不同觀測環(huán)境對三角高程測量精度影響分析

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。不同觀測環(huán)境對三角高程測量精度影響分析不同觀測環(huán)境對三角高程測量精度影響分析不同觀測環(huán)境對三角高程測量精度影響分析 濱江學院 畢業(yè)論文（設計） 院 系 大氣遙感系 專 業(yè) 測繪工程 學生姓名 劉 立 歡 學 號 指導教師 孫 景 領 職 稱 講 師 二一三 年五月二十日 目 錄 1、緒論 .1 1.1 三角高程測量技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 .1 1.2 本課題的研究意義與目的 .1 2、三角高程測量原理 .2 2.1 三角高程測量的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 .2 2.1.1 未考慮大氣折射的三角高程測量圖及其基本原理 .

2、3 2.1.2 考慮大氣折射的三角高程測量圖及其基本原理 .3 2.2 大氣折光系數(shù)及其計算方法 .5 3、水準測量與三角高程測量具體施測方案 .6 3.1 水準測量方案 .6 3.1.1 水準測量施測及數(shù)據(jù)計算 .6 3.1.2 二等水準測量技術(shù)規(guī)范 .7 3.2 全站儀三角高程數(shù)據(jù)處理分析 .8 3.2.1 三角高程測量方案 .8 4、實測所得數(shù)據(jù)處理分析 .10 4.1 水準測量與三角高程測量施測所得高差對比分析 .10 4.2 第一次測量不同種環(huán)境對三角高程的影響 .11 4.2.1 路面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 .11 4.2.2 草地上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 .12 4.2.3 水

3、面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 .13 4.2.4 對上表總結(jié)與分析 .14 4.3 第二次測量不同種環(huán)境對三角高程的影響 .14 4.3.1 路面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 .14 4.3.2 草地上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 .15 4.3.3 水面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 .16 4.4 第三次測量不同種環(huán)境對三角高程的影響 .17 4.4.1 路面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 .17 4.4.2 草地上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 .18 4.4.3 水面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 .19 4.5 不同環(huán)境下水準測量與三角高程測量高差差值對比分析 .20 4.6 同樣環(huán)境下三次測量水準測量與三角高程測量高差

4、差值高差對比分析 .22 5、結(jié)語 .23 5.1 對實測數(shù)據(jù)分析后歸納總結(jié) .23 5.2 減弱折光影響提高測量精度的幾項措施 .24 參考文獻 .25 致謝 .26 劉立歡 南京信息工程大學濱江學院測繪工程專業(yè)，南京 210044 摘要：由于三角高程測量省時省力所以在在實際測量中應用越來越廣泛，但是很多因素影響著三角高程測量的精度，其中最主要的還是大氣折光對其造成的誤差影響。本文重點對不同觀測環(huán)境下實測所得數(shù)據(jù)進行對比分析，比較不同環(huán)境條件或者不同時間段對三角高程測量的影響差異。尋找出最適合三角高程測量的時間段或者影響其精度的一些因素從而減小三角高程測量誤差。 關(guān)鍵詞：三角高程測量、大氣折

5、光系數(shù)、不同環(huán)境條件、水準測量 1、緒論 1.1 三角高程測量技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 三角高程測量如今在各種工程測量工作中有著廣泛的應用與幾何水準相比較，它所受的地形和各種環(huán)境條件的制約比較小。特別是面對一些幾何水準測量難以施測的內(nèi)容，比如高大的建筑物、深山大谷、跨越大江、高邊坡等的高程測量，但是，利用三角高程都可以順利的進行測量。目前伴隨著高精度的測繪儀器日益發(fā)展與完善，儀器本身的誤差就可以降到很小的程度,這個就為三角高程的精密測量創(chuàng)造了一個很好的條件的。可以確切的說，發(fā)展到如今，影響精密三角高程精度的最主要的原因就是大氣折光造成的誤差了。因此，進一步減弱在三角高程測量中大氣折光對其造成的影響，對

