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《智能全站仪精密三角高程测量替代二等水准测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第31卷第4期Vol.31No.42007年8月20日Aug.20,200743智能全站仪精密三角高程测量替代二等水准测量晏红波,黄腾,邓标(河海大学土木工程学院,江苏省南京市210098)摘要:鉴于用传统几何水准的方法进行垂直位移监测存在效率低、受环境和地形因素影响大等问题,探讨了用智能全站仪进行精密三角高程测量来监测垂直位移。简述了TCA2003全站仪的自动目标识别(ATR)功能和使用方法,研究了ATR精密三角高程测量的误差来源及精度;结合在某大坝的实践,分析了TCA2003全站仪ATR三角高程测量的实测精度及其替代二等水准测量的可行性和可靠性,给出了智能全
2、站仪精密三角高程测量替代二等几何水准测量的条件、减弱误差的方法及提高精度的措施等。关键词:TCA2003全站仪;自动目标识别;三角高程测量;精度;可靠性中图分类号:TV698.10引言差并采取相应的措施,完成多目标边角数据采集。作业过程中自动生成数据库,并将观测成果存储于一直以来,大坝垂直位移监测均采用几何水准仪器的PCMCIA卡中。的方法,该方法不仅作业效率低下,而且受地形和环境条件的制约较大。但随着具有自动目标识别2ATR三角高程测量误差来源及精度分析(ATRautomatictargetrecognition)功能全站常见的三角高程测量有单向观测法、中间法和仪的问世,测量
3、手段及方法发生了革命性变化。目对向观测法,对向观测法可以消除部分误差,故在精前,运用TCA2003全站仪的ATR功能进行测量,密工程测量及大坝安全监测中被广泛采用。众所周在平面上完全能够满足一等精度要求,这在很多工知,对向观测法三角高程测量的高差公式为:程中得到验证。然而,运用ATR功能进行三角高2D(tan12-tan21)(K2-K1)D程测量能否达到二等或二等以上的几何水准精度?h对=++24R成果的可靠性如何?一直是测绘界广泛关注的问i1-i2+v1-v2U1-U2D+-Um题。基于TCA2003全站仪ATR功能在某大坝的22实践,本文对TCA2003全站仪ATR精密三角高
4、程(1)测量替代二等水准测量进行了探讨。式中:D为两点间的距离;为垂直角;K2-K1为往返测大气垂直折光系数差;i为仪器高;v为目标高;1ATR功能与使用方法R为地球曲率半径(6370km);(U1-U2)/2-UmTCA2003全站仪具有目标自动识别与照准功为垂线偏差非线性变化量;=206265。能,其主要部件ATR装置像测距仪一样被安装在令K2-K1=K,(U1-U2)/2-Um=U,全站仪的望远镜上。红外光束通过光学部件被同轴mi=mv=miv,m1=m2=m。对式(1)微分,则由误投影在望远镜轴上,从物镜口发射出去。反射回来差传播定律可得高差中误差:222的光束形成光
5、点,由内置电荷耦合器件(CCD)传感2(tan12-tan21)mD2DKmh对=+mD+器接收判别后,电动机驱动全站仪自动转向棱镜,实42R[1]244现目标的自动识别、精确照准。2U22sec12+sec21mD+mD2+4运用ATR功能,配备二次开发的机载测量软222件在各测站预先设置观测方向、测回数和测量限差,2D22mUmK+miv+D(2)4R无须人工测量,TCA2003全站仪在计算机软件的控由式(2)知,除仪器高、目标高的量取误差与距制下,自动识别目标、定位、观测、记录、自动检查限离D无关外,其他误差对高差的影响均与距离有关。因12与21大小基本相
6、等,符号相反,故可以认4收稿日期:20070321;修回日期:20070515。为tan12-tan21=2tan12=2tan,sec12+442007,31(4)444sec21=2sec12=2sec。在精密工程中,通常三2.3大气垂直折光差角高程测量的距离不大于1km,而在1km范围内大气垂直折光差K较为复杂,目前仍处于研2由于K很小,当K最大为!0.04时,mD(DK/究阶段。由式(5)可知,在非严格对向观测时,不可22R)∀0。由于全球垂线偏差平均数约为!4s,按能完全消除大气垂直折光的影响,根据文献[34],
7、最不利的情况,即300km范围内U最大为60s取mK=!0.03,由式(5)可得折光差对高差的影22考虑,mD(U/)∀0,故其对三角高程测量的精度响,见表3。影响可以忽略不计。令表3折光差对高差的影响2mDmsec距离/m影响量/mm距离/m影响量/mm1=(3)21000.016000.42m2=mDtan(4)2000.057000.5823000.118000.75Dm3=mK(5)4000.199000.954
