在工程的施工过程中,常常涉及到高程测量。传统的测量方法是水准测量、三角高程测量。在高精度的高程测量中,主要用水准仪采用传统的测量方法进行。水准测量具有较高的测量精度和一整套成熟作业方法,但是水准测量受地形起伏的限制,特别是在许多水准测量十分困难的高山、重丘地区。因测站增多,精度降低,外业作量和测量成本增大,施测速度较慢。　　 三角高程测量是一种间接测高法,它是指由测站向照准目标观测垂直角和它们之间的水平距离或者斜距,计算测站点与照准点间高差的一种方法。它不受地形起伏的限制,且施测速度较快。在大比例地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中广泛应用。在测量机器人出现之前,传统的三角高程测量精度较低,国内外大多数三角高程测量方法都受制于仪器性能,人为观测误差、自然条件等众多因素的影响,且每次测量都得量取仪器高,棱镜高,过程复杂且增加了误差源,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。传统的三角高程测量方法也已经显示出了他的局限性。近年来,随着测绘技术的进步以及测量仪器的发展,自动目标识别(TCR)技术的发展成熟,全站仪照准误差降低,三角高程测量的精度有了较大的突破。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由三角高程测量代替高精度水准测量的设想。经过实践探索,利用TCA2003全站仪的ATR自动照准功能,总结出了一种新的方法进行三角高程测量,该方法通过利用两台高精度测量机器人,经多方加装改进,实现了同时对向观测,削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。与几何水准测量相比,该方法能够大大降低作业条件限制,既结合了水准测量任意设站的特点,又减少了传统三角高程的误差来源,同时每次测量还不必量取仪器高,棱镜高,使三角高程的精度进一步提高,其精度可以达二等水准测量精度,且施测速度更快,显著提高了作业效率。开创了国内外大范围、长距离精密三角高程测量代替二等水准测量的先例,达到了同类研究的国际先进水平。在双棱镜同时对向观测、完全不量测仪器高和觇标高等关键技术及工程应用上具有广泛的应用前景。　　 本文在分析传统三角高程测量误差来源及其精度的基础上,主要做了以下五方面的工作:　　 1.本文简单的介绍了目前国内外研究及应用精密三角高程测量的现状以及本文选题和研究的意义;　　 2.介绍了三角高程测量的原理及方法；　　 3.提出了基于TCA2003,无需量取仪器高,目标高,同时对向观测的三角高程测量方法,阐述了这种方法的作业步骤,推导了计算公式,并应用误差传播定律导出了高程测量精度计算公式,分析了有关误差对高程测量精度的影响。通过在校园的实验得出了在一定条件下用此方法可达到二等水准测量的精度；　　 4.编写了基于TCA2003 GSI数据格式的三角高程数据处理系统,结合TCA2003自动识别目标、定位、观测、记录,并将观测成果存储于仪器的PCMCIA卡中的功能,确保了外业数据采集的正确性,提高了内业作业效率;　　 5.通过在向莆铁路FJ-3A标段中用这种三角高程测量方法代替二等水准测量的应用,结合此项目,研究了此方法在地形复杂的山区、水网地区代替二等水准测量的可行性。