6、三角高程測量技術(shù)精度的提高以及廣泛的應用具有十分重要的意義。 在我國，最近幾十年以來，對三角高程測量的研究相當?shù)钠毡?。?982年11月在昆明，1987年9月在北京召開過“電磁波測距儀在工程測量中應用”的學術(shù)討論會。1992年11月又在廈門召開了“大氣折射跟測距三角高程代替水準測量的學術(shù)討論會”，這幾次討論會標志著我國在這一領域的研究已經(jīng)進入了一個新的階段。 321 1.2 本課題的研究意義與目的 由于三角高程測量省時又省力，還可以跨超復雜地形，在測量工作中應用十分廣泛。近些年來，隨著測繪技術(shù)的進步與測量儀器的發(fā)展，特別是在高精度測量機器人出現(xiàn)以后，三角高程測量的精度從理論上得到了新的提升。許

7、多的專家相繼提出由三角高程測量來替代高精度水準測量的設想。但是，我們在實際三角高程測量的過程中，由于觀測環(huán)境的不同，導致近地面的氣壓、溫度、濕度均略有差異。進而導致光線在穿過大氣層時方向發(fā)生改變，最終影響我們最后的測量精度。因此不同的環(huán)境對三角高程測量的影 1 4 響有著差異，導致誤差的出現(xiàn)。在現(xiàn)代工程測量中，全站儀在生產(chǎn)實踐當中已經(jīng)得到普遍應用，例如在地形圖的測繪中使用全站儀進行，施工放樣，因此基于全站儀的精密三角高程測量研究，具有著相當重要的現(xiàn)實意義。 通過研究大氣垂直折射影響的規(guī)律，在測量的方法上采取一些適當?shù)拇胧@是當前最有效的實用途徑，比如中間法和對向觀測法等等。對向觀測又可以分成

8、對稱時段的對向觀測跟同時對向觀測等，這些都是為了減弱折射而引起的系統(tǒng)誤差。河海大學與新安江電站合作進行的EDM三角高程測量實驗研究資料中表明，當視線穿越過地面時，折射系數(shù)基本上是負的，而當視線穿越過水面的時候折光系數(shù)則是為正的。并提出了采用對稱組合的觀測方法來實現(xiàn)隔岸傳遞高程，從而減弱垂直折射對計算高差的造成的影響，由此最終的精度可以與二等水準測量相媲美。 本課題通過研究在實際測量中三角高程測量所受到的某些外來因素的影響。希望能夠從中發(fā)現(xiàn)問題，努力解決這些問題，并對此加以總結(jié)，可以為全站儀在以后的測量生產(chǎn)中的廣泛應用起到一個技術(shù)支持和理論指導的作用。 65 2、三角高程測量原理 2.1 三角高

9、程測量的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 在十九世紀以前，測定控制點高程幾乎都是采用三角高程測量來完成，而且廣泛應用于地形測量的高程控制。但是，因為近地面大氣層的折射影響使得觀測天頂距受到折射，嚴重阻礙了三角高程測量精度的提高。從另一方面看，由于幾何水準測量得到巨大發(fā)展，并且漸漸地成為了精密高程控制的一種重要手段，所以使三角高程測量就理所當然地變成了一些在特殊情況(如高山區(qū)、大型建筑、深谷)下對于幾何水準的一種補充。 八十年代以來，伴隨著電子水準儀的問世，特別是在光電測距儀得到廣泛應用之后，三角高程測量已經(jīng)引起了國內(nèi)外測繪行業(yè)的高度重視。 在我國，最近的幾十年以來，對三角高程測量的研究相當?shù)钠毡?。在一九八二年?/p>

10、一月在昆明，一九八七年九月在北京召開過“電磁波測距儀在工程測量中應用的學術(shù)討論會”。一九九二年十一月又在廈門召開了“大氣折射跟測距三角高程代替水準測量的學術(shù)討論會”，這幾次討論會標志著我國在這一領域的研究已經(jīng)進入了一個新的階段。 987 2 2.1.1 未考慮大氣折射的三角高程測量圖及其基本原理 圖1 三角高程測量原理圖 如圖1所示，現(xiàn)欲在地面A、B兩點間測定高差hAB，在A點放置儀器，在B點豎立棱鏡。用皮尺量取望遠鏡旋轉(zhuǎn)軸中心I至地面店A的高度稱為儀器高i，使用望遠鏡中的十字絲的橫絲照準點B棱鏡上一點M，它距離B點的高度稱作目標高v，測量出S'與水平視線S之間豎直角，若A、B兩點間的

