毕业设计---全站仪三角高程测量代替二等水准测量的实测方案.doc

PAGE 1 第1章 绪论 1.1 引言 在当今的高程测量中。 几何水准测量是高程测量的最主要方法之一。但是,普通的几何水准测量的速度比较慢。虽然国外有使用自动化水准测量。 但是也没有显著提高它的效率，并且需要的劳动强度大。 另外，在长倾斜路线上还受到垂直折光误差累积性影响。 当前、后视线通过不同高度的温度层时， 每公里的高差中可能产生系统性影响。尽管现在已有不少的研究人员提出了一些折光差改正的计算公式， 但这些公式中仍然还存在系统误差。并且，近年来还发现地球磁场对补偿式精密水准仪也有很影响。此外， 几何水准测量的转点多， 而且标尺与仪器也存在下沉误差，这又是一项系统误差。由于上述原因， 如果在丘陵、山区等地使用几何水准测量进行高程传递是非常困难的， 有时甚至是不可能的。但是如果采用三角高程就可以比较容易实现。三角高程测量是根据由测站向照准点所观测的垂直角和它们之间的斜距，计算测站点与照准点之间的高差。近些年来，由于测量仪器的发展，使得测角、测距的精度不断提高，再加上不少学者对三角高程测量的深入研究，使三角高程测量的精度也有很大的改善。而又由于三角高程测量传递高程比较灵活、方便、受地形条件限制较少的优点，使三角高程测量得到广泛的应用。影响三角高程测量精度的主要原因有竖直角测量精度和测距精度，大气折光、地球曲率等。要想用三角高程测量代替高等级的水准测量，那么就必须提高三角高程测量的精度和可靠性。 随着科学技术的发展，测绘类的仪器在各方面也都有很大的发展，其精度和性能也都越来越好，大大的提高了精密三角高程测量可行性。就目前而言，徕卡TC1201全站仪，其静态测角精度可达到±1″，测距精度为2mm+2ppm。能够自动追踪目标，距离可达3000m。通过使用先进的仪器和科学的计算方法及测量方案，在适当的环境下，三角高程测量的精度或许能够达到二等几何水准测量的要求，使得三角高程测量代替二等水准的应用的研究成为可能。 1.2 研究现状 三角高程测量方法一直以来都被测量人员所关注，特别是随着科技的发展，全站仪得到广发的发展和应用，国内外广泛开展了EDM三角高程测量的研究，并取得很大的进展。根据《国家三、四等水准测量规范》（GB12898-91）中规定：“在进行几何水准测量确有困难的山丘地带及沼泽、水网地区，四等水准路线或支线，可用电磁波测距高程导线进行测量”。 三角高程测量在精密高程测量中的应用研究也很普遍。例如，由武汉大学和铁道部第四勘察设计院共同完成的“精密三角高程测量方法研究”项目，已通过了测绘局主持的成果鉴定。该研究采用精密三角高程测量的方法，利用两台高精度自动目标追踪、识别的全站仪，通过自行改装，实现了同时对向观测，消减了大气折光的影响，通过测段按偶数边进行观测，无需量取仪器高和觇标高，有效的避免了由此带来的测量误差，而该项目也成功在国家的大型工程项目中得到应用，并取得了良好的结果，开创了我国大范围、长距离代替二等的精密三角高程测量的先河。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，仪器也越来越方便使用，并且设计正在向智能化、人性化方向发展。 基于新型测量仪器如测距仪、全站仪等的测量精度越来越高、性能越来越好这个特点，国内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。在南非某一核电站的冷却塔高165m，直径163m。在整个施工的过程中，要求每一高程面上的限差小于士50mm，在塔高上没10m的相邻精度优于10mm。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使精度提高了一至数倍，所达到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。 1.3 本文研究的内容及意义 本文旨在研究全站仪三角高程测量代替二等水准测量的实测方案，通过对三角高程测量的原理分析影响其精度的一些因素，如人为误差、仪器高和目标高的量取误差、大气折光误差等，然后针对这些因素改善其观测条件，探求合适的方法消减误差，并拟定相应的作业规程，使三角高程测量能到达到二等水准的精度要求，并使精密三角高程测量成为一种代替几何水准测量的高程控制测量的作业方法，以提高作业效率，减少劳动强度，并实现高程测量的自动化。 第2章 二等水准测量 2.1 水准测量原理 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，根据水平视线测定两点之间的高差，从而由已知点的高程推出未知点的高程。 如图2-1，若已知A点的高程HA，求未知点B的高程