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三角高程测量传统方法和新方法的对比

- 编辑:兴宁市测绘与空间地理信息 -

三角高程测量传统方法和新方法的对比

  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。在大比例地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中广泛应用。但精度较低,且每次测量都得量取仪器高,棱镜高。麻烦而且增加了误差来源。

  随着全站仪的广泛使用,使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及,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。

  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。

  首先我们假设A,B两点相距不太远,可以将水准面看成水准面,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а,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

  (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,就必须考虑地球弯曲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:

  如果我们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,那么施测的速度将更快。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

  上式除了Dtanа即V的值可以用仪器直接测出外,i,t都是未知的。但有一点可以确定即仪器一旦置好,i值也将随之不变,同时选取跟踪杆作为反射棱镜,假定t值也固定不变。从(2)可知:

  由(3)可知,基于上面的假设,HA+i-t在任一测站上也是固定不变的。而且可以计算出它的值W。

  2、用仪器照准已知高程点,测出V的值,并算出W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。)

  由(5),(8)可知,两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。也就是说我们采取这种方法进行三角高程测量是正确的。

  综上所述:将全站仪任一置点,同时不量取仪器高,棱镜高。仍然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。同时需要指出的是,在实际测量中,棱镜高还可以根据实际情况改变,只要记录下相对于初值t增大或减小的数值,就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。

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