11、水平距離已知為S，則由圖1可知兩點之間高差hAB為 hAB?v?S?tga?i （2-1） hAB?S?tga?i-v （2-2） 若A點高程已知為HA，則B點的高程則為 HB?HA?Hab?HA?S?tga?i-v (2-3) 當運用上式的時候我們需要注意豎直角的正負號，當a角是仰角的時候取正號時，相應的S?tg?也是正直；當a角是仰角的時候是負號，相應的S?tg?就是負值。 2.1.2 考慮大氣折射的三角高程測量圖及其基本原理 關(guān)于三角高程測量的基本原理與計算高差的公式，在之前已討論過，但是前文公式的推導是以水平面 3 為依據(jù)的。在控制測量當中，由于測量距離較長，所以必須要以橢球面作為依據(jù)

12、來推算三角高程測量的基本公式。 圖2 三角高程測量原理圖 如圖2所示。設s為A、B兩點間實測所得的水平距離。將儀器放置于A點，儀器高度為?。B為照準點，棱鏡高度為v，R是參考橢球面上弧線A'B'的曲率半徑?；【€PE、AF分別是過P點和A點的水準面。PC是弧線PE在P點的切線，弧線PN是光程曲線。當位于P點的全站儀指向與弧線PN相切的PM的方向時，由于受到大氣折光的影響，從N點射出的光線正好落在全站儀的橫絲上。也就是說，儀器置于A點測得P、M之間的垂直角為。 由圖2可以明顯地看出來，A、B 兩地面點之間的高差為 h1,2?BF?MC?CE?EF?MN?NB （2-4） 式中，EF

13、是儀器高i，NB為照準點的棱鏡度v；而CE和MN分別為地球的曲率和折光的影響。由 CE?1212s0 MN?s0 (2-5) 2R2R? R?K,則 R?式中R?為光程曲線PN在N點上的曲率半徑。假設 MN? K稱之為大氣垂直折光系數(shù)。 1R2K2.S0?S0 (2-6) 2R?R2R 由于A、B兩點之間的水平距離S與曲率半徑R的比值很小很?。ó攕0?10km時,S所對的圓心角僅為5?多一點點），所以可以認為PC近似垂直于OM，即可以認為PCM?90?,這樣?PCM可視作直角三角形。 4 則（2-1）式中的MC為 MC?s0tan?1,2 (2-7) 將各項代入（2-1）式中，則A、B兩地面點

14、的高差為 h1,2?s0?tan?1,2? 12K2s0?i1?s0?v22R2R (2-8) 1?K2?s0?tan?1,2?s0?i1?v22R 2.2 大氣折光系數(shù)及其計算方法 光線在真空中或者在各向同性質(zhì)的大氣中傳播軌跡是一條直線。但是，在實際的測量工作當中，由于大氣的湍流特征，光線賴以傳播的一些介質(zhì)并不就是均勻各向同性質(zhì)的。近地面的大氣由于是作隨機運動的，由性質(zhì)各異的各種大小的氣團組成，在某些稍微高點的地方，可以近似的看作由分層的大氣所覆蓋10。大氣在這些大氣層中的傳輸，就不再是一條直線了，而是一些比較復雜的曲線。要嚴密地進行研究光線在這些具有特性的大氣中的傳輸?shù)囊恍┮?guī)律，是相當困難

15、的。但是，通過設定一些特殊的大氣狀況來進行光線傳輸規(guī)律的研究，對進一步了解大氣的折光問題有比較好的啟迪作用。 按照通常的定義來說，折光系數(shù) K?R (2-9) R' 式中：R是地球曲率半徑；錯誤！未找到引用源。是受到折光影響的光線曲率半徑。 為了減弱大氣折光對測量數(shù)據(jù)的影響，人們自然而然的就想到通過求出折光系數(shù)K值，進而對測量值加以改正從而提高精度的方案。實際上，由于大氣折光的復雜性，在實際的測量工作中采用附加改正的方法仍然有一定的困難。因此大氣折光系數(shù)K值的估算也成了必然11。 大氣折光系數(shù)的估算一般可以通過以下幾種方法來進行估算 (1)測定氣象元素來估算K值 (2)用精密水準以及三

