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1、精密三角高程测量技术与探讨1、概述三角高程测量方法观测简单、灵活、受地形限制小，是高程测量的基本方法之一。但是在测量机器人出现之前，国内外大多数三角高程测量都受制于仪器性能，人为观测误差、自然条件等众多因素的影响，由于这些因素无固定规律且很难通过数学模型来进行误差改正，所以三角高程测量大多数也只服务于建筑施工、低等级水准测量等低精度要求的高程测量中。近年来，随着测绘技术的进步以及测量仪器的发展，尤其是高精度测量机器人的出现，三角高程测量的精度在理论上有了新的提升空间；许多专家相继提出了有三角高程测量代替高精度水准测量的设想。在
2、2007年，由我院相关教授专家主持研究的“精密三角高程测量方法研究”项目率先采用精密三角高程测量方法，达到国家二等水准测量精度要求，该方法通过利用两台测量机器人，经过多方加装改进，实现了同时对向观测，消减了大气垂直折光影响，通过对测段按偶数边进行观测，无需量取仪器高和觇标高，有效避免了由此带来的测量误差。2、基于智能全站仪精密三角高程测量的原理2.1间接量取棱镜高的新方法传统方法进行三角高程测量需要量取仪器高和棱镜高，量取的精度在l~2mm,不能满足精密三角高程测量的精度要求。为实现精密三角高程测量代替二等水准测量，提出了一种
3、高精度量取棱镜高的新方法。利用特制的棱镜基座，采用全站仪间接量取置于水准点或转点上方的棱镜高度，快速方便且精度可达到亚毫米级。测量中使用具有自动目标识别功能的智能全站仪1台（标称精度0.5"和Imm+1X1O?6D）,精密基座1个，精密棱镜2个，三角架2个，特制量取棱镜高基座1个，观测手簿或PAD（个人数字助理）1个。如图1所示，A为置于水准己知点S上方三角架上的棱镜，a为置于水准已知点S上的特制基座上的棱镜，其棱镜高HSa（棱镜点a到水准点S的高度）已知，在自由测站点B出架设全站仪，距离为20~40m,分别测量棱镜点A和a,
4、得到仪器中心至棱镜点A和a相应的竖直角、斜距观测值。图1间接量取棱镜高新方法示意根据三角高程测量原理，S、B两点之间的高差计算公式如下：hAB=Ssina+i?v（1）式中S为斜距，a为竖直角，i为仪器高，v为棱镜高。可得B、A和B、a之间的高差分别为hAB=SABsinaBA+iB（2）hBa=SBasinaBa+iB（3）由式（2）・（3）,得棱镜点a与A之间的高差haA为haA=hBA?hBa=SBAsinaBA+iB?SBasinaBa+iB=SBAsinaBA?SBasinaBa（4）特制基座上的棱镜高HSa已知，可
5、得棱镜点A至水准点S的高差hSA为hSA=HSa+haA=HSa+SBAsinaBA?SBasinaBa（5）对式（5）全微分并运用协方差传播定律，可得到高差hSA测量的中误差为mhSA=2sinQ2BAmSBA+ScosQPm2aBA+2sina2BamSBa+SBacosaBaPm2(6)aBa取aBA=aBa=5°,SBA=SBa=40m,P=206265,仪器标称精度(0.5”,Imm+1X1O?6D),代入式(6)计算得mhSA=22(sina2BAmSBA2SBAcosa2BA+m2aBA)==0.19mm即测量仪
6、器高的精度可达到0.19mm,当采用多测I口I观测时，能获得更高的精度。2.2精密三角高程测量原理首先在起始水准点上，利用间接量取棱镜高的新方法，测量得到棱镜点A与水准点S的高差hSA,将水准点S的高程传递到棱镜点A,如图2所示。图2精密三角高程方法对向观测示意然后利用三角高程测量软件控制全站仪，在测站点B、C分别观测棱镜点A、D,测量时两台仪器同时对向观测，即先测量近距离棱镜，在测量远距离棱镜；测站点B与棱镜点A,测站点C与棱镜点D的距离一般应为20~40m,要求尽量等高。按照线路前进方向，以此按照上述方法进行测量；附合到线
7、路结束水准点时，如图2中水准点Y,为了避免量取特制基座上的棱镜高的误差，使用在起始水准点S上使用的相同特制基座来消除。在不能一次测量完成时，可以在线路走向中选择一个稳定可靠地点作为临时水准点，使用测量棱镜高新方法将高程传递到该点上，下次测量时从该点接着开始测量。精密三角高程测量中前后视棱镜的位置可根据测量环境灵活选取，最大距离不应超过1000m,竖直角不宜超过10°,最大不超过15°o在测站B观测棱镜点A、D时，可得B至A、D的高差hBA=SBAsinotBA+iB+hBD=SBDsinaBD+iB+l?K2Rl?K2RD2B
8、A(7)D2BD(8)其中D为测站至观测点的平距。测站B观测A时，因其距离20-40m,且大致等高，球气差可忽略不计。由测站B观测A、D之间的高差相减，得A、D之间的高差hBAD=hBD?hBA=SBDsinaBD+iB+SBDsinaBD+1?K2R1?K2RD2BD?SB
