高程測(cè)量的幾種方法比較研究

1、高程測(cè)量的幾種方法比較研究目 錄 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc355973432 摘要(1) HYPERLINK l _Toc355973433 0 引言(1) HYPERLINK l _Toc355973434 1 高程測(cè)量的基本原理(2) HYPERLINK l _Toc355973435 1.1 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理(2) HYPERLINK l _Toc355973436 1.2 三角高程測(cè)量的基本原理(3) HYPERLINK l _Toc355973437 1.3 GPS高程測(cè)量的基本原理(4) HYPERLINK l _Toc355973438 2

2、高程測(cè)量的方法(4) HYPERLINK l _Toc355973439 2.1 水準(zhǔn)測(cè)量的方法(4) HYPERLINK l _Toc355973440 2.1.1 兩次儀器高法(4) HYPERLINK l _Toc355973441 2.1.2 雙面尺法(5) HYPERLINK l _Toc355973442 2.2 GPS高程測(cè)量的方法(5) HYPERLINK l _Toc355973443 2.2.1 靜態(tài)定位GPS(5) HYPERLINK l _Toc355973444 2.2.2 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位GPS(5) HYPERLINK l _Toc355973445 2.3 三角高程

3、測(cè)量的方法(5) HYPERLINK l _Toc355973446 2.3.1 單向觀測(cè)(5) HYPERLINK l _Toc355973447 2.3.2 對(duì)向觀測(cè)(7) HYPERLINK l _Toc355973448 2.3.3 電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量(8) HYPERLINK l _Toc355973449 3 常用高程測(cè)量方法的比較(9) HYPERLINK l _Toc355973450 3.1 實(shí)例概況(9) HYPERLINK l _Toc355973451 3.2 數(shù)據(jù)采集(9) HYPERLINK l _Toc355973452 3.2.1 水準(zhǔn)測(cè)量的數(shù)據(jù)采集(9)

4、HYPERLINK l _Toc355973453 3.2.2 三角高程測(cè)量數(shù)據(jù)采集(12) HYPERLINK l _Toc355973454 3.2.3 GPS-RTK高程測(cè)量數(shù)據(jù)采集(12) HYPERLINK l _Toc355973455 3.3 數(shù)據(jù)處理(14) HYPERLINK l _Toc355973456 3.3.1 水準(zhǔn)測(cè)量的數(shù)據(jù)處理(14) HYPERLINK l _Toc355973457 3.3.2 三角高程測(cè)量的數(shù)據(jù)處理(15) HYPERLINK l _Toc355973458 3.3.3 GPS-RTK高程測(cè)量的數(shù)據(jù)處理(16) HYPERLINK l _To

5、c355973459 3.4 高程測(cè)量方法的比較(17) HYPERLINK l _Toc355973460 4 結(jié)束語(yǔ)(18) HYPERLINK l _Toc355973461 參考文獻(xiàn)(19) HYPERLINK l _Toc355973462 Abstract(19) 第 頁(yè) （共 19 頁(yè)） 高程測(cè)量的幾種方法比較研究 0 引言高程測(cè)量是確定地面點(diǎn)高度的測(cè)量工作。一點(diǎn)的高程一般是指這點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離，又稱海拔或絕對(duì)高度。在工程測(cè)量中經(jīng)常會(huì)遇到高程測(cè)量，選擇合適的高程測(cè)量方法能很大提高工程的效率和質(zhì)量，所以研究高程測(cè)量的方法就尤為重要。傳統(tǒng)的高程測(cè)量方法是水準(zhǔn)測(cè)量和三角

6、高程測(cè)量。在采用傳統(tǒng)地面觀測(cè)技術(shù)確定地面點(diǎn)的位置時(shí)，平面位置和高程通常是分別獨(dú)立確定的，這樣做的原因主要有兩個(gè)：一個(gè)是基于平面位置和高程分別基于不同的參考基準(zhǔn)，確定平面位置時(shí)，通常以參考橢球面為基準(zhǔn)，而確定高程時(shí)，則以大地水準(zhǔn)面或似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)；另一個(gè)是確定平面位置和高程所采用的觀測(cè)方法不同，水平位置通常通過測(cè)水平角、測(cè)邊的方法來(lái)確定，而高程則是通過水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量等方法來(lái)確定，由于觀測(cè)方法不盡相同，因而進(jìn)行觀測(cè)時(shí)所需要的觀測(cè)條件也不盡相同。隨著測(cè)量技術(shù)的快速提高，高程測(cè)量的方法不斷增多，已普遍用于地形測(cè)量、工程測(cè)量和控制測(cè)量中。近年來(lái)，人們對(duì)高程測(cè)量的方法又有了更深入的認(rèn)識(shí)，尤其是

