浅析全站仪高程测量的新方法及其应用

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时间:2018-07-31

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1、本文转自:论文发表http://www.zhjscn.com/lunwen/xueshu/186.html        摘要:随着全站仪的广泛使用,使用跟踪杆配合全站仪测量高的方法越来越普及,使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。经过长期摸索,总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点,又减少了三角高程的误差来源,同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高,施测速度更快。      关键词:全站仪高程测量水准测量        1、背景概况  在工程的施工测量中,常常涉及到高程测量。

2、高程测量就是根据已知高程的一点与另一点之间的高差,然后按高差的定义,求出未知点的高程。现阶段高程测量按使用的仪器和测量方法分为水准测量、三角高程测量、GPS测高、气压计测高法等。水准测量是采用水准仪和水准尺依据水平视线测定两点间的高差,用水准测量法在小区域范围内可得到较高精度的高程数据,但受视线短、高差小等限制,适用范围较窄。GPS测高是直接测定地面点的地心三维坐标,通过坐标转换为地面高程,它有两点间不需通视,距离不受限制等优点,但其观测费用较高,测量时间较长,数据延后,所以它不太适用于小范围的工程测量。气压计测高是根据高程面每上升11m,气压约下降1mm

3、来测定地面高程,该法适用性较窄,不太适用于工程测量。  三角高程测量是采用经纬仪和测距仪测定两点间的竖直角和距离,按三角学原理,计算两点间的高差,该方法是一种间接测高法,它不受地形起伏的限制,且施测速度较快,尤其是随着全站仪的出现,及其测角、测距精度的不断提高,该法更是被广泛应用于地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中,但它也有其缺点,就是精度较低,尤其每次测量时都需量取仪器高和棱镜高,比较麻烦,且增加了误差来源。         2、原理简介  为了能减少误差来源,提高精度,充分发挥三角高程测量的优势,更好地为工程建设服务,我们通过大量的工作实践,摸

4、索出一种新的三角高程测量的方法。  在谈及该方法前,我们需要先了解全站仪的构造及功能,以及传统的三角高程的测量原理。全站仪的各部件名称如图1和图2所示,它是集测距和测角于一身的仪器,随着它的测角精度的不断提高,现在它已完全可以取代经纬仪测角了。图3所示是传统的三角高程测量的方法,设点A、B为不同高度的两点,已知A点高程为HA,只要知道A、B两点间的高差hAB,即可求出B点的高程HB=HA+hAB。           首先,我们假设A、B两点相距不太远,此时可以将它们之间的大地水准面看成水准面,不考虑地球曲率影响,也不考虑大气折光影响,由图3各关系可得: 

5、                                                                                                                     (    DAB为A、B两点间的水平距离, i 为仪器高,v为棱镜高  α为A点观测B点的竖直角,HA为高程,HB为高程,D·tgα为全站仪与棱镜间的高差,设为V)   所以有      HB=HA+D·tgα+i-v            (1)      但当A、B两点距离较远时,就必须考虑地球曲率和大气折光的影响了。这里

6、不涉及这两项的改正,只就三角高程测量新方法进行阐述。  由传统的三角高程测量原理可知,仪器必须架在已知高程点上,必须量取仪器高和棱镜高,这样就增加了误差的来源,如增加了仪器对中误差,量取仪器高和棱镜高的误差,这样是不利于我们提高量高程的精度的。                                     如果我们能将全站仪好像水准仪一样任意架设,又不用量取棱镜高和仪器高,这样就能大大提高观测速度和观测精度。如图1所示,设B点高程为已知高程,A点高程为未知高程,通过在A点摆站,来测得其它待测点高程。由(1)式可得       HA=HB-(D·t

7、gα+i-v)        (2)     上式除了D·tgα即V的值可以用全战仪直接测得外,i、v值都是未知的,但只要仪器整平架好后,仪器高i值是固定不变的,在观测过程采用同一跟踪棱镜杆,其高度v也是不变的,因此(2)式可化为       HA+i-v=HB-D·tgα=H       (3)  由上面假设分析可知,HA+i-v的值在仪器摆好后是固定不变的,即H值不变,也是可以计算得出的。       综上所述,该方法的操作步骤如下:      2.1全站仪在离已知高程点的任意合适位置架设,但必须与已知高程点和待测高程点通视;     2.2用仪器照准

8、已知高程点,测出D·tgα的值即V的值,从而计算出H的值;    

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