=±2.4″, 它对高差的影响是随所测距离的增长而增加, 因此提高高程测量精度是主要因素。
1.3 丈量仪器高和反光镜高的误差影响
仪器高和反光镜高的丈量精度, 是影响相邻点高差精度的重要因素, 需引以重视。如果测距仪是采用归心装置, 不但可以提高观测速度, 而且对提高丈量仪器高和反光镜的精度提供了有利条件。我们事先精确测定出测距仪望远镜横轴和反光镜旋转轴中心到基座上表面的高度, 而在各测站点上只需用2米钢卷尺量出基座中心上表面到标志点的铅垂直距离。一般丈量误差不会超过2mm取两次平均值。从表1资料分析, 计算得仪器和反光镜高丈量的中误差为0.82mm说明提高了丈量的精度。
2 光电测距三角高程能否代替井下一级水准测量
我们选择不同地点两条巷道, 一条平巷, 另一条下山 (倾角在20°左右) , 对每条导线边进行往返观测, 用全站仪或J2经纬仪测出垂直角, 往返各测一个测回。并对平巷按井下一级水准测量要求进行测量。以便对比分析。
2.1 根据测距三角高程闭合差fh分析
从表2观测成果表明:各边采用往返观测一测回 (单位长度 (百米) ) 的高差测量中误差精度, 均满足煤矿测量规程所规定的井下一级水准高程闭合差应小于±15mm√R的要求。
2.2 以井下一级水准测量成果为最或是值与测距三角高程高差测量成果比较
根据在平巷内测量的163条边的资料进行了对比, 计算得各边一测回高差测量中误差mh1=±3.6mm。若按较差的大小统计来看, 较差小于7mm者占96%。
2.3 按观测的较差分析
根据表1所列的233条观测的三角高程资料, 计算出一测量中误差mh=±2.4mm.从往返高差较差的统计表明, 较差均小于7毫米。
3 结论和体会
3.1 使用全站仪或J2级光学经纬仪配合光电测距仪进行井下7″级基本控制导线测量的同时, 丈量出仪器高和反光镜高, 能一次测量平面和高程控制成果。实践证实, 取一测回往返观测的测距三角高程平均值作为井下高程控制, 可代替井下一级水准高程, 能满足±15mm√R的精度要求, 就不需单独进行井下一级水准测量, 减少了外业工作量, 提高了经济效益。
3.2 影响测距三角高程高差精度的主要因素是垂直角观测的精度。对J2级经纬仪的竖盘指标差互差限值可控制在不大于15″为宜。在倾斜巷道内, 此互差值会有所增大, 但最好不超过此限值。
3.3 为提高丈量仪器高和反光镜高的精度, 可在强制归心的基座整平对中后, 仪器或反光镜为安置到基座上以前, 用2米钢卷尺量取点标志到基座上表面间的铅垂距离的办法, 是行之有效的。
3.4 反光镜上的照准目标要明显, 否则当边长超过一定范围时, 会使精确瞄准感到困难而影响垂直角的观测精度。
