【幾何高程測(cè)量的原理和測(cè)量方案4200字（論文）】

幾何高程測(cè)量的原理和測(cè)量方案目錄TOC\o"1-2"\h\u29888幾何高程測(cè)量的原理和測(cè)量方案 1224623.1三角高程測(cè)量的原理 1160013.2全站儀三角高程測(cè)量單向觀測(cè) 2252053.3全站儀三角高程測(cè)量對(duì)向觀測(cè) 260313.3.2全站儀三角高程測(cè)量對(duì)向觀測(cè)的極限誤差 2226133.4全站儀三角高程測(cè)量中間法觀測(cè) 5278943.4.全站儀全站儀三角高程測(cè)量中間法觀測(cè)的極限誤差 511903.6外界環(huán)境對(duì)高差的影響 8280423.5三角高程測(cè)量誤差 9207253.6新三角高程測(cè)量方法的原理 106684)照準(zhǔn)未知高程點(diǎn)可以測(cè)得其高程。 103.1三角高程測(cè)量的原理當(dāng)進(jìn)行測(cè)繪工作時(shí)，遇到一些精度要求不是很高且距離比較遠(yuǎn)，高差起伏較大或者有些地段不適合架設(shè)儀器時(shí)，就不適合使用傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀高程測(cè)量，這時(shí)需要幾何高程測(cè)量法進(jìn)行高程的測(cè)量。三角高程測(cè)量原理：利用幾何原理，根據(jù)一個(gè)角度和一個(gè)邊長，通過三角函數(shù)就可以求得所需要的的另一個(gè)邊長。設(shè)A點(diǎn)的高程已經(jīng)測(cè)得，并且架立儀器，在B點(diǎn)上架設(shè)覘標(biāo)，量取A點(diǎn)上的儀器與B點(diǎn)上的覘標(biāo)高，再根據(jù)測(cè)量得出的兩點(diǎn)間的距離與角度，就能夠求出兩點(diǎn)的高差：?D為A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的水平距離。α為A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的垂直角。V為覘標(biāo)高。i為測(cè)站點(diǎn)的儀器高。那么B點(diǎn)的高程HB：H幾何高程測(cè)量想要求得待測(cè)點(diǎn)的高程所必須的條件為：1、儀器必須架設(shè)在已知高程點(diǎn)上。2、想要測(cè)出未知點(diǎn)的高程，需要量出其儀器高還有覘標(biāo)高。3.2全站儀三角高程測(cè)量單向觀測(cè)在A點(diǎn)上架設(shè)全站儀，B點(diǎn)上架設(shè)棱鏡，量取全站儀的高度，并且輸入棱鏡高，A點(diǎn)為已知點(diǎn)。用全站儀量取A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的斜距與豎直角。這時(shí)用三角函數(shù)就能夠得到兩點(diǎn)之間的高差：?3.3全站儀三角高程測(cè)量對(duì)向觀測(cè)對(duì)向觀測(cè)就是為了提高精度在單向觀測(cè)的基礎(chǔ)上再增加一次觀測(cè)，在A點(diǎn)觀測(cè)B點(diǎn)結(jié)束后，再從B點(diǎn)對(duì)A點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，然后得到的高差進(jìn)行平均。由單向觀測(cè)得:?B點(diǎn)觀測(cè)A點(diǎn)所得兩點(diǎn)的高差：?SAB為在A點(diǎn)的斜距。αAB為在A點(diǎn)的豎直角。SBA為在B點(diǎn)的斜距。αBA為在B點(diǎn)的豎直角。由上式可得：?3.3.2全站儀三角高程測(cè)量對(duì)向觀測(cè)的極限誤差取極限誤差為而被中誤差?極=2可以看出全站儀三角測(cè)量對(duì)向觀測(cè)，能夠有效降低大氣折光率與地球曲率對(duì)測(cè)量時(shí)的影響。如果在進(jìn)行測(cè)量時(shí)能夠?qū)⑷緝x和棱鏡在測(cè)量時(shí)保持高度不變，就可以同時(shí)消除在量取儀器與棱鏡時(shí)產(chǎn)生的誤差對(duì)結(jié)果的影響。表3-1全站儀對(duì)向觀測(cè)三角高程的極限誤差與三、四等水準(zhǔn)限差比較表豎直角項(xiàng)目邊長(m)100200300400500700800900100015003°a(mm2)0.471.884.227.5011.7222.9730.0037.9746.88105.48B0.010.020.020.020.020.030.030.030.030.05E2.252.252.252.252.252.252.252.252.252.252mh(mm)3.304.075.106.257.4810.0511.3612.6914.0220.768°A(mm2)0.461.844.157.3811.5222.5929.5037.3446.10103.72B0.100.110.120.140.150.190.200.220.240.35E2.252.252.252.252.252.252.252.252.252.252mh(mm)3.354.105.116.257.4610.oo11.3012.6213.9420.6215°A(mm2)0.441.753.957.0210.9621.5028.0735.5343.8698.68B0.340.390.430.480.540.650.710.770.841.20E2.252.252.252.252.252.252.252.252.252.252mh(mm)3.484.195.156.247.429.8811.1412.4213.7020.2130°A(mm2)0.351.683.175.648.8117.2822