16、角高程來計算K值 (3)雙目標法來估算K值 上述1、2兩種方法均有一些缺陷。第一種方法測定氣象元素來估算K值，需要精確測定氣象元素，在實際的工作中不容易做到；第二種方法需要預先知道兩點間精確地高差，在大部分實際測量工作中是不具備這個條件的；雙目標法觀測可以達到不需要測量氣象元素而又不需要預先知道兩點間高差的目的 在此主要講述用三角高程來估算大氣折光系數(shù)K值，由上式（2-7）反推可以得出 錯誤！未找到引用源。 通過代入數(shù)據(jù)通過以上公式即可得出大氣折光系數(shù)K值。 （2-10） 12。 5 3、水準測量與三角高程測量具體施測方案 3.1 水準測量方案 由于三角高程測量所得的兩點間的高差受到大氣折光的

17、影響,所以所得高差并不是精確的真實高差。由于本文需要用三角高程測量出來的高差跟真實高差做一個對比，因此我們在這里就需要使用水準測量將三個點的真實高差測量出來。 3.1.1 水準測量施測及數(shù)據(jù)計算 圖3水準測量路線示意圖 上圖5為水準測量點位示意圖，O點為全站儀架設的點，A、B、C分別為三個位置高程點。OA穿過馬路、OB穿過草坪、OC穿過湖面。我們需要分別測量出OA、OB、OC之間的實際高差。 本次測量是使用的索佳SDL03電子水準儀,按照二等水準測量規(guī)范來實行測量，具體規(guī)范見下表。 表1二等水準測量規(guī)范 具體測量具體實測程序如下： 將儀器安置于OA兩點中間，在OA兩點分別放置水準尺。讀取前視后

18、視的數(shù)值，建議反復讀取兩遍，確保數(shù)據(jù)的準確性。用前視減去后視就可以得出兩點之間高差，以此按OABCA的方向完成一個閉合的水準路線測量。 6 3.1.2 二等水準測量技術(shù)規(guī)范 （1）每公里水準測量的偶然中誤差錯誤！未找到引用源。和每公里水準測量的全中誤差錯誤！未找到引用源。一般不得超過表2規(guī)定的數(shù)值13。 表2偶然中誤差與全中誤差規(guī)范表 每公里水準測量的偶然中誤差錯誤！未找到引用源。 ? （3-11） M?4n 式中： 錯誤！未找到引用源。是測段往返測高差不符值，mm ； R是測段長度，km ； n是測段數(shù)。 每公里水準測量的全中誤差錯誤！未找到引用源。 MW? 式中： ww （3-12） N

19、W是經(jīng)過各項改正后的水準環(huán)閉合差，mm ； F是水準環(huán)線周長，km ； N是水準環(huán)數(shù)。 （2）往返測高差限差、閉合差和檢測高差較差的限差應不超過表3的規(guī)定 表3往返測高差限差、閉合差和檢測高差較差的限差規(guī)范表 7 注： K是測段、區(qū)段或路線長度，km ； L是附合路線長度，km ； F是環(huán)線長度，km ； R是檢測測段長度，km 。 但是為了確保數(shù)據(jù)準確性，我又進行了第二輪的測量工作，這次主要是檢驗第一輪測量數(shù)據(jù)的準確性，最終第二輪測量計算所的閉合差為2.5mm，第一次測量閉合差為2mm。 按照上述測量方案進行一次測量。最后根據(jù)上表計算可以得到錯誤！未找到引用源。=2.76mm、環(huán)閉合差限差2

20、.76mm。錯誤！未找到引用源。=0.756mm、MW=1.64mm。均符合以上精度要求。 最后通過平差計算之后分別可以求出O、A之間的高差hOA?0.5230、m 、錯誤！未找到引用源。 。 hOC?1.2998m錯誤！未找到引用源。 3.2 全站儀三角高程數(shù)據(jù)處理分析 3.2.1 三角高程測量方案 圖4湖面三角高程測量示意圖 8 圖5草坪三角高程測量示意圖 圖6馬路三角高程測量示意圖 由上文圖5所示，在O點架設全站儀，在A、B、C點分別架設一臺棱鏡。架設好儀器通過移動三腳架兩個腳對儀器進行對中，我們再通過升降三腳架使用圓水準氣泡對儀器進行粗平，在使用螺旋對儀器進行精平，將儀器架設好以后，再

