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1、 . 工业职业技术学院工程测量技术专业毕 业 论 文三角高程测量技术问题的探讨班级： 测量0901 ： 威 学号： 0703090110 指导老师：永军 建筑工程系二零一二年六月目录1绪论51.1 引言51.2研究问题的提出51.3国外研究三角高程测量的现状614论文研究容及意义82 三角高程测量的原理及方法92.1高程测量的几种方法简介92.1.1水准测量92.1.2三角高程测量92.1.3视距高程测量92.1.4气压计高程测量92.1.5液体静力水准测量102.1.6 GPS高程测量102.2三角高程测量102.2.1三角高程测量的基本原理103三角高程测量中影响因素及其改正123.1地球
2、曲率和大气折光的影响123.1.1单向观测计算高差的基本公式123.1.2距离归算143.1.3 用高斯平面上边长d计算单向观测高差的公式163.1.4对向观测计算高差的公式163.1.5电磁波(光电)测距三角高程的计算公式173.2垂直角的观测方法183.2.1中丝法183.2.2三丝法183.3球气差系数C值和大气折光系数K值的测定193.3.1在水准点上进行三角高程观测反求C值193.3.2同时对向观测解算C值193.4 三角高程测量垂线偏差改正及正高归算203.4.1垂线偏差改正公式213.4.2正高归算公式224全站仪中间法高程测量的研究244.1全站仪中间法高程测量原理和方法254
3、.2全站仪中间法测量高差的精度分析274.2.1全站仪中间法高程测里中误差274.2.2全站仪中间法高程测量的极限误差284.2.3全站仪中间法高程测量的精度分析315论文总结33摘要 本文将在分析三角高程测量误差来源及测量精度的基础上，提出用全站仪中间法进行三角高程测量的方法，推导出了全站仪中间法高程测量的计算公式，并运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良精度的影响。特别是在地形复杂的困难条件下，对用全站仪中间法代替四等水准测量的可行性进行了研究。关键词:三角高程测量，全站仪中间法，测量精度Abstract This paper will be an analy
4、sis triangulated height surveying the accuracy of measurement error sources and based on! Put forward the middle method by using the method of triangulated height surveying, blowing out among tachometer height measurement method, and the formula of error propagation law and role knocking down out of
5、 the elevation measurement formula, this paper analyzes some error of leveling the influence of accuracy.Key words: trigonometric leveling；middle method of total station；precision analysis1绪论1.1 引言 测量是一个很古老的行业，无论是控制测量、导线测量、地形测量、还是道路测量、隧道测量、航空摄影测量等，均需测定高程位置，因此，高程测量是各种测量中的重要组成部分。高程是指某地表点在地球引力方向上的高度，也就
6、是重心所在地球引力线的高度。世界各用的高程系统主要有两类:正高系统和正常高系统，其所对应的高程名称分别为海拔高和近似海拔高，统称为高程。正常高系统和正高系统是有区别的，主要是由于重力场的影响使得地球重力线方向会产生一些偏移。我国规定采用的高程系统是正常高系统。正常高系统在国也称为海拔高度。为了建立全国统一的高程系统，必须确定一个高程基准面，通常采用平均海水面代替水准面作为高程基准面，我国选用的验潮站所求得的黄海平均海水面作为全国统一的高程系统的基准面。目前根据测量方法不同，对高程测量的划分有水准测量和三角高程测量等。用水准测量的方法测定地面两点之间的高差后，即可由已知高程点求得另一点的高程。应
7、用这种方法求地面点的高程其精度较高，普遍用于建立高程控制网及工程测量中测定地面点的高程位置。三角高程测量就是在测站点上安置仪器，观测照准点目标的垂直角和它们之间距离以及量取仪器高、棱镜高，采用几何三角形公式计算测站点与照准点之间的高差的测量方法。1.2研究问题的提出水准测量精度虽然比较高，但是其测量工作量大，特别是对于地面高低起伏较大或不便于作水准测量的地区，用这种方法测定地面点的高程速度缓慢，有的甚至非常困难。在地形复杂的山区受到地形条件的限制甚至无法进行水准测量，比如悬崖陡坡的高程测量。随着测量技术的发展与测量仪器的更新换代，三角高程测量的应用变得越来越重要，研究也越来越深入。三角高程测量
8、以其简便灵活、省时省力省资金、受地形条件限制较少的优势，在一定的围被得到越来越多的应用。众所周知，三角高程测量精度主要受竖直角测量精度和测距精度的限制，同时还受大气折光、地球曲率等因素的影响。要想三角高程测量在一定条件下得到更为广泛的应用，提高三角高程测量精度成为其首要任务。随着科学技术的发展，测量仪器的精度和性能越来越好，以LAICA TCA2003高精度自动追踪目标、识别的全站仪(称机器人或智能全站仪)为例，其测角精度可达到，测距精度为1mm+lppm。自动识别目标的有效距离可达1000m，望远镜照准精度2mm/500m，在100m处的跟踪速度可高达5m/s。同时，它还有大气折光和地球曲率
