全站仪【全站仪三角测量新方法与传统方法精度对比分析】

时间：2019-05-26 03:17:52　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：经过长期摸索、实践，总结出一种新的三角高程测量方法。这种方法可实现水准测量的任一置站，每次测量时不必量取仪器高、棱镜高，不但减少三角高程测量的误差源，还能快速提高三角高程测量精度及施测速度。
　　关键词:全站仪，三角测量，测量精度，新方法
　　Abstract: after long-term grope, practice, concluded a new triangulated height surveying method. This method can realize the leveling any buy stand, every time when measuring instrument is high, don"t take prism high, not only reduce the trigonometric elevation measurement error sources, also can quickly improve triangulated height surveying precision and speed was measured.
　　Keywords: tachometer, triangle measurement, the measurement precision, the new method
　　
　　
　　中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
　　一.全站仪的主要特点
　　目前工程中所使用的全站仪基本都具备以下主要特点：
　　(l)采用同轴双速制、微动机构，使照准更加快捷、准确。
　　(2)控制面板具有人机对话功能。控制面板由键盘和显示屏组成。除照准以外的各种测量功能和参数均可通过键盘来实现。仪器的两侧均有控制面板，操作十分方便。
　　(3)设有双向倾斜补偿器，可以自动对水平和竖直方向进行修正，以消除竖轴倾斜误差的影响。
　　 (4)机内设有测量应用软件，可以方便地进行三维坐标测量、导线测量、对边测量、悬高测量、偏心测量、后方交会、放样测量等工作。
　　 (5)具有双路通讯功能，可将测量数据传输给电子手簿或外部计算机，也可接受电子手簿和外部计算机的指令和数据。这种传输系统有助于开发专用程序系统，提高数据的可靠性与存储安全性。
　　二.三角高程测量的传统方法如图一所示，设A，B为地面上高度不同的两点。已知A点高程HA，只要知道A点对B点的高差HAB即可由HB=HA+HAB得到B点的高程HB。图中：D为A、B两点间的水平距离а为在A点观测B点时的垂直角i为测站点的仪器高，t为棱镜高HA为A点高程，HB为B点高程。V为全站仪望远镜和棱镜之间的高差（V=Dtan а）首先我们假设A，B两点相距不太远，可以将水准面看成水准面，也不考虑大气折光的影响。为了确定高差hAB，可在A点架设全站仪，在B点竖立跟踪杆，观测垂直角а，并直接量取仪器高i和棱镜高t，若A，B两点间的水平距离为D，则hAB=V+i-t故 HB=HA+Dtan а+i-t（1）这就是三角高程测量的基本公式，但它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此，只有当A，B两点间的距离很短时，才比较准确。当A，B两点距离较远时，就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响了。这里不叙述如何进行球差和气差的改正，只就三角高程测量新法的一般原理进行阐述。我们从传统的三角高程测量方法中我们可以看出，它具备以下两个特点：1、全站仪必须架设在已知高程点上2、要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高。三、三角高程测量的新方法如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点，而不是将它置在已知高程点上，同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理测出待测点的高程，那么施测的速度将更快。如图一，假设B点的高程已知，A点的高程为未知，这里要通过全站仪测定其它待测点的高程。首先由（1）式可知:HA=HB-(Dtan а+i-t) （2）上式除了Dtanа即V的值可以用仪器直接测出外，i,t都是未知的。但有一点可以确定即仪器一旦置好，i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定t值也固定不变。从（2）可知：HA+i-t=HB-Dtan а=W （3）由(3)可知，基于上面的假设，HA+i-t在任一测站上也是固定不变的.而且可以计算出它的值W。这一新方法的操作过程如下:1、仪器任一置点，但所选点位要求能和已知高程点通视。2、用仪器照准已知高程点，测出V的值，并算出W的值。（此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程，仪器高，棱镜高均为任一值。施测前不必设定。）3、将仪器测站点高程重新设定为W，仪器高和棱镜高设为0即可。4、照准待测点测出其高程。下面从理论上分析一下这种方法是否正确。结合（1），（3）HB′=W+D′tan а′ (4)HB′为待测点的高程W为测站中设定的测站点高程D′为测站点到待测点的水平距离а′为测站点到待测点的观测垂直角从(4)可知,不同待测点的高程随着测站点到其的水平距离或观测垂直角的变化而改变。将（3）代入（4）可知：HB′=HA+i-t+D′tan а′ （5）按三角高程测量原理可知HB′=W+D′tan а′+i′-t′ (6)将（3）代入（6）可知HB′=HA+i-t+D′tan а′+i′-t′ (7)这里i′,t′为0,所以:HB′=HA+i-t+D′tan а′ (8)由(5),(8)可知,两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。也就是说我们采取这种方法进行三角高程测量是正确的。
　　结论：将全站仪任一置点，无需量取仪器高，棱镜高，仍然可以准确测出待测点的高程。所测结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了仪器高与镜高量测的误差来源。此种方法也适用于地形变化较大的丘陵地区、山地以及矿山测量中的高程测量。只要在施测时，根据实际情况改变棱镜高，并记录下相对于初值t增大或减小的数值. 就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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