21、看一下儀器是否還對中，理論上講儀器對中不會產(chǎn)生偏差，但實際上還是有微小的移動。如果發(fā)現(xiàn)儀器偏里控制點，就將儀器再次對中。重復一次精平的過程即可，直到儀器對中完成。棱鏡兩支架盡量插入土中，穩(wěn)固對中桿，謹防儀器被風吹倒。 一起架設完畢之后，我們在儀器中先輸入已知數(shù)據(jù)，棱鏡高輸入1.75m，量取實際儀器高輸入其中，保存退出。使用望遠盤左鏡照準棱鏡即可測量。得出水平距離S，豎直角a，高差h。并通過放置在陰涼處氣壓溫度計讀出當時的氣壓與溫度，并記錄在提前準備好的表格中。A、B、C三個點每過半個小時讀取一次數(shù)據(jù)即可。連續(xù)觀測24個小時。在此期間切記看護好儀器，謹防他人觸碰。保護全站儀，避免陽光直射導致測量

22、誤差。我們幫它打傘遮陽。 9 4、實測所得數(shù)據(jù)處理分析 4.1 水準測量與三角高程測量施測所得高差對比分析 表4二等水準測量與第一次三角高程測量數(shù)據(jù) 表5二等水準測量與第二次三角高程測量數(shù)據(jù) 由于第三次測量時B點被損毀，所以找了一個新的點代替，再次進行二等水準測量與三角高程測量。 表6二等水準測量與第三次三角高程測量數(shù)據(jù) 具體分析上面三張表格，二等水準測量所得的高差與三角高程測量所得的高差對比，兩種測量手段最終得出來的最終三點高程是有一定的差異的。但是總體來說兩種測量手段最終得出的數(shù)據(jù)還是比較接近。由于水準測量我是按照國家二等水準測量技術(shù)規(guī)范來要求，所以理論上將水準測量所得的數(shù)據(jù)作為一個真值。

23、 我們可以大膽的猜測，是什么原因造成了三角高程測量所得的高差與水準測量所得到的高差會有差異。這也是本文重點要講述的內(nèi)容也就是大氣折光對三角高程的影響。這種影響是必然存在的。但是我們也知道，不同的環(huán)鏡下在近地面大氣折射是不同的。具體的折射系數(shù)是很難求出來的，因為很多條件影響著折射系數(shù)，比如氣壓、溫度、風速、濕度等等。 對比3張表格中三角高程測量的高差我們可以發(fā)現(xiàn)三次三角高程測量所測得的數(shù)據(jù)也有巨大差異。其中的原因可能是測量中產(chǎn)生的人為誤差或者是兩次測量所受到的天氣影響。個人認為是由于天氣影響造成的。因為本人在進行第二次觀測的時候遇到大風天氣，影響到了測量的結(jié)果。對比兩次OA兩點間的高差達到了0.

24、0127m，OB兩點間高差0.0117m，OC兩點間的高差為0.0077m。其中OA穿越馬路，OB穿越草坪，OC穿越湖面。由此可以簡單地看出來三種環(huán)境對三次測量的影響也是有差距的。在馬路上兩次測量所得數(shù) 10 據(jù)波動是最大的，然而湖面上兩次測量所得到的數(shù)據(jù)波動最小。這里我們可以得到一個粗淺的結(jié)論：馬路這種環(huán)境對三角高程測量的影響比較大，湖面這種環(huán)境對三角高程測量的影響比較小。 4.2 第一次測量不同種環(huán)境對三角高程的影響 4.2.1 路面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 單位m 時間 圖7水準測量與三角高程測量的高差差值折線圖 通過分析上圖我們可以簡單地看出兩點結(jié)論。其一：早上高差的波動是很大的，到了

25、夜間高差的波動很小。其二：三角高程測量所得的高差一般是小于水準測量所得的實際高差。但是具體是怎么樣的還是要分析其他的環(huán)境對三角高程測量的影響。 單位m 時間 11 圖8路面上24小時折光系數(shù)波動折線圖 簡單的分析上圖可以看出，大氣折光系數(shù)在早晨7點跟晚上8點波動是比較大的，在下午和晚間波動要小一點。 4.2.2 草地上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 單位m 時間 圖9水準測量與三角高程測量的高差差值折線圖 通過分析上圖我們也可以簡單地看出兩點結(jié)論。其一：早上高差的波動是很大的，到了夜間高差的波動很小。其二：三角高程測量所得的高差一般是小于水準測量所得的實際高差。 單位m 時間 12 圖10草地上24小

