全站仪三角高程测量的新方法论文

所属栏目:物理论文 发布日期:2012-03-03 09:37 热度:

  摘要:经过长期摸索、实践,总结出一种新的三角高程测量方法。这种方法可实现水准测量的任一置站,每次测量时不必量取仪器高、棱镜高,不但减少三角高程测量的误差源,还能快速提高三角高程测量精度及施测速度。
  关键词:跟踪杆论文;全站仪论文;三角高程;任意置站
  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。两种方法虽然各有特色,但都存在着不足:水准测量是一种直接测高法,测定高差的精度是较高的,但水准测量受地形起伏的限制,外业工作量大,施测速度较慢;三角高程测量是一种间接测高法,它不受地形起伏的限制,且施测速度较快,但精度较低,且每次测量都得量取仪器高,棱镜高,麻烦、并且增加了误差来源。
  随着全站仪三角高程测量的广泛使用,传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。经过长期摸索,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置站的特点,又减少了三角高程的误差来源,同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高,施测速度更快。
  一、三角高程测量的传统方法论文
  如图一所示,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。
  图一
  图中:D为A、B两点间的水平距离
  α为在A点观测B点时的垂直角
  i为测站点的仪器高,t为棱镜高
  HA为A点高程,HB为B点高程。
  V为全站仪望远镜和棱镜之间的高差(V=Dtanα)
  首先我们假设A,B两点相距不太远,可以将水准面看成水平面,也不考虑大气折光的影响。为了确定高差HAB,可在A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t,若A,B两点间的水平距离为D,则HAB=V+i-t
  故HB=HA+Dtanα+i-t(1)
  这就是三角高程测量的基本公式,但它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此,只有当A,B两点间的距离很短时,才比较准确。当A,B两点距离较远时,就必须考虑地球曲率和大气折光的影响了。这里不叙述如何进行球差和气差的改正,只就三角高程测量新法的一般原理进行阐述。我们从传统的三角高程测量方法中我们可以看出,它具备以下两个特点:
  1、全站仪必须架设在已知高程点上
  2、要测出待测点的高程,必须量取仪器高和棱镜高。
  二、三角高程测量的新方法论文
  如果我们能将全站仪像水准仪一样任意置点,而不是将它置在已知高程点上,同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下,利用三角高程测量原理测出待测点的高程,那么施测的速度无疑将迅速提高。
  如图一,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。首先由(1)式可知:
  HA=HB-(Dtanα+i-t)(2)
  在此我们假设仪器不动,将跟踪杆移至目标点HC(跟踪杆高程也不变),在A点观测C点的倾角为α′,则有
  HC=HA+i+D′tanα′-t(3)
  将(2)带入(3)可得
  HC=HB-Dtanα+D′tanα′=HB-V+V′
  由(3)可知,当仪器高与棱镜高不变时,未知点Hc的高程只取决于已知点高程HB,测设的高度角(α,α′)及水平距离(D,D′)。
  这一新方法的操作过程如下:
  1、仪器任一置点,但所选点位要求能和已知高程点通视。
  2、用仪器照准已知高程点,测出V的值及V′的值。(此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程,仪器高,棱镜高均为任一值。施测前不必设定,施测后不改变其值即可。)
  3、利用(3)式计算出测点高程。
  三、下面结合实例,检验一下这种方法的正确性论文。
  图2
  如图2:Hc为待测点,HAHC水平距离为D′=50.000,
  α′=45.0000°,D=100.000米,α=30.0000°。仪器高为1.500米,镜高1.000米,HB=100米。则由公式可知:
  HA=HB+t-i-Dtanα=100+1-1.5-57.735=41.765
  HC=HA+i-t+D′tanα′=41.765+1.5-1+50=92.265
  按(3)公式直接可得:
  HC=HB-Dtanα+D′tanα′=100-57.735+50=92.265
  经多次不同数据解算及外业实测,结果均一致。
  四、结论
  综上所述:将全站仪任一置点,无需量取仪器高,棱镜高,仍然可以准确测出待测点的高程。所测结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高,因为它减少了仪器高与镜高量测的误差来源。
  此种方法也适用于地形变化较大的丘陵地区、山地以及矿山测量中的高程测量。只要在施测时,根据实际情况改变棱镜高,并记录下相对于初值t增大或减小的数值,就可在测量的基础上快速计算出待测点的实际高程。
  参考文献:
  1.《测量学》同济大学出版社
  2.《控制测量学》重庆大学出版社
  3.《全站仪原理误差》武汉大学出版社

文章标题:全站仪三角高程测量的新方法论文

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