7、GPS的普遍應(yīng)用，使高程測(cè)量產(chǎn)生了飛速的發(fā)展。雖然實(shí)施高程測(cè)量時(shí)我們能選擇的方法越來(lái)越多，但是結(jié)合實(shí)際測(cè)量的環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)條件及對(duì)高程測(cè)量精度的要求等選擇最合適的高程測(cè)量方法來(lái)高效高精度的完成測(cè)量任務(wù)也尤為重要。1 高程測(cè)量的基本原理1.1 水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理 水準(zhǔn)測(cè)量是利用一條水平視線，并借助水準(zhǔn)尺，測(cè)定地面兩點(diǎn)間的高差，這樣就可由已知點(diǎn)的高程推算出未知點(diǎn)的高程。如下圖所示，欲測(cè)定A、B兩點(diǎn)間的高差,可在A、B兩點(diǎn)上分別豎立代有刻劃的水準(zhǔn)尺，并在A、B兩點(diǎn)之間安置一臺(tái)能提供一條水準(zhǔn)視線的水準(zhǔn)儀。根據(jù)水準(zhǔn)儀的水平視線，在A點(diǎn)尺上讀數(shù)，設(shè)為a;在B點(diǎn)尺上讀數(shù)，設(shè)為b;則A、B兩點(diǎn)間的高程為： (

8、1-1)如果水準(zhǔn)測(cè)量是由A到B進(jìn)行的，如圖1-1中箭頭所示，由于A點(diǎn)為已知點(diǎn)高程，故A點(diǎn)尺上讀數(shù)a稱為后視讀數(shù)；B點(diǎn)為欲求高程的點(diǎn)，則B點(diǎn)尺上讀數(shù)b為前視讀數(shù)。高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。圖1-1 水準(zhǔn)測(cè)量原理高差的符號(hào)有正有負(fù)。當(dāng)高差為正值時(shí)，表示前視點(diǎn)B高于后視的A；當(dāng)高差為負(fù)時(shí)，表示前視點(diǎn)B低于后視點(diǎn)A。所以計(jì)算高差時(shí)，一定要用后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)，次序不能顛倒。有了高差，就可根據(jù)A點(diǎn)高程求得B點(diǎn)高程，即： (1-2)上式表明：待定點(diǎn)高程的測(cè)量，在實(shí)際上表現(xiàn)為兩相鄰點(diǎn)之間的高差測(cè)量。所以，高程測(cè)量的實(shí)質(zhì)就是測(cè)量高差。另外還可通過儀器的視線高H,計(jì)算B點(diǎn)的高程，即： (1-3) 當(dāng)根據(jù)一

9、個(gè)已知高程的后視點(diǎn)，同時(shí)去測(cè)定多個(gè)未知點(diǎn)的高程時(shí)，應(yīng)用上個(gè)公式計(jì)算就很方便。這個(gè)公式在工程測(cè)量中經(jīng)常用到。1.2 三角高程測(cè)量的基本原理三角高程測(cè)量的基本思想是根據(jù)由測(cè)站向照準(zhǔn)點(diǎn)所觀測(cè)的垂直角（或天頂距）和它們之間的水平距離，計(jì)算測(cè)站點(diǎn)與照準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差，如圖1-2所示。圖1-2 三角高程原理三角高程測(cè)量方法確定地面上A,B兩點(diǎn)的高程,首先要在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，在B點(diǎn)豎立覘標(biāo)量得儀器高i和覘標(biāo)v,用經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡的中絲照準(zhǔn)覘標(biāo)頂部，觀測(cè)垂直角a，若已知A,B兩點(diǎn)間的水平距離為D，則從圖1-1中可以得到其中為仰角時(shí)取正號(hào)，相應(yīng)的D為正，為俯角時(shí)取負(fù)號(hào)，相應(yīng)的D為負(fù)。這種方法簡(jiǎn)便靈活，受地形條件的限制