26、時折光系數(shù)波動折線圖 簡單的分析上圖我們可以看出大氣折光系數(shù)在傍晚8點左右跟早晨7點波動相當大，晚間也有略微的波動，在下午時段是比較平穩(wěn)的。 4.2.3 水面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 單位m 時間 圖11水準測量與三角高程測量的高差差值折線圖 通過分析上圖我們簡單地看出早上高差的波動有點大，到了傍晚也有了巨大的波動，但是到了夜間高差波動就趨于平緩。我們也可以看出在白天三角高程測量所得的高差基本是比實際高差要大的，但是到了夜間三角高程測量所的高差就跟實際高差相近，在實際高差值上下徘徊。由此我們可以得到個粗淺的結(jié)論，湖面對三角高程的測量影響是比較小的，特別是在夜間。 單位m 時間 圖12水面上24

27、小時折光系數(shù)波動折線圖 13 通過上圖大氣折光系數(shù)24小時的走勢，我們可以簡單地看出在早上9點至11點這個時間段大氣折光系數(shù)波動較大，在晚間8點到23點波動也是很大的，下午的時候湖面上大氣折光系數(shù)變化不大。 4.2.4 對上表總結(jié)與分析 通過分析上面三張高差波動表格我們可以看出一般在早上和傍晚大氣折射不穩(wěn)定，導致高差出現(xiàn)了巨大波動這個時候不適合測量。但是夜間高差波動就比較平緩，對測量的影響較小，特別是在晚上10點到凌晨4點這個時間段。而且我們可以看出的是馬路對三角高程測量的影響是比較大的，而湖面對三角高程測量影響比較小。這是分析第一次測量所得的高差分析出來的結(jié)論，具體下面我們再來分析下不同環(huán)境

28、下折光系數(shù)的變化對三角高程測量的具體影響。 通過分析上面三張折光系數(shù)波動表格我們可以看出在早上7點至11點和晚間6到10點這兩個時間段不同環(huán)境下大氣折光系數(shù)的波動都是很大的，大氣折射波動相當大，在這時間段是不適合測量的。我們需要避開早上和傍晚測量，在日出和日落的時候，光線強弱發(fā)生很大變化，溫度也發(fā)生了很大變化。 總體來說，通過分析不同環(huán)境下24小時高差的變化與大氣折光系數(shù)的變化，我們可以簡單的找出一個適合測量的時間段，午后2點至5點和晚間10點到凌晨4點之間。 以上只是一個粗淺的結(jié)論，具體如何我們再多進行幾次測量，來看看我的觀點是否正確。 4.3 第二次測量不同種環(huán)境對三角高程的影響 4.3.

29、1 路面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 單位m 時間 圖13水準測量與三角高程測量的高差差值折線圖 14 單位m 時間 圖14路面上24小時折光系數(shù)波動折線圖 4.3.2 草地上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 單位m 時間 圖15水準測量與三角高程測量的高差差值折線圖 15 單位m 時間 圖16草地上24小時折光系數(shù)波動折線圖 4.3.3 水面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 單位m 時間 圖17水準測量與三角高程測量的高差差值折線圖 16 單位m 時間 圖18水上24小時折光系數(shù)波動折線圖 再一次通過分析第二次測量的高差差值波動折線圖。我們能看得出來數(shù)值基本是正的，這說明了三角高程測量所得高差基本都是小于實際高差

30、的。而且在早上和傍晚大氣折射不穩(wěn)定，導致高差出現(xiàn)了巨大波動，這個時候不適合測量。夜間高差波動就比較平緩，對測量的影響較小，特別是在晚上10點到凌晨4點這個時間段。 從圖18中可以明顯的看出大氣折光系數(shù)的波動，特別是在早上5點到9點和傍晚5點到9點這兩個時間段波動巨大。其它時間段也略有波動，相比較早上和傍晚這兩個時間段而言還是比較平穩(wěn)的。從圖14跟圖16也可以看出這個規(guī)律。由此我們可以總結(jié)出在早上跟傍晚這兩個時間段大氣遮光系數(shù)波動很大，影響測量精度。 4.4 第三次測量不同種環(huán)境對三角高程的影響 4.4.1 路面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 單位m 時間 圖19水準測量與三角高程測量的高差差值折線圖

