论文部分内容阅读
[摘 要]传统的高程测量方法是水准测量和三角高程测量。水准测量精度高，但受地形起伏的限制，在地形起伏较大区域施测时，速度较慢。而三角高程测量不受地形起伏的限制，且施测速度较快，但每次测量都必须得量取仪器高，棱镜高，工作麻烦而且增加了误差来源，精度较低。为了克服传统的高程测量方法的不足，提出了操作更加简便、精度更高、施测速度更快的高程测量新方法。
[关键词]水准测量分析；三角高程测量分析；三角高程测量新方法分析
中图分类号：P224.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0383-01
随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪的三角高程测量方法越来越普及，同时也显示出了他精度较低、操作复杂的弱点。笔者经过长期实践，总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一设置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，测量时还不必重复量取仪器高、棱镜高。可接测得未知点的高程，使三角高程测量精度得到进一步提高，操作极为方便。
一、三角高程测量的传统方法分析
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。
为了确定高hAB，可A在点架设全站仪，在B点竖立跟踪杆，观测垂直角α，并直接量取仪器高i和棱镜高v，测量A，B两点间的斜距S，则hAB=S×sinα+i-v。
故HB=HA+S×sinα+i-v （1）
这就是三角高程测量的基本公式，它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此，只有两点间的距离很短进，才比较准确。当现点距离较远时，就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响。从传统的三角高程测量方法中可以看出，它具备以下两个特点：
a.全站仪必须架设在已知高程点上。
b.要测待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高。
c.要观测已知点到待定点的垂直角α和两点间的斜距S。
二、三角高程测量新方法及应用
如果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，同时又一次性取棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理使用全站仪直接测出待测点的高程，那么施测速度将更快，施测精度得到了提高。下面简要对三角测量新方法简要介绍如下：
三、三角测量新方法分析
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。首先将仪器安置于C点，由（1）式可知：
Hc=HB-（SCB×sinαCB+i-v） （2）
上式除了S×sinα的值可以用仪器直接测出外，I，v都是未知的。但有一点可以确定即仪一旦置好，i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定v值也固定不变。从（2）式可知：
HA=Hc+（SCA×sinαCA+i-v）
=HB-（SCB×sinαCB+i-v）+（SCA×sinαCA+i-v）
=HB+SCA×sinαCA-SCB×sinαCB （3）
令hCA=SCA×sinαCAhCB=SCB×sinαCB
由（3）式可知，高程测量过程中，在i、v不变的条件下，待定点A的高程仅与测站点与后视点的高差hCB和测站点与前视点的高差hCA有关，而与i、v的大小无关。
四、新方法的特点分析
①适用范围广：仪器设置在未知点上，具有水准测量精度高和三角高程测量布设方便、不受地形变化影响的特点。
②自动化程度高：只需一次性量取棱镜高，使用全站仪可对周围多个待定点直接进行高程测量、自动记录，避免了人为因素的影响，减少内、外业工作量，提高了工作效率。
③测量精度高：与三角高程测量相比，该方法通过前、后视距大致相等，消除了地球弯曲、大气折光和i角的影响，同时由于点高、仪高不参加高程传递，也消除了点高、仪高的量取误差。
五、在施测过程中应注意的几个问题
①设站后应对已知点高程进行测量校对，以防造成设站错误。
②转点的前、后视距应控制在98m以内，且前、后视距大致相等，视距累计差不大于49m，以保证观测精度。
六、新方法的操作过程分析
①置全站仪于任一点，整平后设置仪器常数，将测站点高程、仪器高均设置为0，量取并设置棱镜高v。
②用仪器照准已知高程点，使用坐标测量模式测出其假定高程值HB’。
③将仪器测站点高程重新设定为HB-HB’。重新测量已知点高程进行校核。
④照准待测点测出其高程。当棱镜高变化时，观测前只需重新设置v值即可。
七、三角高程测量新方法与水准测量成果对比分析：
此方法在山西省中阳荣欣焦化有限公司地面控制点测量中采用，经过采用传统的水准测量和新三角测量方法进行观测对比，观测路线长度达3000米时，其终点的高程之差仅为20mm，等外支水准测量的两次较差允许值为±40mm。精度符合等外水准测量的精度要求。
八、结论
综上所述：将全站仪任意置点，同时不量取仪器高，棱镜高，可以测出待测点的高程。测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了误差来源：整个过程不必用钢尺量取仪器高，棱镜高，也就减少了这方面造成的误差；整个过程前、后视距大致相等，也消除地球弯曲、大气折光和i角的影响。
实际测量成果表明该测量方法的施测精度可以达到等外水准测量的精度要求，可以代替相应等级的水准测量。
参考文献
[1] 中华人民共和国能源部《煤矿测量规程》.煤炭工业出版社，1989，1.
[2] 梅丛富.基于实训环节项目式《测量技术基础》课程改革探索与实践[J].四川：亚太教育，2015，15：128.
[3] 唐兰.项目教学法在地形测绘课程教学中的应用[J].昆明：昆明冶金高等专科学报，2011，27（1）：82-83.
[4] 杨玉光.关于水下地形测量中GPS—RTK技术的应用探讨[J].江西测绘，2013（03）.
[5] 孔祥元.梅是義.控制测量学[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2002.
[6] 王莉，张伟，杜宁.中点单觇法三角高程测量及精度分析[J].贵州工业大学学报，2002（2）.