.5628.5635.2679.33B1.281.1.11.621.802.002.122.642.883.124.50E·2.252.252.252.252.252.252.252.252.252.252mh(mm)3.944.635.316.227.239.3710.4811.6112.7518.5650°A(mm2)0.190.781.753.114.869.5212.4315.7319.4243.70B3.003.393.804.244.695.686.216.767.3410.56E2.252.252.252.252.252.252.252.252.252.252mh(mm)4.665.075.586.206.878.359.149.9510.7715.0370°A(mm2)0.060.220.500.881.372.693.524.455.5012.37B4.525.105.726.387.068.559.3410.1711.0415.89E2.252.252.252.252.252.252.252.252.252.252mh(mm)5.235.415.826.176.547.347.778.218.6711.05三等水準(zhǔn)限差12√s3.795.376.577.598.4810.0410.7311.3812.0014.70四等水準(zhǔn)限差20√s6.328.9410.9512.6514.1416.7317.8918.9720.0024.49從上表可以看出，一測(cè)站在700米內(nèi)幾何測(cè)量在三四等水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)時(shí)可以代替水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，距離越短角度越小精度就越高。3.4全站儀三角高程測(cè)量中間法觀測(cè)使用單向觀測(cè)和對(duì)向觀測(cè)時(shí)都需要量取儀器和棱鏡的高度，輸入全站儀中。設(shè)A點(diǎn)的高程已經(jīng)確定，B點(diǎn)與A點(diǎn)通視，將全站儀安置在兩點(diǎn)的中間位置，就可以求出A點(diǎn)與全站儀所在o點(diǎn)的高差與o點(diǎn)與B點(diǎn)的高差??那么A、B兩點(diǎn)之間的高差為：?ABS為斜距。α豎直角。V為棱鏡高。i為儀器高。3.4.全站儀全站儀三角高程測(cè)量中間法觀測(cè)的極限誤差我們平時(shí)使用的全站儀在進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)的進(jìn)度一般為±(1+1×10-6D)~(5+5×10-6D)mm(D為測(cè)距長度,以km計(jì))，在進(jìn)行角度測(cè)量時(shí)的精度一般為±0.5"～6.0"。儀器高一般會(huì)使用卷尺來測(cè)量,棱鏡使用的對(duì)中桿上有高度標(biāo)志，全站儀的高度要獨(dú)立量取2次，當(dāng)2次量取的較差小于2mm時(shí),取其平均值作為最終結(jié)果?！?0】我們以二倍中誤差進(jìn)行計(jì)算比較表3-2考慮目標(biāo)高量取誤差時(shí)全站儀中間法高程測(cè)皇的極限誤差與三四等水準(zhǔn)測(cè)量限差的比較(D1+D2)/m|D1-D2|/m?=2mh/mm三等水準(zhǔn)限差±12√D四等水準(zhǔn)限差±20√D1°5°10°15°20°25°30°20006.296.366.596.947.387.98.465.368.941006.656.726.947.277.698.198.7340007.897.958.138.418.789.229.77.5912.561008.018.078.258.538.899.339.8600010.0210.0610.2110.4410.7411.111.59.315.4910010.1210.1710.310.5310.8311.1911.59800012.4312.4612.5812.7613.0113.3113.6510.7317.8910012.5112.5512.6612.8513.0913.3913.73100001515.0315.1315.2815.4915.7416.03122010015.0715.115.215.3515.5615.8116.11600023.3623.3823.4423.5423.6823.8424.0314.724.4910023.4223.4423.523.623.7323.924.091800026.3226.3426.426.4926.6126.7526.9216.126.8310026.3826.426.4526.5426.6626.8126.98表3-3不考慮目標(biāo)高量取誤差時(shí)全站儀中間法高程測(cè)量的極限誤差與三四等水準(zhǔn)測(cè)量限差的比較(D1+D2)/m|D1-D2|/m?=2mh/mm三等水準(zhǔn)限差±12√D四等水準(zhǔn)限差±20√D1°5°10°15°20°25°30°20006.296.366.596.947.387.98.465.368.941006.656.726.947.277.698.198.7340007.897.958.138.418.789.229.77.5912.961008.018.078.258.538.899.339.8600010.0210.0610.2110.4410.7411.111.59.315.4910010.1210.1710.310.5310.8311.1911.59800012.4312.4612.5812.7613.0113.3113.6510.7317.9810012.5112.5512.6612.8513.0913.3913.73100001515.0315.1315.2815.4915.7416.03122010015.0715.115.215.3515.5615.8116.11600023.3623.3823.4423.5423.6823.8424.0314.724.4910023.4223.4423.523.623.7323.924.091800026.3226.3426.426.4926.6126.7526.9216.126.8310026.3826.426.4526.5426.66:26.8126.98通過上述兩表分析可知：在使用中間法進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，每一站的距離越遠(yuǎn)豎直角越大那么它的誤差就會(huì)越高。