31、 17 單位m 時間 圖20路面上24小時折光系數(shù)波動折線圖 4.4.2 草地上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 單位m 時間 圖21水準測量與三角高程測量的高差差值折線圖 18 單位m 時間 圖22草地上24小時折光系數(shù)波動折線圖 4.4.3 水面上三角高程測量的數(shù)據(jù)分析 單位m 時間 圖23水準測量與三角高程測量的高差差值折線圖 19 單位m 時間 圖24水面上24小時折光系數(shù)波動折線圖 通過分析上面三張高差差值波動折線圖我們可以看出三角高程測量出來的高差值與水準測量得到的高差有一定差距。我們看已看出在早間6點到10點高差差值波動是比較大的，而且在傍晚5點到8點也出現(xiàn)了較大的波動。其他時間高差也在波

32、動，不過相比早上與傍晚的波動較小。 通過分析上面三張大氣折光系數(shù)波動折線圖，可以了解到折光系數(shù)無規(guī)律不停地變化著，但是仔細的觀察之后我們還是可以發(fā)現(xiàn)在早上這個時間段折光系數(shù)的波動是比其他時候大的。在下午2點到5點波動比較小，晚上10點以后至凌晨4點之前波動也是比較小的。由此我們可以選擇在這兩個時段進行測量。 4.5 不同環(huán)境下水準測量與三角高程測量高差差值對比分析 單位m 不同環(huán)境下水準測量與三角高程測量高差差值折線圖 時間 圖25第一次測量不同環(huán)境下水準測量與三角高程測量高差差值折線圖 20 單位m 不同環(huán)境下水準測量與三角高程測量高差差值折線圖 時間 圖26第二次測量不同環(huán)境下水準測量與三

33、角高程測量高差差值折線圖 單位m 不同環(huán)境下水準測量與三角高程測量高差差值折線圖 時間 圖27第三次測量不同環(huán)境下水準測量與三角高程測量高差差值折線圖 上面三張圖為三次測量不同環(huán)境下水準測量與三角高程測量高差差值折線圖。從三張圖中我們明顯的可以看出在路面這種環(huán)境下的差值要高于草地上的差值，然而草地上的差值又略高于水面上的差值。三張圖中的差值均在早上6點到9點出現(xiàn)巨大波動，在傍晚5到9點也有巨大波動，其他時間段波動比較平緩。在晚上10點到凌晨4點這個時間段波動是比較小的 21 4.6 同樣環(huán)境下三次測量水準測量與三角高程測量高差差值高差對比分析 單位m 路面上水準測量與三角高程測量高差差值折線圖

34、 時間 圖28路面上水準測量與三角高程測量所得高差差值折線圖 單位m 草地上水準測量與三角高程測量高差差值折線圖 時間 圖29草地上水準測量與三角高程測量所得高差差值折線圖 22 單位m 水面上水準測量與三角高程測量高差差值折線圖 時間 圖30水面上水準測量與三角高程測量所得高差差值折線圖 分析上述三張表格我們可以看出，無論是在路面還是草地、水面上第二次測量的高差差值是最大的。通過查詢記錄的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)第二次測量是遇到大風天氣。而且氣溫高，晝夜溫差達到21，嚴重影響測量精度。 在路面上最大高差差值達到了0.021m，草地上最大高差差值達到了0.018，而水面上最大高差差值為0.01左右。所以

35、，水面對測量精度影響是比較小的。 我們還可以看出高差差值在22至4點這個時間段波動時比較小的，在早上和傍晚波動較大。 5、結(jié)語 5.1 對實測數(shù)據(jù)分析后歸納總結(jié) 經(jīng)過上文三次測量的具體分析與對比我們可以總結(jié)出一些結(jié)論來。 （1）不同的環(huán)境對三角高程測量精度的影響是不同的。在路面（砂礫、巖石等）上的大氣折光系數(shù)要大于草地（草坪、灌木等）上的折光系數(shù)，然而草地（草坪、灌木等）上的大氣折光系數(shù)又要大于水面（濕地、沼澤、湖泊等）上的大氣折光系數(shù)。 （2）我們測量時視線穿過湖面測量得到的數(shù)據(jù)要比在視線穿過草坪和馬路要精確。 （3）在早上6至8點跟傍晚6至8點，這個時間段大氣折光系數(shù)K值波動巨大，高差波動

