全站仪三角高程代替四等水准测量方法优化分析

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1、全站仪三角高程代替四等水准测量方法优化分析【摘要】在进行几何水准测量有困难的山岳地带、沼泽及水网地区，三角高程代替四等水准测量的方法，很大程度地减轻劳动强度、提高效率，所以此方法得到了广泛推广使用，但不同单位或个人，其测量的方法有所差别，本文通过对比不同测量方法的特点，对测量方法进行优化分析，最终得到科学可靠、容易操作的三角高程测量方法。【关键词】三角高程、四等水准、测量方法、优化分析三角高程测量，就是利用全站仪等相关设备，测量测站到目标点的距离、垂直角，量取仪器高、量取觇标高、测量测站温度、测量测站气压，通过三角函数计算，加入相关改正数，求取测站点

2、与目标点之间高差的方法，一般采用每点设隔点设站法。一、每点设站法《国家三、四等水准测量规范》（GB/T12898--2009）9.3.2.1规定，每点设站时，相邻测站间单向观测高差h按（1）计算：12hSsina(Scosa)iv（1）2R式中：S──经过各项改正后的斜距，单位为米（m）；a──测站到目标点的观测垂直角，单位为度（°）；R──地球平均曲率半径，采用6369000m；i──仪器竖盘中心至地面标志点的高度，单位为米（m）；v──反射镜中心至地面标志点的高度，单位为米（m）；相邻测站间对向观测的高差中数h按（2）式计算：12h1

3、h2h（2）122式中：1、2脚标分别代表相邻站的序号。二、隔点设站法9.3.2.2规定，隔点设站时，相邻照准点间的高差h按（3）式计算：12122hSsinaSsinavv(Scosa)(Scosa)（3）1222111222112RS,S──经过各项改正后的斜距，单位为米（m）；12a──测站到目标点的观测垂直角，单位为度（°）；R──地球平均曲率半径，采用6369000m；v─反射镜中心至地面标志点的高度，单位为米（m）；三、两种测量方法比较1、每点设站法根据（1）式可知，测量相邻两点间高差，应在相邻两点分别安置全站

4、仪和-1-反射棱镜，分别测量测站到目标点的距离、垂直角，量取仪器高、量取觇标高、测量测站温度、测量测站气压。2、隔点设站法根据（3）式可知，测量两个相邻照准点的高差，采用单程双测法，即每站变换仪器高度或变换仪器位置作两次观测，在相邻两照准点间合适位置安置全站仪，确保仪器与两个照准点间的距离差小于100米的情况下，仅需要测量测站到目标点的距离、垂直角，量取觇标高、测量测站温度、测量测站气压。3、每点设站法与隔点设站法高差计算公式比较“隔点设站法”与“每点设站法”相比，通过对高差计算公式（1）、（3）式进行对比，对外业测量来说，不用量取仪器高，但需变换仪

5、器高度或变换仪器位置作两次观测。四、测量方法优化分析由于地球曲率和大气折光的存在，使得全站仪在测站点与目标点观测视线不是直线，而是曲线，从而导致竖直角测量结果受到地球曲率和大气折光的影响，使得测距成果中含有系统误差，故三角高程测量的高差，还须加入地球曲率和大气折光改正数。两点间高差在水准测量中地球曲率的影响，可采用减小前后视距差来较小或消除；即使前后视距不能相等，地球曲率影响也仅仅是前后距离之差所引曲率改正，只要在规范规定的视距差范围内观测，地球曲率差的影响就可以忽略不计。三角高程测量在一般情况下也可将仪器设在两点间等距处进行观测，也可消除或减小地球

6、曲率的影响。由（1）、（3）式可见，两点之间高差的误差，主要受测量斜距、垂直角、仪器高、觇标高、温度、气压等的误差影响，在上述两点间高差计算公式（1）、（3）式中，忽略了大气折光对所测高差的影响。在《城市测量规范》（CJJ/T8-2011）中，电磁波测距高程导线测量的高差计算，加入了大气折光改正，本文按《国家三、四等水准测量规范》（GB/T12898--2009）公式进行分析讨论。1、每点设站法分析根据（1）式，相邻两点间直返觇高差计算公式表示为：12直觇：hSsina(Scosa)iv（4）112121212122R12返觇：hSs

7、ina(Scosa)iv（5）221212121212R将（4）、（5）式带入（2）式得相邻两点间高差计算表达式为：hh（Ssinaiv）（-Ssinaiv）12121212212121h（6）1222因相邻两点间直返觇测量，距离相等或近似相等，垂直角绝对值相等且符号相反，所以地球曲率改正及大气折光改正，在带入（2）式计算后，被抵消了。在实际测量中，影响两点间高差精度的主要误差来源有：距离测量（包含相关改正）误差、垂直角测量误差、仪器高测量误差、觇标高测量误差四个方面，高差测量的误差来源主要为仪器、两个照准点的觇高测量，觇高

8、测量的误差或粗差不易控制。2、隔点设站法分析根据（3）式，如果两个照准点上的反射棱镜不用三角架，而换成同型号