10、較少，故適用于測(cè)定三角點(diǎn)的高程。三角點(diǎn)的高程主要是作為各種比例尺測(cè)圖的高程控制的一部分。一般都是在一定密度的水準(zhǔn)網(wǎng)控制下，用三角高程測(cè)量的方法測(cè)定三角點(diǎn)的高程。1.3 GPS高程測(cè)量的基本原理雖然正高和正常高均可以通過水準(zhǔn)和重力測(cè)量得到，但是這些方法的作業(yè)成本非常高，而作業(yè)效率又相對(duì)較低。隨著GPS的出現(xiàn)，采用GPS技術(shù)測(cè)定點(diǎn)的正高和正常高，即所謂的GPS水準(zhǔn)，引起了人們?cè)絹?lái)越廣泛的興趣，從而產(chǎn)生了GPS高程測(cè)量。GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶部分GPS接收機(jī),測(cè)量時(shí)的工作原理如圖-3所示：圖1-3 GPS高程測(cè)量原理 GPS高程測(cè)量是利用全球定

11、位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量技術(shù)直接測(cè)定地面點(diǎn)的大地高，或間接確定地面點(diǎn)的正常高的方法。在用GPS測(cè)量技術(shù)間接確定地面點(diǎn)的正常高時(shí)，當(dāng)直接測(cè)得測(cè)區(qū)內(nèi)所有GPS點(diǎn)的大地高后，再在測(cè)區(qū)內(nèi)選擇數(shù)量和位置均能滿足高程擬合需要的若干GPS點(diǎn)，用水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)取其正常高，并計(jì)算所有GPS點(diǎn)的大地高與正常高之差（高程異常），以此為基礎(chǔ)利用平面或曲面擬合的方法進(jìn)行高程擬合，即可獲得測(cè)區(qū)內(nèi)其他GPS點(diǎn)的正常高。此法精度已達(dá)到厘米級(jí)，應(yīng)用越來(lái)越廣。2 高程測(cè)量的方法2.1 水準(zhǔn)測(cè)量的方法2.1.1 兩次儀器高法在連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量中，每一測(cè)站上用兩次不同的高度安置水準(zhǔn)儀來(lái)測(cè)定前視、后視兩點(diǎn)間的高差，據(jù)此檢查觀測(cè)和讀數(shù)是否正確。

12、 2.1.2 雙面尺法 用雙面尺法進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，需用有紅黑兩面分劃的水準(zhǔn)尺，在每一測(cè)站上需要觀測(cè)后視和前視水準(zhǔn)尺的紅黑面讀數(shù)，并需通過規(guī)定的檢核。在每一測(cè)站上，儀器經(jīng)過粗平后的觀測(cè)程序如下： （1）瞄準(zhǔn)后視尺黑面，讀取下絲、上絲讀數(shù)； （2）瞄準(zhǔn)后視尺紅面，讀取中絲讀數(shù)； （3）瞄準(zhǔn)前視尺黑面，讀取下絲、上絲讀數(shù)； （4）瞄準(zhǔn)前視尺紅面，令氣泡重新準(zhǔn)確符合，讀取中絲讀數(shù)。以上水準(zhǔn)每站觀測(cè)順序簡(jiǎn)稱為后（黑）后（紅）前（黑）前（紅）。對(duì)于三等水準(zhǔn)測(cè)量，應(yīng)按后（黑）前（黑）前（紅）后（紅）的順序進(jìn)行觀測(cè)。2.2 GPS高程測(cè)量的方法2.2.1 靜態(tài)定位GPS靜態(tài)定位是在GPS定位過程中測(cè)站接收機(jī)天