36、也很大，嚴重影響測量精度。其他時間段大氣折光系數(shù)與高差值波動相比較而言比較小。 （4）大風、高溫天氣對三角高程測量精度影響很大。晴天，微風天氣對三角高程測量影響比較小。 23 5.2 減弱折光影響提高測量精度的幾項措施 通過上網(wǎng)查詢下載大量資料，并且在圖書館查閱了大量的書籍。最終又通過此次實際測量所得的數(shù)據(jù)進行了一番對比與分析之后，我們可以得出一些減弱折光對三角高程測量影響的方案，具體有以下幾點： (1) 測量時應選擇在晚上，最好是晚間10點到凌晨4點之間。如果受到條件影響也要選擇在中午或者下午進行測量。特別要避開早晨與傍晚這個時間段14。 (2) 視線應該在地面有植被覆蓋或者湖面的上空通過，

37、最好是避開馬路、砂石等地段。上文研究表明，說明馬路上的K值變化要比草地上大，但是草地上K值變化又比湖面濕地大。 (3) 應該在在多云或者是陰天的時候測量，避開高溫天氣。春秋冬季測量要比夏季測量要好，因為春秋冬季氣溫的變化較小15。 (4)盡可能的進行對向觀測，這個不僅僅僅減弱了折光的影響，而且擁有了可以提高精度的多余觀測次數(shù)15。 (5) 盡快研制精密水準測量儀器，這種儀器是利用藍色和紅色激光的重合的檢測，通過色散來求出每一視線的折射。這樣可以在斜距測量的時候進行高度角測量，由此可以大大提高兩點間高差的精度。這是一項與能水準測量相媲美的新的技術(shù)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，這將會是高差測量中的一項相當重大的

38、改革15。 (6) 視線的邊長不能太短也不要太長，應該以1km左右最為適合，這個時候成像是比較清晰穩(wěn)定的，由此引起的折光影響比較小15。 24 參考文獻： 1 聶讓. 全站儀高程測量及精度分析J中國公路學報，1996，9(4):4750. 2 陳永齡. 大地測量學(卷二分冊).北京:測繪出版社，1958，92-93. 3 武漢測繪科技大學. 測量學M. 武漢:測繪出版社，2009. 4 申憲忠. 低視線大氣折光變化的研究和應用，見:大氣折射研究文集.武漢測繪科技大學出版社，1992，194-198. 5 姬恒煉，肖學年. 高程導線測量中折光差的影響及對策，測繪科技通訊，1992，(3):2-6

39、. 6 張赤軍. 由GPS和測距三角高程測定高程異常與垂線偏差，見:大地測量學的發(fā)展-祝賀周江文研究員80壽辰文集.北京:測繪出版社，1996，191-193. 7 鄭德華. 精密測距三角高程精度分析及高程混合網(wǎng)定權(quán)J.同濟大學學報，2004，32(4). 8 李浩，車國泉. 大氣折光在三角高程測量中的反算及精度分析J.貴州水力發(fā)電，2010，(1)：21-22. 9 於宗傳，于正林. 測量平差原理M. 武漢:武漢測繪科技大學出版社，1990. 10 譚誠. 淺談提高三角高程測量精度的方法J.山西建筑,2011,(7):206-207. 11 夏傳明. 三角高程導線測量的方法分析J.安徽地質(zhì)出版社, 2005,15(2): 147-152. 12 王雁榮. 全站儀任意置站三角高程測量方法探討J. 山西建筑，2009，35(20):360361 13 大地測量學基礎M. 武漢大學出版社出版, 2007. 14楊敏, 陳國世. 高精度對向三角高程代替等級水準測量的可行性研究J.地理空間信息,2011,(1):131-132. 15 路世鵬，趙龍. 大氣折光對測量的影響反采取的措施J.有色礦山，2000，（5）：20-22. 25 致謝 光陰如梭，一晃四年過去了。