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1、华北科技学院本科毕业论文 题 目 三角高程测量代替水准测量的可行性研究 学 院 建筑工程学院 专 业 测绘工程 年 级 2012级 学 号 201205064127 姓 名 董超超 指 导 教 师 朱雪征 成 绩 2016年5月7日 专业资料 专业资料三角高程测量代替水准测量的可行性研究摘要：在外业测绘的过程中高程的测量工作是经常要进行的工作，水准测量和三角高程测量是高程测量最常用、最基础的方法。但他们各自有其本身的优缺点，水准测量的优点是测量精度高但是操作比较麻烦，而且受到地形的影响也比较大，三角高程测量的测量精度比较低，但是操作比较简单、效率比较高，并且受到地形的影响比较小，近几年由于科学
2、技术的发展，全站仪的测距测角精度不断提高，使测量更加准确。这使得三角高程测量代替水准测量成为可能，本文主要研究三角高程测量代替水准测量在何种精度范围内可以满足条件，通过实际测量数据对水准测量和三角高程测量的误差精度进行分析，并得出结论。关键词：全站仪;三角高程测量;水准测量;精度要求Feasibility study of trigonometric leveling instead of leveling measurementAbstract:Surveying and mapping in the process of Surveying and mapping in the proce
3、ss of Surveying and mapping work is often to be carried out, the usual elevation of the surveying and mapping methods have two kinds of leveling and trigonometric leveling. But each of them has its own advantages and disadvantages, leveling precision high, but more trouble, subject to the limitation
4、s of the terrain is relatively large, low precision of trigonometric leveling, but the operation is simple, relatively small by the impact of terrain, in recent years due to the development of Surveying and mapping instruments, increasing the precision of total station instrument, angular distance m
5、ore accurate. It is possible to make the trigonometric leveling instead of leveling measurement. This paper is a research report on the accuracy of trigonometric leveling instead of leveling measurement.Key words: Total Station trigonometric; leveling leveling measurement; accuracy requirements 专业资料
6、目录第1章 绪论11.1研究背景与意义11.2 国内外研究现状21.2.1 国内研究现状21.2.2 国外研究现状31.3 本文研究内容3第2章 水准测量的原理及误差来源5第3章 全站仪三角高程测量原理和观测方法73.1 全站仪三角高程的基本理论73.1.2 三角高程测量的基本公式83.2 全站仪三角高程测量的方法103.2.1 对向观测法103.2.2 中间测量法114.1 全站仪对向观测法的精度分析134.2 全站仪中间观测法的精度分析144.3 三角高程测量方法的比较15第5章 实例分析165.1 测量过程165.2 观测结果分析22致 谢26第1章 绪论1.1研究背景与意义在工程测量的
7、过程中，测定待测点高程的方法一般是根据已知点的高程通过测量两点之间的高差再经过计算，推出未知点的高程，通常测量方法有三角高程测量和水准测量两种方法，由于仪器精度和测量方法的不同，两种方法中水准测量精度高但是操作麻烦，受到地形的影响比较大，三角高程测量精度低，但是操作简单，受到地形测量的影响比较小，如果用三角高程测量代替水准测量在一定的精度范围内可以满足要求的话，可以大大的降低测量的成本，提高工作的效率。随着现在仪器精度的不断提高，在何种精度范围内用全站仪三角高程测量可以代替用水准仪测量，成为许多学者和研究人员关心的课题。 外业测绘是很辛苦的一个工作测绘人员本身就是比较辛苦的一种职业，如果能有一
8、种方法可以降低外业的工作强度，对外业的测绘人员来说是一件很实用的事情，高程测量尤其是山区地区的高程测量是一项十分艰巨的任务，但是以前没有那种仪器可以操作起来简单并且可以满足精度的要求，测量人员只能背着水准仪一步步一点点的进行外业的高程测绘，但是效果往往不是很理想，一方面由于水准测量的水准尺不能很好的发挥作用在地形起伏较大地区，另一方面如果测站过多水准测量的累计差会越大，水准测量是高程测量中最传统、最主要方法之一，并且它的精度比较高。但是工作效率太低，并且受到地形的影响很大，在山区测量难度很大，不很方便。此外，水准测量除了效率低下原因外，如果在地形复杂的地方使用水准仪进行水准测量进行高程测量是很