將棱鏡的高度升降相同時(shí)再進(jìn)行測(cè)量，在距離比較短時(shí)精度明顯會(huì)高些。從表1可以看出，，測(cè)站長在1600米以內(nèi)儀器前后視距差小于100米時(shí)精度可以達(dá)到四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。3.6外界環(huán)境對(duì)高差的影響大氣折光率在19世紀(jì)60年代時(shí)，就已經(jīng)對(duì)大氣折射有了相關(guān)的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為大氣的垂直熱通量和風(fēng)速都會(huì)使大氣產(chǎn)生湍流現(xiàn)象，在不同的高度、溫度都會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生影響?，F(xiàn)在使用全站儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)一般為電磁波進(jìn)行距離和角度的測(cè)量，這樣在進(jìn)行測(cè)量時(shí)就會(huì)受到大氣折光的影響。大氣折射是因?yàn)?，在光線進(jìn)入與前一刻密度不同的物質(zhì)時(shí)就會(huì)發(fā)生偏移，產(chǎn)生一定的弧度和曲率，這就會(huì)對(duì)測(cè)量工作產(chǎn)生一定的誤差，而且在溫度不同或者在不同的位置的條件下進(jìn)行測(cè)量時(shí)，大氣折射率也會(huì)不同，。影響光路的因素大氣動(dòng)力的不穩(wěn)定性，如湍流和抖動(dòng)現(xiàn)象大氣成分的密度梯度大氣體溫度梯度大氣濕度場(chǎng)分布梯度等大氣壓場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的分布梯度大氣折光系數(shù)為K，它的值會(huì)因?yàn)闀r(shí)間、溫度、濕度、海拔高度的不同隨之發(fā)生相應(yīng)的改變。K=RiRD.CWilliamsH.Kahmen等人就研制出以雙波長法與色散計(jì)的原理可以通過改變儀器的玻璃板角度，使所測(cè)量的影響處于無折射位置的儀器。地球曲率在使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)為了將地球曲率所引起的誤差，一般會(huì)使用前后視距相等來削弱地球曲率所帶來的影響。在使用幾何高程測(cè)量的方法時(shí)一般會(huì)使用對(duì)向觀測(cè)法或者和傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀測(cè)量法一樣使用中間法進(jìn)行高程的測(cè)量來削弱地球曲率對(duì)高差的影響。<《淺談三角高程測(cè)量的原理及應(yīng)用》作者：李津嶺;曹建茹出處：今日科苑，2008>[11]3.5三角高程測(cè)量誤差表3-4幾何高程測(cè)量誤差分析誤差來源主要誤差誤差影響因素儀器誤差殘余誤差儀器系統(tǒng)誤差測(cè)角有關(guān)的誤差天頂距的觀測(cè)誤差儀器系統(tǒng)誤差儀器的安置誤差儀器對(duì)中誤差整平誤差儀器對(duì)中不準(zhǔn)確或整平不夠仔細(xì)對(duì)角度影響較大測(cè)距引起的誤差側(cè)邊誤差量取儀器、覘標(biāo)高的誤差儀器系統(tǒng)誤差讀數(shù)誤差觀測(cè)時(shí)引起誤差瞄準(zhǔn)誤差讀數(shù)誤差人的兩眼分辨最小視角大致為六十度儀器一般可估到最小值得十分之一與外界環(huán)境有關(guān)的誤差大氣折光的影響地球曲率的影響外界環(huán)境因素影響3.6新三角高程測(cè)量方法的原理我們可以看出傳統(tǒng)的幾何測(cè)量的方法，它有一下兩個(gè)不足之處：所要測(cè)量的儀器必須安置在已點(diǎn)上想要測(cè)出未知點(diǎn)的高程，必須量出其儀器高還有覘標(biāo)高如果我們能夠?qū)⑷緝x安置在任何位置上，并且在不進(jìn)行儀器高與棱鏡高的量取，這樣就能夠使用全站儀幾何方法測(cè)量得出未知點(diǎn)的高程。這樣的話測(cè)量的的工作就可以更加快速的完成。將全站儀安置在待測(cè)點(diǎn)A上，棱鏡安置在已知點(diǎn)B上，u為觀測(cè)目標(biāo)的目標(biāo)高，S為觀測(cè)值的斜距，V為天頂距。如果要通過全站儀來測(cè)定其他的待測(cè)點(diǎn)的高程。不考慮大氣折射率和地球曲率的影響因素的情況下，可得?上式除去ScosV即hAB的值是可以通過儀器直接測(cè)量得出外，i和u是未知的。但是，如果確定全站儀安置點(diǎn)，哪么在以后的測(cè)量中儀器與棱鏡的高度不變，這時(shí)H我們可以看出此時(shí)的W可以通過計(jì)算得出，而且在此測(cè)站不會(huì)改變，這樣這一測(cè)站對(duì)更多地可以通視的未知點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量并且在不改變棱鏡