9、影响的自动改正程序，能自动改正大气折光和地球曲率对所测距离的影响。通过采用先进的测量仪器设备和合理科学的计算方法以及测量方案，三角高程测量可以在一定的条件下进行高程量，甚至在特殊的环境和工程中，它可以顺利地完成用水准测量不能完成的任务。1.3国外研究三角高程测量的现状举世瞩目的珠峰顶高程测量采用了多种高程测量方法，其中方法之一就是精密三角高程测量，其最终的测量成果被国家权威部门一致认定为优良成果。另据 (2007/05114科学时报)报道，由大学与铁道部第四勘察共同完成的“精密三角高程测量方法研究”项目，日前已经通过国家测绘局主持的成果鉴定。该项目采用精密三角高程测量方法，利用两台高精度自动跟
10、踪目标、识别全站仪，经过加装改进，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，无需量取仪器高和目标高，避免了由此带来的测量误差。该方法已成功应用于国家大型工程“武广铁路客运专线测量中，开创了国外大围、长距离精密三角高程测量代替二等水准测量的先例。随着科学技术的发展，测量仪器的精度和自动化程度越来越高，性能越来越好，使用方便快捷，设计已向人性化和智能化方向研究发展。现今普遍应用的测量仪器有光电测距仪、电子经纬仪、电子水准仪、全站仪、先进的技术有GPS全球定位系统以及摄影与遥感技术等。它们的诞生与应用，给测量领域带来了翻天覆地的革命性变化，使测量工作的效率有了很多提高。
11、新型测量仪器如测距仪、全站仪等的测量精度越来越高。基于测量仪器精度和性能越来越好，国外对精密三角高程测量的研究也越来越多、应用新型测量仪器和技术来完成大型工程项目测量工作的成功实例也很多。我国三峡水利枢纽工程变形监测和库区地壳形变、滑坡、岩崩以及水库诱发地震监测，其规模之大，监测项目之多，都堪称世界之最。监测工作不仅采用目前国外最成熟最先进的测量仪器设备，而且在实践中还采用了新的技术手段和方法，如对滑坡体变形与失稳研究的计机智能仿真系统；拟进行研究的三峡库区滑坡泥石流预报的“3S”工程等，而这些都涉及到精密三角高程测量。隔河岩大坝外部变形观测的GPS实时连续自动监测系统，使监测点的位置精度达到
12、了亚毫米级。长18.4km的岭隧道，洞外GPS网的平均点位精度优于3mm，一等精密水准线路长120多公里。目前辅助隧道已贯通，仅一个贯通面的情况下，横向贯通误差为12mm，高程方向的贯通误差只有3mm。露天煤矿的大型挖煤机开挖量的动态测量计算系统(德国)。大型挖煤机长140m，高65m，自重8000t，其挖斗轮的直径17.8m，每天挖煤量可达10多万吨。为了实时动态地得到挖煤机的采煤量，在其上安置了3台GPS接收机，与参考站无线电实时数据传输和差分动态定位，挖煤机上两点间距离的精度可达1.5cm。根据3台接收机的坐标，按一定几何模型可计算出挖煤机挖斗轮的位置及采煤层截曲面，可计算出采煤量，经对
13、比试验，其精度达7%4%。这是GPS，GIS技术相结合在大型特种工程中应用的一个典型例子。核电站冷却塔的施工测量系统。南非某一核电站的冷却塔高165m，直径163m。在整个施工过程中，要求每一高程面上塔壁中心线与设计的限差小于50mm，在塔高方向上每10m的相邻精度优于10mm。由于在建造过程中发现地基地质构造不良，出现不均匀沉陷，使塔身产生变形。为此，要根据精密测量资料拟合出实际的塔壁中心线作为修改设计的依据。采用测量机器人用极坐标法作三维测量，对每一施工层，沿塔外壁设置了1600多个目标点，在夜间可完成全部测量工作。对大量的测量资料通过恰当的数据处理模型处理可以使精度提高了一至数倍，所达到
14、的相对精度远远超过了设计要求。精密测量不仅是施工的质量保证，也为整治工程病害提供了可靠的资料，同时也能对整治效果作出了准确评价。14论文研究容及意义本文研究了全站仪中间法三角高程测量的原理；分析了全站仪中间法三角高程测量的精度并提出了如何提高测量精度的各项措施；提出并确定了精密三角高程测量的最佳布设方案。通过对水准测量方法的比较，得出利用全站仪中间法进行三角高程测量的优势；利用全站仪中间法进行三角高程测量有着广泛的应用围和应用价值，它能为交通、矿业、水利、地质灾害评估、测绘等领域提供了一个良好的高程测量手段。主要体现在以下几个方面:(l)能为山区工程建设中的高程控制测量、地形图测绘等提供一种测
15、量高程的快速有效的方法。(2)可以为矿业特别是地处深山、地形条件极其恶劣的矿山工程的地面高程测量控制网的建立提供一种有效可行的方法。(3)对高层建筑物、水利枢纽工程、地表的沉降观测以及边坡稳定性监测提供更为便捷可靠的高程测量方法。2 三角高程测量的原理及方法2.1高程测量的几种方法简介2.1.1水准测量水准测量又称几何水准测量，是测定地面点高程的主要方法之一。水准测量是使用水准仪和水准尺，利用水准仪提供的水平视线测定地面两点之间的高差，再由已知点的高程推求待测点的高程。当所测两点之间距离较短时，可用水平面来代替水准面，测定地面两点间的高差。2.1.2三角高程测量 三角高程测量的基本思想是根据由测站向照准点所观测的垂直角（或天顶距）和它们之间的水平距离，计算测站点与照准点之间的高差。这种方法简便灵活，受地形条件的限制较少，故适用于测定三角点的高程。三角点的高程主要是作为各种比例尺测图的高程控制的一部分。一般都是