13、線的位置相對(duì)固定，用多臺(tái)接收機(jī)在不同的測(cè)站上進(jìn)行相對(duì)定位的同步觀測(cè)，測(cè)量時(shí)間由幾分鐘至幾小時(shí)。通過大量的重復(fù)觀測(cè)測(cè)定測(cè)站間的相對(duì)位置，其中包括與若干已知點(diǎn)的聯(lián)測(cè)，以求得待定點(diǎn)的坐標(biāo)，成果處理是在外業(yè)觀測(cè)結(jié)束以后，測(cè)量的精度較高，一般用于控制測(cè)量。2.2.2 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位GPS將測(cè)站分為基準(zhǔn)站（一般選測(cè)站坐標(biāo)已知的點(diǎn)）和流動(dòng)站（用戶站，測(cè)站坐標(biāo)待定的點(diǎn)），在基準(zhǔn)站上安置GPS接收機(jī)，對(duì)所有可觀測(cè)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，根據(jù)基準(zhǔn)站的已知三維坐標(biāo)，求出各觀測(cè)值的校正值，并通過無(wú)線電臺(tái)將校正值實(shí)時(shí)發(fā)送給各用戶的流動(dòng)觀測(cè)站，成為數(shù)據(jù)觀測(cè)鏈，流動(dòng)站接收機(jī)將其接收的GPS衛(wèi)星信號(hào)與通過無(wú)線電臺(tái)傳來(lái)的校正值進(jìn)行差分

14、計(jì)算，實(shí)時(shí)解算得到流動(dòng)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位作業(yè)效率高，精度低于靜態(tài)定位，一般用于細(xì)部測(cè)量。2.3 三角高程測(cè)量的方法 2.3.1 單向觀測(cè)如圖2-1所示,設(shè)為兩點(diǎn)間的實(shí)測(cè)水平距離。儀器置于點(diǎn)，儀器高度為。為照準(zhǔn)點(diǎn)，硯標(biāo)高度為，為參考橢球面上的曲率半徑。分別為過點(diǎn)和點(diǎn)的水準(zhǔn)面。是在點(diǎn)的切線，為光程曲線。當(dāng)位于點(diǎn)的望遠(yuǎn)鏡指向與相切的方向時(shí)，由于大氣折光的影響，由點(diǎn)出射的光線正好落在望遠(yuǎn)鏡的橫絲上。這就是說(shuō)，儀器置于點(diǎn)測(cè)得間的垂直角為。圖2-1 單向觀測(cè)原理由圖2-1可明顯地看出， 兩地面點(diǎn)間的高差為 （2-1） 式中，為儀器高為照準(zhǔn)點(diǎn)的覘標(biāo)高度；而和分別為地球曲率和折光影響。由 （2-2）

15、 （2-3）在2-3式中為光程曲線在點(diǎn)的曲率半徑。設(shè)則 （2-4） 稱為大氣垂直折光系數(shù)。 由于兩點(diǎn)之間的水平距離與曲率半徑之比值很?。ó?dāng)時(shí),所對(duì)的圓心角僅多一點(diǎn)），故可認(rèn)為近似垂直于，即認(rèn)為,這樣可視為直角三角形。則式中的為 （2-5）將各項(xiàng)代入（2-1），則兩地面點(diǎn)的高差為 （2-6）令式中一般稱為球氣差系數(shù)，則上式可寫成 （2-7）此式就是單向觀測(cè)計(jì)算高差。式中垂直角,儀器高和硯標(biāo)高,均可由外業(yè)觀測(cè)得到。為實(shí)測(cè)的水平距離，一般要化為高斯平面上的長(zhǎng)度。 2.3.2 對(duì)向觀測(cè)一般要求三角高程測(cè)量進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)，也就是在測(cè)站上向點(diǎn)觀測(cè)垂直角，而在測(cè)站上也向點(diǎn)觀測(cè)垂直角，由 （2-8）得到下列兩個(gè)

16、計(jì)算高差的式子： 由測(cè)站觀測(cè)點(diǎn) （2-9）則測(cè)站觀測(cè)點(diǎn) （2-10）2-10式中，和分別為、點(diǎn)的儀器和覘標(biāo)高度；和為由觀測(cè)和觀測(cè)時(shí)的球氣差系數(shù)。如果觀測(cè)是在同樣情況下進(jìn)行的，特別是在同一時(shí)間作對(duì)向觀測(cè)，則可以近似地假定折光系數(shù)值對(duì)于對(duì)向觀測(cè)是相同的，因此。在上面兩個(gè)式子中, 與的大小相等而正負(fù)號(hào)相反。 從以上兩個(gè)式子可得對(duì)向觀測(cè)計(jì)算高差的基本公式 （2-11） 2-11式中2.3.3 電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量 由于電磁波測(cè)距儀的發(fā)展異常迅速，不但其測(cè)距精度高，而且使用十分方便，可以同時(shí)測(cè)定邊長(zhǎng)和垂直角，提高了作業(yè)效率，因此，利用電磁波測(cè)距儀作三角高程測(cè)量已相當(dāng)普遍。根據(jù)實(shí)測(cè)試驗(yàn)表明，當(dāng)垂直角觀測(cè)