9、难完成的，有时甚至是不可能的。但是三角高程测量就比较容易实现。因为它受到地形的影响很小，随着全站仪的出现，它的操作简单受地形影响的优点吸引着广大的测量人员，科学家的们对它的测量精度也从来没有停止过讨论、研究。但是过去全站仪的测量精度不高在高程测量上一直未能引起重视，今几年，随着全站仪的精度不断提高，又引起了新的一轮讨论，全站仪是不是可以代替水准仪在高程测量中 专业资料的作用的讨论越来越激烈。全站仪三角高程测量能否在一定的精度范围内代替高程水准测量，如果三角高程测量可以代替水准测量，精度又如何，为了解决这些问题，就需要对全站仪进行三角高程测量工作的的方法、误差来源、原理等进行分析。然后针对这些问
10、题选择合适的观测条件，使用合适的观测方法来减小误差，并制定相应的作业规范，将三角高程测量和水准测量在高程控制测量过程中的精度和效率进行对比。得出在一定的精度范围内，三角高程测量可以代替水准测量作业。减少劳动强度，以提高作业效率，并且把这种方法进行推广，为广大的测绘工作者提供更加高效并且准确的测量方法。1.2 国内外研究现状由于三角高程测量的高效、受地形影响小的特点，自全站仪应用伊始，关于三角高程和水准测量的精度对比的研究就从未停止，国内外有许多学者和研究人员进行过此项研究。1.2.1 国内研究现状我国一直就致力于三角高程测量代替水准测量的研究，早在1982年11月就召开过主题为“电磁波测距仪在
11、工程测量中的应用”的学术讨论会；并且于1987年9月再次召开；后来随着科技的进步测绘的科研人员在厦门再次召开了关于“大气折射与测距三角高程代替水准测量“的学术讨论会，标志着我国的测绘的外业研究进入了新的时期。云南省的水利水电勘测设计院曾经进行过使用中间法三角高程的测绘，通过对本次试验结果的分析整理后结果表明：当用中间法观测在边长在1km以内时，三角高程测量是可以完全可以代替四等水准测量。当使用对向观测法观测边长小于1.1km的高差时，三角高程测量可以代替三等水准测量。随着测绘仪器的进步国家的测绘研究所采用对向法三角高程测量的方法进行了一次测绘实验。这次试验结果表明：当边长在50m-1.1km内
12、，三角高程测量可以代替三等水准测量，当边长在70m-3.4km时三角高程测量可以代替四等水准测量。 专业资料由于工作的原因，东北的水利水电勘察院与水电一局在白山水的电监测网中。进行了对于三角高程测量代替水准测量的一次测绘实验，通过对实验结果的整理分析表明：三角高程测量的精度接近二等水准测量要求。1.2.2 国外研究现状在国外的研究更加的频繁更加的深入，其中在美国的1983-1985年间，由美国的国家大地测量局组织了一次对三角高程测量代替水准测量的实践操作，试验中使用型号为T2000的经纬仪和型号为DI5的测距仪进行拼装组成简易的全站仪器，使用两种观测方法：中间法和对向观测法，分别用这两种测量方
13、法施测总长为30km的测段闭合高程路段，得出了当边长为300m时。往返测量的中误差平均值标准差小于0.76mm和1.02mm，环线闭合差小于4 mm的结论，这表明两种测量方法均能达到相应的精度要求。加拿大也进行过类似的测绘研究，并且通过实验得出的实验结果为每公里往返测量中误差平均值的标准差为2.2mm。德国的雷斯顿大学也组织相关的人员进行过三角高程测量的研究发现在有利观测条件下和一般观测条件观测时，对向观测时每公里中误差均小于3mm。两条导线的作业效率都非常的高大大的节约了时间，试验表明在倾斜地面作业时三角高程测量更为经济。总之国内外的测绘专家都非常重视三角高程测量能否代替水准测量的研究，对于
14、测绘人员来说如果三角高程测量可以代替水准测量这将是一次伟大的测量学上的变革，这不仅仅是技术上的进步更是方法上的进步，这将大大的减小了测量的局限性，使在山区丘陵地带的测量更加的简单高效。所以说对三角高程代替水准测量的研究势在必行，这是时代的要求，更是广大测绘人员的迫切需求。1.3 本文研究内容本篇论文主要的研究内容是在高程测量中，通过对原理的分析得出三角高程测量的方法中存在的误差和误差的主要来源有哪些。通过对三角高程测量和水准高程测量的精度进行对比分析，得出在何种精度范围内，可以用三角高程测量代替水准测量。 专业资料并且在校园中布设高程控制网，进行外业的测量工作并且记录下数据，通过对三角高程观测
15、方法所得的高程数据分别与水准测量所得的高程数据进行对比分析，得出水准测量和三角高程测量方法各自的优点和缺点，技术路线如图1-1：三角高程测量高程测量 得出结论精度对比水准测量图1-1 技术路线图 专业资料第2章 水准测量的原理及误差来源2.1 水准仪的测量原理水准测量是高程测量中最传统而且精度比较高的测量方法，在过去水准测量作为高程测量的主要方法在外业测量过程中经常用到。它的测量原理很简单，假设已知点高程A和未知点高程B，通过在A、B两点中间架设水准仪，在A、B两点分别立尺，通过对尺子上面的读数，计算两点之间的高差，然后通过已知点的高程加上两点之间的高差我们就可以得到未知点的高程数，如下图所示： 图2-1水准测量原理图通过公式(2-1)计算出B点的高程 HBHAhAB=HA（ab） （2-1）如果是在一段水准路线上测量，重复上述过程就能
