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[摘要]针对跨河高程测量问题，使用精密全站仪以对向观测法进行了实地跨河三角高程测量，以实测数据分析了三角高程测量的精度以及大气折光系数K等相关误差对于三角高程测量的影响。通过跨河高程传递实验证明，经过距离改正和球气差改正后三角高程精度能够达到三等水准测量精度，并接近二等水准测量的精度。
[关键词]跨河水准测量 精密三角高程测量 全站仪
[中图分类号] O4-34 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-242-1
0前言
在实施高精度水准测量过程中，常常需要实施跨河水准测量，且跨越宽度大多可以选择在1000 m内的河段。利用高精度全站仪按照三角高程测量方法，可以不受水准标尺尺长误差的影响，观测视线较高，受大气折光的干扰较小。高精度全站仪能够得到很高的测角和测距的精度，同时仪器的自动化程度也很高，提高了工作效率。采用高精度全站仪，应用三角高程测量方法实现跨河水准测量能够得到较高的测量成果，并具有明顯的经济效益。
1全站仪中间法三角高程测量
如图1所示，在已知高程点A和待测点B上分别安置反光棱镜，在A、B两点之间大致中间位置选择与两点均通视的O点安置全站仪，采用全站仪中间法三角高程测量测定两点之间的高差误差主要与测量斜距、竖直角、目标高的误差以及大气折光系数有关，而与仪器高量测误差无关，因而克服了仪器高量取精度低的问题，有利于提高三角高程测量精度。若在A、B两点上采用同一对对中杆且不变换高度作为瞄准目标，根据三角高程测量原理，考虑地球曲率与大气折光影响，求高程公式为：
由此可见，用上述的全站仪中间法做三角高程测量，可以消除仪器高和目标高测量误差对测量高差的影响，使得高差测量误差只与距离、竖直角观测精度以及大气折光系数大小有关。
2三角高程跨河高程传递的精度改正
2.1距离改正
大气折射是影响距离的主要原因，而大气折射率与温度、气压和湿度三个因素关系密切。湿度对大气折射率的影响相对较小，而且一般的工作环境中湿度变化相对不大，除高精度控制网之外，大多数的测量工作中可以忽略湿度的影响。 由于各全站仪所采用的调制光波长各不相同，所以各个全站仪的气象改正公式也各不相同。一般的，全站仪会根据所采用的调制光在说明书中直接给出气象改正公式。
2.2球气差系数C和大气折光系数K的确定
大气垂直折光系数是随地区、气候、季节、地面覆盖物和视线超出地面高度等条件不同而变化的，通过实验发现，其在一天内的变化，大致在中午前后数值最小，也较稳定；日出、日落时数值最大，变化也快。因而垂直角观测时间最好是在当地时间10时到16时之间，此时值在0.08～0.14之间。确定C值主要有两种方法：一是根据水准测量的观测成果，二是根据同时对向观测的垂直角计算，无论是用哪不能根据一两次测定的结果确定一个地区的平均大气折光系数，而必须从大量的三角高程测量数据中推算出来，然后再取平均值才较为可靠。
3算例
对向观测所需要的条件是两点通视，中间法观测则要求能把仪器安置在离两待测点基本等距处。布设点图以及点号如图2所示。
三角高程实验使用DYM3型空盒气压表读取温度和气压值，用拓普康GPT3002全站仪进行对向观测，每个测站正倒镜观测4个测回得到平距和垂直角的原始数据，进行数据处理取平均值得到三角高程实验数据，如表1所示。
三角高程测量本测段的高差闭合差为-16.62mm，最大偶然中误差为1.11mm。误差结果与规范相比较，如表2所示。
4结论
（1）测距误差和大气折光通过气象改正来减弱，测角误差需要使用更高精度的仪器或者增加测回数来消除，量高误差可以使用本文中的方法来减弱或者寻找更好的方法来代替。
（2）三角高程测量的精度可以达到三等水准测量的精度要求，而且较为接近二等水准测量的精度要求，如果使用更高精度的仪器、更加规范的操作，精度是可以进一步提高的，是完全有可能达到二等水准测量的精度要求的。
参考文献
[1]洪刚，石华胜.精密三角高程法跨河水准测量技术分析和应用[J]，安徽建筑，2011（02）： 160～161