17、精度邊長(zhǎng)在2km范圍內(nèi)，電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量完全可以替代四等水準(zhǔn)測(cè)量，如果縮短邊長(zhǎng)或提高垂直角的測(cè)定精度，還可以進(jìn)一步提高測(cè)定高差的精度。如, ,邊長(zhǎng)在3.5km范圍內(nèi)可達(dá)到四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度；邊長(zhǎng)在1.2km范圍內(nèi)可達(dá)到三等水準(zhǔn)測(cè)量的精度。 電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量可按斜距由下列公式計(jì)算高差 （2-12） 2-12式中,為測(cè)站與鏡站之間的高差；為垂直角；為經(jīng)氣象改正后的斜距；為大氣折光系數(shù)；為經(jīng)緯儀水平軸到地面點(diǎn)的高度；為反光鏡瞄準(zhǔn)中心到地面點(diǎn)的高度。3 常用高程測(cè)量方法的比較3.1 實(shí)例概況 在風(fēng)和日麗的午后，我們一組測(cè)量人員分別用雙面尺水準(zhǔn)測(cè)量法、三角高程測(cè)量法和GPS-RTK對(duì)南陽(yáng)師院

18、西區(qū)沿主干道進(jìn)行高程測(cè)量，用于比較分析。綜合考慮高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)的位置、測(cè)區(qū)交通狀況、水系情況和技術(shù)要求。本次高程基本控制采用四等水準(zhǔn)控制，布設(shè)結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。高程控制網(wǎng)的網(wǎng)性結(jié)構(gòu)良好。3.2 數(shù)據(jù)采集3.2.1 水準(zhǔn)測(cè)量的數(shù)據(jù)采集 四等水準(zhǔn)測(cè)量采用中絲讀數(shù)法，直讀距離，觀測(cè)順序?yàn)楹蠛笄扒?。轉(zhuǎn)站點(diǎn)采用尺臺(tái)，尺臺(tái)應(yīng)選放在土質(zhì)堅(jiān)硬處，視線長(zhǎng)度應(yīng)80m，前后視距差應(yīng)5.0m，視距累計(jì)差應(yīng)10.0m，視線高度應(yīng)保證三絲能讀數(shù)。黑紅面讀數(shù)較差應(yīng)3.0mm，黑紅面高差之差應(yīng)5.0mm。外業(yè)觀測(cè)手簿的記錄字跡清晰整潔、填寫齊全。記錄中高差取位至1mm，高差中數(shù)取位至0.1mm，距離取位至1m，計(jì)算時(shí)各測(cè)段距離總和取位至

19、10m，高差總和取位至1mm，高程取位至1mm。采集數(shù)據(jù)如表3-1所示：表3-1 四等水準(zhǔn)測(cè)量記錄表測(cè)站編號(hào)后尺下絲前絲下絲方向和尺號(hào)標(biāo)尺讀數(shù)K+黑減紅高差中數(shù)上絲上絲后視距前視距黑面紅面視距差116500955后17706457018931193前10745860+1243238后-前696597-1696.50.50.5217020978后18286615019521221前11005788-1250243后-前728827+1727.50.71.2317170958后18346520119501186前10725860-1233228后-前762660 +27610.51.7416380

20、962后17526540-118701190前10785762+3232228后-前674778-46760.42.1515601036后16826372-318081285前11605948-1248249后-前522424-2523-0.12.0614181521后15356322016521760前16416330-2234239后-前-106-8-2-107-0.51.5711101490后12725960-114361813前16516439-1326323后-前-379-4790-3790.31.8809851580后11805970-313761978前1778646503913

21、98后-前-598-495+3-596.5-0.71.1909151576后11385825013582020前18006590-3443444后-前-662-765-3-663.5-0.11.01015760915后18006590-320201358前113858250444443后-前662765-30.10.9663.51115800985后17786465019781376前11805970-3398391后-前598495+3596.50.71.61214901110后16516439-118131436前12725960-1323326后-前3794790379-0.31.313

