中間法測距三角高程測量精度分析研究

李孟迪 劉丹鳳 沈朋

摘 要：在工程的施工過程中，常常涉及到高程測量。傳統的測量方法是水準測量、三角高程測量。水準測量是一種直接測高法，測定高差的精度是較高的，但水準測量受到地形起伏的限制，外業工作量大，施測速度較慢。因此，研究了全站儀中間法三角高程測量，推導了全站儀中間法高程測量的計算公式，并運用誤差傳播定律導出了高程測量精度的計算公式，分析了有關誤差來源對高程測量精度的影響，從而達到提高高程測量效率的目的。

關鍵詞：三角高程測量 全站儀中間法 精度分析 實驗研究

中圖分類號：P221.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（c）-0146-02

在高精度的高程測量中，主要用水準儀采用傳統的測量方法進行。水準測量具有較高的測量精度，但會受到地形起伏的限制，在坡度較大和地形比較復雜的地區，因測站增多，精度降低，外業工作量和測量成本增大，施測速度較慢。隨著測量技術的發展與測量儀器的更新進步，三角高程測量的應用變得越來越廣泛，三角高程測量以其簡便靈活、受地形條件限制較少的優勢，正在逐步代替一定范圍內的水準測量工作。但是三角高程的精度與多種因素有關，要想讓三角高程測量在一定程度上代替水準測量，如何提高其測量精度成為當前研究的主要任務。

1 全站儀中間法三角高程測量的原理

可見：采用中間法三角高程測定高差可以消除量取棱鏡高、儀器高的影響，其精度只與測定距離、垂直角的誤差以及球氣差有關。但對現在的大多數全站儀而言，儀器已經對距離自動進行了氣象、基準面以及加常數的改正，且儀器性能可靠，精度穩定。所以，測距誤差對高差的影響已經降到次要地位。其中影響最大的還是垂直角的測定誤差，主要包括照準誤差、讀數誤差和全站儀本身的誤差，而照準誤差的影響最大，全站儀讀數均為電子自動顯示，讀數誤差則沒有人為影響，全站儀本身的誤差為全站儀豎盤指標差，豎盤指標差在儀器使用說明書中已經給定。球氣差對高差觀測結果也有一定的影響，k值的確定是否準確是影響球氣差計算的關鍵，而k值受地區、季節、氣候、地面覆蓋物和實物超出地面高度等因素的影響，但其在一天內的變化是有規律的，中午前后穩定，日出日落變化較大，因此應該選擇在合適的時間進行觀測。

3 測距三角高程的影響實驗研究

3.1 不同照準目標檢測實驗

該次實驗主要是檢測照準類型的不同方式對測角精度的影響。實驗時選取了距離約為200 m、400 m、600 m、800 m、1 000 m的照準點，分別采用棱鏡中心和覘板中心作為照準目標，并采用手扶單桿反光鏡和用三角架固定單桿反光鏡測量垂直角，各觀測6個測回，檢驗統計不同目標的照準誤差和不同立尺條件的照準誤差。所得實驗數據如表1。

通過實驗證明：在一定的外界條件下借助腳架、照準覘板大大提高了垂直角的觀測精度，運用實驗時用的2″級徠卡全站儀，其測角精度完全可保證在2″以內。

3.2 不同測角精度對三角高程精度的影響

由式（6）可知利用中間法進行三角高程測量時，測角精度對高差精度的影響為：，即，因為運用中間法時，所以測角精度對高差精度的影響可簡化為：。通過相關計算可得測角精度對高差中誤差的影響，數據見表2。

通過上表可以看出：進行全站儀中間法三角高程測量時，全站儀的測角中誤差越小，其對高差中誤差的影響就越小，所以應盡量選用高精度的儀器，如果確實沒有高精度的儀器，可通過增加測回數的方法來提高測角精度。

4 所得結論及建議

（1）中間法三角高程測量無須測點架站，不必量取棱鏡高、儀器高等減少了三角高程測量的誤差來源，而且兩待測點間不必通視，在不便進行水準測量的地區可優先考慮中間法三角高程測量。

（2）中間法三角高程測量高差時，儀器需架設在中間，使前后視距差在5 m以內，可以有效的削弱大氣折光的影響，提高測量精度。

（3）豎直角的測量精度對中間法三角高程的測量精度影響較大，在實際中可以通過增加觀測測回數的方法來提高豎直角的觀測精度。同時應選用較高精度的儀器，并定期檢校儀器，獲得相應的技術參數，以便人為改正。

（4）外界條件對觀測精度的影響同樣非常重要，為了獲得高精度的觀測結果，應選擇在合適的天氣及時間段進行觀。

參考文獻

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