[2]艾光辉，吴勰.测距三角高程法实现长距离跨河水准测量的探讨[J]，江西水利科技，2010（03）： 181～183
[3]姜留涛.全站以三角高程测量不同方法的比较分析[J].甘肃科技.2008.24（9）：64～65
[关键词]跨河水准测量 精密三角高程测量 全站仪
[中图分类号] O4-34 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-242-1
0前言
在实施高精度水准测量过程中，常常需要实施跨河水准测量，且跨越宽度大多可以选择在1000 m内的河段。利用高精度全站仪按照三角高程测量方法，可以不受水准标尺尺长误差的影响，观测视线较高，受大气折光的干扰较小。高精度全站仪能够得到很高的测角和测距的精度，同时仪器的自动化程度也很高，提高了工作效率。采用高精度全站仪，应用三角高程测量方法实现跨河水准测量能够得到较高的测量成果，并具有明顯的经济效益。
1全站仪中间法三角高程测量
如图1所示，在已知高程点A和待测点B上分别安置反光棱镜，在A、B两点之间大致中间位置选择与两点均通视的O点安置全站仪，采用全站仪中间法三角高程测量测定两点之间的高差误差主要与测量斜距、竖直角、目标高的误差以及大气折光系数有关，而与仪器高量测误差无关，因而克服了仪器高量取精度低的问题，有利于提高三角高程测量精度。若在A、B两点上采用同一对对中杆且不变换高度作为瞄准目标，根据三角高程测量原理，考虑地球曲率与大气折光影响，求高程公式为：
由此可见，用上述的全站仪中间法做三角高程测量，可以消除仪器高和目标高测量误差对测量高差的影响，使得高差测量误差只与距离、竖直角观测精度以及大气折光系数大小有关。
2三角高程跨河高程传递的精度改正
2.1距离改正
大气折射是影响距离的主要原因，而大气折射率与温度、气压和湿度三个因素关系密切。湿度对大气折射率的影响相对较小，而且一般的工作环境中湿度变化相对不大，除高精度控制网之外，大多数的测量工作中可以忽略湿度的影响。 由于各全站仪所采用的调制光波长各不相同，所以各个全站仪的气象改正公式也各不相同。一般的，全站仪会根据所采用的调制光在说明书中直接给出气象改正公式。
2.2球气差系数C和大气折光系数K的确定
大气垂直折光系数是随地区、气候、季节、地面覆盖物和视线超出地面高度等条件不同而变化的，通过实验发现，其在一天内的变化，大致在中午前后数值最小，也较稳定；日出、日落时数值最大，变化也快。因而垂直角观测时间最好是在当地时间10时到16时之间，此时值在0.08～0.14之间。确定C值主要有两种方法：一是根据水准测量的观测成果，二是根据同时对向观测的垂直角计算，无论是用哪不能根据一两次测定的结果确定一个地区的平均大气折光系数，而必须从大量的三角高程测量数据中推算出来，然后再取平均值才较为可靠。
3算例
对向观测所需要的条件是两点通视，中间法观测则要求能把仪器安置在离两待测点基本等距处。布设点图以及点号如图2所示。
三角高程实验使用DYM3型空盒气压表读取温度和气压值，用拓普康GPT3002全站仪进行对向观测，每个测站正倒镜观测4个测回得到平距和垂直角的原始数据，进行数据处理取平均值得到三角高程实验数据，如表1所示。
三角高程测量本测段的高差闭合差为-16.62mm，最大偶然中误差为1.11mm。误差结果与规范相比较，如表2所示。
4结论
（1）测距误差和大气折光通过气象改正来减弱，测角误差需要使用更高精度的仪器或者增加测回数来消除，量高误差可以使用本文中的方法来减弱或者寻找更好的方法来代替。
（2）三角高程测量的精度可以达到三等水准测量的精度要求，而且较为接近二等水准测量的精度要求，如果使用更高精度的仪器、更加规范的操作，精度是可以进一步提高的，是完全有可能达到二等水准测量的精度要求的。
参考文献
[1]洪刚，石华胜.精密三角高程法跨河水准测量技术分析和应用[J]，安徽建筑，2011（02）： 160～161
[2]艾光辉，吴勰.测距三角高程法实现长距离跨河水准测量的探讨[J]，江西水利科技，2010（03）： 181～183
[3]姜留涛.全站以三角高程测量不同方法的比较分析[J].甘肃科技.2008.24（9）：64～65