22、15211418后16416330017601652前15356322-20.51.8后-前1068-21071410361560后11605948-312851808前16826372-10.11.9后-前-522-424-2-5231509621638后10785762+311901870前17526540-1-0.41.5后-前-674-778-4-6761609581717后10726540-111861950前18346520+1-0.51.0后-前-762-660+2-7611709781702后11005788-111861952前182866150-0.70.3后-前-728-

23、827+1-727.51809551650后10705856+111931893前177064570-0.5-0.2后-前-700-601-1-700.5 3.2.2 三角高程測(cè)量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用全站儀采集三角高程數(shù)據(jù)如表3-2所示：表3-2 三角高程測(cè)量記錄表測(cè)站點(diǎn)ABBC覘點(diǎn)BACB覘法直反直反a-23036+22800-60112+60230D286.9286.9204.2204.7i1.551.521.601.501.651.561.551.75h 3.395-3.3851.738-1.740+3.390+1.7393.2.3 GPS-RTK高程測(cè)量數(shù)據(jù)采集 GPS-RTK高程測(cè)量分級(jí)為：

24、五等水準(zhǔn)、圖根水準(zhǔn)、地形(地籍)碎部點(diǎn)。 表3-3 GPS-RTK高程測(cè)量主要技術(shù)要求等 級(jí)高程中誤差與基準(zhǔn)站的距離(km)觀測(cè)次數(shù)觀測(cè)方式圖根（放樣）1/10基本等高舉距72單基準(zhǔn)站碎部點(diǎn)符合相應(yīng)比例尺成圖要求 101單基準(zhǔn)站注：當(dāng)采用單基準(zhǔn)站觀測(cè)時(shí)，必須檢測(cè)周邊已有同等級(jí)以上控制點(diǎn)，檢測(cè)高等級(jí)控制點(diǎn)時(shí)，其高程互差4cm，檢測(cè)同等級(jí)控制點(diǎn)時(shí)，其高程互差5cm。我們記錄下來(lái)GPS-RTK高程測(cè)量數(shù)據(jù)如表3-4所示： 表3-4 GPS-RTK高程測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表點(diǎn)名X坐標(biāo)Y坐標(biāo)H高程HI033 453351.6923662414.977172.315LK03 453358.8383662429.0

25、50173.536G7130 453388.7413662439.831175.610IH836 453418.2273662484.556177.638IH837453465.7873662555.728182.087IH841453516.8083662576.705183.494G7131453575.3733662589.407185.884SZ1453587.4633662613.014185.911IK01 453521.9963662601.489184.387G7133453508.8613662610.137184.722G7134453486.1563662670.8641

26、82.667IH843453481.2783662696.054181.263G7155 453489.6273662717.897183.555IH853 453512.0943662747.029184.646G7156 453520.7273662746.595187.006G7157 453544.8603662769.926188.026G7158 453542.6233662787.175187.517G7159 453652.5963662819.804202.238G7160 453653.0433662769.692210.337IH846 453659.2383662713

27、.365211.071G02 453676.3643662715.812214.0703.3 數(shù)據(jù)處理3.3.1 水準(zhǔn)測(cè)量的數(shù)據(jù)處理 四等水準(zhǔn)測(cè)量采用雙面水準(zhǔn)尺，因此應(yīng)根據(jù)紅、黑面讀數(shù)進(jìn)行下列校核計(jì)算： = 1 * GB2 理論上講，同一把水準(zhǔn)尺的黑面讀數(shù)十K值減去紅面讀數(shù)應(yīng)為零。即：后視尺(3)項(xiàng)+K(4)項(xiàng)(13)項(xiàng) 前視尺(7)項(xiàng)+K(8)項(xiàng)(14)項(xiàng)其中K為水準(zhǔn)尺紅、黑面起始讀數(shù)的差值，系一常數(shù)值。在本例中47號(hào)尺的K4.787米；46號(hào)尺的K4.687米。由于測(cè)量有誤差，（13）項(xiàng)和（14）項(xiàng)往往不為零，但其不符值不得超過3毫米（三等水準(zhǔn)不得超過2毫米）。 = 2 * GB2 理論上