[7] 邹建风.浅谈三角高程测量法[J].山西建筑，2007（25）.
作者简介
高志雄，男，1988-，汉族，籍贯山西省吕梁中阳县，本科，高级采矿工程师，主要从事煤矿地测防治水、生产技术管理与研究等工作。
[关键词]水准测量分析；三角高程测量分析；三角高程测量新方法分析
中图分类号：P224.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0383-01
随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪的三角高程测量方法越来越普及，同时也显示出了他精度较低、操作复杂的弱点。笔者经过长期实践，总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一设置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，测量时还不必重复量取仪器高、棱镜高。可接测得未知点的高程，使三角高程测量精度得到进一步提高，操作极为方便。
一、三角高程测量的传统方法分析
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。
为了确定高hAB，可A在点架设全站仪，在B点竖立跟踪杆，观测垂直角α，并直接量取仪器高i和棱镜高v，测量A，B两点间的斜距S，则hAB=S×sinα+i-v。
故HB=HA+S×sinα+i-v （1）
这就是三角高程测量的基本公式，它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此，只有两点间的距离很短进，才比较准确。当现点距离较远时，就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响。从传统的三角高程测量方法中可以看出，它具备以下两个特点：
a.全站仪必须架设在已知高程点上。
b.要测待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高。
c.要观测已知点到待定点的垂直角α和两点间的斜距S。
二、三角高程测量新方法及应用
如果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，同时又一次性取棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理使用全站仪直接测出待测点的高程，那么施测速度将更快，施测精度得到了提高。下面简要对三角测量新方法简要介绍如下：
三、三角测量新方法分析
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。首先将仪器安置于C点，由（1）式可知：
Hc=HB-（SCB×sinαCB+i-v） （2）
上式除了S×sinα的值可以用仪器直接测出外，I，v都是未知的。但有一点可以确定即仪一旦置好，i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定v值也固定不变。从（2）式可知：
HA=Hc+（SCA×sinαCA+i-v）
=HB-（SCB×sinαCB+i-v）+（SCA×sinαCA+i-v）
=HB+SCA×sinαCA-SCB×sinαCB （3）
令hCA=SCA×sinαCAhCB=SCB×sinαCB
由（3）式可知，高程测量过程中，在i、v不变的条件下，待定点A的高程仅与测站点与后视点的高差hCB和测站点与前视点的高差hCA有关，而与i、v的大小无关。
四、新方法的特点分析
①适用范围广：仪器设置在未知点上，具有水准测量精度高和三角高程测量布设方便、不受地形变化影响的特点。
②自动化程度高：只需一次性量取棱镜高，使用全站仪可对周围多个待定点直接进行高程测量、自动记录，避免了人为因素的影响，减少内、外业工作量，提高了工作效率。
③测量精度高：与三角高程测量相比，该方法通过前、后视距大致相等，消除了地球弯曲、大气折光和i角的影响，同时由于点高、仪高不参加高程传递，也消除了点高、仪高的量取误差。
五、在施测过程中应注意的几个问题
①设站后应对已知点高程进行测量校对，以防造成设站错误。
②转点的前、后视距应控制在98m以内，且前、后视距大致相等，视距累计差不大于49m，以保证观测精度。
六、新方法的操作过程分析
①置全站仪于任一点，整平后设置仪器常数，将测站点高程、仪器高均设置为0，量取并设置棱镜高v。
②用仪器照准已知高程点，使用坐标测量模式测出其假定高程值HB’。
③将仪器测站点高程重新设定为HB-HB’。重新测量已知点高程进行校核。
④照准待测点测出其高程。当棱镜高变化时，观测前只需重新设置v值即可。
七、三角高程测量新方法与水准测量成果对比分析：
此方法在山西省中阳荣欣焦化有限公司地面控制点测量中采用，经过采用传统的水准测量和新三角测量方法进行观测对比，观测路线长度达3000米时，其终点的高程之差仅为20mm，等外支水准测量的两次较差允许值为±40mm。精度符合等外水准测量的精度要求。
八、结论
综上所述：将全站仪任意置点，同时不量取仪器高，棱镜高，可以测出待测点的高程。测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了误差来源：整个过程不必用钢尺量取仪器高，棱镜高，也就减少了这方面造成的误差；整个过程前、后视距大致相等，也消除地球弯曲、大气折光和i角的影响。
实际测量成果表明该测量方法的施测精度可以达到等外水准测量的精度要求，可以代替相应等级的水准测量。
参考文献
[1] 中华人民共和国能源部《煤矿测量规程》.煤炭工业出版社，1989，1.
[2] 梅丛富.基于实训环节项目式《测量技术基础》课程改革探索与实践[J].四川：亚太教育，2015，15：128.
[3] 唐兰.项目教学法在地形测绘课程教学中的应用[J].昆明：昆明冶金高等专科学报，2011，27（1）：82-83.
[4] 杨玉光.关于水下地形测量中GPS—RTK技术的应用探讨[J].江西测绘，2013（03）.
[5] 孔祥元.梅是義.控制测量学[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2002.
[6] 王莉，张伟，杜宁.中点单觇法三角高程测量及精度分析[J].贵州工业大学学报，2002（2）.
[7] 邹建风.浅谈三角高程测量法[J].山西建筑，2007（25）.
作者简介
高志雄，男，1988-，汉族，籍贯山西省吕梁中阳县，本科，高级采矿工程师，主要从事煤矿地测防治水、生产技术管理与研究等工作。