28、講，用黑面尺測(cè)得的高差與用紅面尺測(cè)得的高差應(yīng)相等。 （3）項(xiàng)（7）項(xiàng)（15）項(xiàng)（黑面尺高差） （4）項(xiàng)（8）項(xiàng)（16）項(xiàng)（紅面尺高差） 因?yàn)閮砂殉叩募t面起始讀數(shù)各為4.787米和4.687米，兩者相差0.1米，所以理論上在（16）項(xiàng)上加或減去0.1米之后與（15）項(xiàng)之差應(yīng)為零，但由于測(cè)量有誤差，往往不為零，其不符值不得超過5毫米（三等水準(zhǔn)不得超過3毫米），并記入第（17）項(xiàng)。 （17）項(xiàng)（15）項(xiàng)（16）項(xiàng)0.1米 表中第（17）項(xiàng)除了檢查用黑、紅面測(cè)得的高差是否合乎要求外，同時(shí)也用作檢查計(jì)算是否有誤，這是因?yàn)椋?（17）項(xiàng)（15）項(xiàng)（16）項(xiàng)0.1米（13）項(xiàng)（14）項(xiàng) 當(dāng)以上計(jì)算合格后，再

29、按下式計(jì)算出高差中數(shù)： 高差中數(shù)（18）項(xiàng)（15）項(xiàng)+（16）項(xiàng)0.1米）對(duì)四等水準(zhǔn)測(cè)量成果進(jìn)行整理結(jié)果如下：表3-5 四等水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)處理點(diǎn)號(hào)邊長(zhǎng)D/m平均高差改正數(shù)v/mm改正后高差h/m點(diǎn)之高程H/mA96.615286.93.384+1.2+3.385B100.00204.2-1.746+0.8-1.738C98.262204.7+1.746+0.8+1.738B100.00287.1-3.386+1.2-3.385A96.615-0.00400=982.9輔助計(jì)算=12=12=11.89mm=-3.3.2 三角高程測(cè)量的數(shù)據(jù)處理 三角高程測(cè)量計(jì)算之前，應(yīng)對(duì)觀測(cè)成果進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)各

30、項(xiàng)限差符合規(guī)定要求，所需數(shù)據(jù)完備齊全后才能開始計(jì)算。高差的計(jì)算 從外業(yè)觀測(cè)手簿中查取三角高程路線上的垂直角、儀器高、覘標(biāo)高，從平面控制計(jì)算成果表中查取相應(yīng)邊的水平距離，填于計(jì)算表格中，然后依次計(jì)算出各邊直、反覘高差，若直、反覘高差較差不超過規(guī)定，則取其平均數(shù)，并以此計(jì)算三角高程路線的高差閉合差。高差閉合差的計(jì)算和分配 三角高程路線高差閉合差的計(jì)算和分配與水準(zhǔn)測(cè)量基本相同，即：附合路線: 閉合路線: 當(dāng)高差閉合差不超過規(guī)定值時(shí)，可按下式計(jì)算高差改正數(shù)： 高程計(jì)算如果高差閉合差在限差范圍內(nèi)，可以根據(jù)已知高程和平差后的高差按與水準(zhǔn)測(cè)量相同的方法計(jì)算各點(diǎn)的高程。具體計(jì)算如表3-6：表3-6 三角高程數(shù)

31、據(jù)處理點(diǎn)號(hào)邊長(zhǎng)D/m平均高差改正數(shù)v/mm改正后高差h/m點(diǎn)之高程H/mA96.613286.93.390-3.20+3.387B100.00204.2-1.739-2.28-1.737C98.263204.7+1.746-2.28+1.744B100.00287.1-3.386-3.2-3.383A96.617=982.90.0113.3.3 GPS-RTK高程測(cè)量的數(shù)據(jù)處理 GPS高程數(shù)據(jù)根據(jù)四參數(shù)或七參數(shù)高斯擬合而得出，從手簿導(dǎo)出數(shù)據(jù)處理后如表3-7所示： 表3-7 GPS-RTK高程成果表點(diǎn)名 H高程 MH中誤差 HI033 7.419 固定點(diǎn)LK03 7.890 固定點(diǎn)G7130 6

32、.446 0.003 IH836 6.218 0.004 IH8376.184 0.004 IH8416.2590.004 G71316.352 0.003 SZ16.2600.003IK01 6.3650.003G71336.515 0.003 G71346.581 0.003 IH8436.1430.004 G7155 6.503 0.003 IH853 5.977 0.004G7156 6.578 0.003G7157 6.692 0.003G7158 6.5000.002G7159 6.4010.002G7160 6.233 0.002 IH846 5.9940.004 G02 5.8

33、96 0.0043.4 高程測(cè)量方法的比較通過測(cè)量分析我們可以得出高程測(cè)量的方法利弊如下：首先我們來(lái)說(shuō)GPS高程測(cè)量，GPS高程測(cè)量操作簡(jiǎn)單便捷，測(cè)量速度最快，費(fèi)用低效率高，能夠在開闊的大范圍區(qū)域內(nèi)進(jìn)行高程數(shù)據(jù)加密，但是目前GPS的精度通常不高，這主要有三方面的原因：一是信號(hào)容易受遮擋物或者與基準(zhǔn)站距離的影響不穩(wěn)定，二是受制于采用GPS方法所測(cè)定的大地高精度；三是受制于采用不同方法所確定出來(lái)的大地水準(zhǔn)面差距或高程異常的精度。其次，我們來(lái)看水準(zhǔn)測(cè)量，水準(zhǔn)測(cè)量是一種直接測(cè)高法，測(cè)定高差的精度是最高的，但水準(zhǔn)測(cè)量受地形起伏的限制，外業(yè)工作量大，施測(cè)速度較慢，浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力。在進(jìn)行連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)

34、，若在其中任何一個(gè)測(cè)站上儀器操作有失誤，或任何一次前視或后視水準(zhǔn)尺上讀數(shù)有錯(cuò)誤都會(huì)影響高差觀測(cè)值的正確性，所以要格外認(rèn)真，邊記錄邊檢測(cè)。最后我們來(lái)說(shuō)三角高程測(cè)量，三角高程測(cè)量是一種間接測(cè)高法，它不受地形起伏的限制，且能自動(dòng)儲(chǔ)存測(cè)量數(shù)據(jù)，不需一點(diǎn)一點(diǎn)記錄施測(cè)速度較快，精度較準(zhǔn)確通過對(duì)全站儀三角高程測(cè)量的方法與誤差進(jìn)行分析比較，我們可以得出哪種方法在哪種情況下進(jìn)行測(cè)量得出的精度更高，通過研究我們得出了結(jié)論。全站儀三角高程測(cè)量較普通水準(zhǔn)測(cè)量有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)，在精度要求不高的情況下，全站儀三角高程測(cè)量替代水準(zhǔn)測(cè)量不僅能夠提高工作效率，減少工作量，而且其精度足夠達(dá)到三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求。三角高程

35、測(cè)量在大比例尺地形圖測(cè)繪、線型工程、管網(wǎng)工程等工程測(cè)量中廣泛應(yīng)用。4 結(jié)束語(yǔ)在施工測(cè)量中，水準(zhǔn)儀測(cè)高程精度較高，但是遇到地勢(shì)起伏變化大的時(shí)候水準(zhǔn)儀就顯的特別麻煩了，此時(shí)水準(zhǔn)儀便滿足不了施工的需要。三角高程的精度不但能滿足施工的需要，而且不受地形的限制。通過以上介紹與分析，用全站儀三角高程測(cè)量方法代替水準(zhǔn)測(cè)量,方法簡(jiǎn)單易行, 測(cè)量速度較傳統(tǒng)方法快的多, 為今后快速、 準(zhǔn)確建立高程控制網(wǎng)提供了又一新的途徑。若要進(jìn)一步提高精度,全站儀單向高程測(cè)量時(shí), (1)盡量進(jìn)行近距離觀測(cè),同時(shí)豎直角不能太大； (2)并進(jìn)行盤左盤右觀測(cè),可消除一些系統(tǒng)誤差的影響,并一定范圍內(nèi)可代替四等水準(zhǔn)測(cè)量。 (3)兩種高程測(cè)量的誤差, 都隨觀測(cè)距離和豎直角的增大而增加, 并與測(cè)邊精度和測(cè)角精度有關(guān)。因此,為提高測(cè)量精度,可適當(dāng)增加測(cè)