1、華北科技學院畢業(yè)論文華北科技學院本科畢業(yè)論文 題 目 三角高程測量代替水準測量的可行性研究 學 院 建筑工程學院 專 業(yè) 測繪工程 年 級 2012級 學 號 201205064127 姓 名 董超超 指 導 教 師 朱雪征 成 績 2016年5月7日 三角高程測量代替水準測量的可行性研究摘要：在外業(yè)測繪的過程中高程的測量工作是經常要進行的工作，水準測量和三角高程測量是高程測量最常用、最基礎的方法。但他們各自有其本身的優(yōu)缺點，水準測量的優(yōu)點是測量精度高但是操作比較麻煩，而且受到地形的影響也比較大，三角高程測量的測量精度比較低，但是操作比較簡單、效率比較高，并且受到地形的影響比較小，近幾年由于科

2、學技術的發(fā)展，全站儀的測距測角精度不斷提高，使測量更加準確。這使得三角高程測量代替水準測量成為可能，本文主要研究三角高程測量代替水準測量在何種精度范圍內可以滿足條件，通過實際測量數據對水準測量和三角高程測量的誤差精度進行分析，并得出結論。關鍵詞：全站儀;三角高程測量;水準測量;精度要求Feasibility study of trigonometric leveling instead of leveling measurementAbstract:Surveying and mapping in the process of Surveying and mapping in the proc

3、ess of Surveying and mapping work is often to be carried out, the usual elevation of the surveying and mapping methods have two kinds of leveling and trigonometric leveling. But each of them has its own advantages and disadvantages, leveling precision high, but more trouble, subject to the limitatio

4、ns of the terrain is relatively large, low precision of trigonometric leveling, but the operation is simple, relatively small by the impact of terrain, in recent years due to the development of Surveying and mapping instruments, increasing the precision of total station instrument, angular distance

5、more accurate. It is possible to make the trigonometric leveling instead of leveling measurement. This paper is a research report on the accuracy of trigonometric leveling instead of leveling measurement.Key words: Total Station trigonometric; leveling leveling measurement; accuracy requirements目錄第1

6、章 緒論11.1研究背景與意義11.2 國內外研究現狀21.2.1 國內研究現狀21.2.2 國外研究現狀31.3 本文研究內容3第2章 水準測量的原理及誤差來源5第3章 全站儀三角高程測量原理和觀測方法73.1 全站儀三角高程的基本理論73.1.2 三角高程測量的基本公式83.2 全站儀三角高程測量的方法103.2.1 對向觀測法103.2.2 中間測量法114.1 全站儀對向觀測法的精度分析134.2 全站儀中間觀測法的精度分析144.3 三角高程測量方法的比較15第5章 實例分析165.1 測量過程165.2 觀測結果分析22致 謝26第1章 緒論1.1研究背景與意義在工程測量的過程中，

7、測定待測點高程的方法一般是根據已知點的高程通過測量兩點之間的高差再經過計算，推出未知點的高程，通常測量方法有三角高程測量和水準測量兩種方法，由于儀器精度和測量方法的不同，兩種方法中水準測量精度高但是操作麻煩，受到地形的影響比較大，三角高程測量精度低，但是操作簡單，受到地形測量的影響比較小，如果用三角高程測量代替水準測量在一定的精度范圍內可以滿足要求的話，可以大大的降低測量的成本，提高工作的效率。隨著現在儀器精度的不斷提高，在何種精度范圍內用全站儀三角高程測量可以代替用水準儀測量，成為許多學者和研究人員關心的課題。 外業(yè)測繪是很辛苦的一個工作測繪人員本身就是比較辛苦的一種職業(yè)，如果能有一種方法可

8、以降低外業(yè)的工作強度，對外業(yè)的測繪人員來說是一件很實用的事情，高程測量尤其是山區(qū)地區(qū)的高程測量是一項十分艱巨的任務，但是以前沒有那種儀器可以操作起來簡單并且可以滿足精度的要求，測量人員只能背著水準儀一步步一點點的進行外業(yè)的高程測繪，但是效果往往不是很理想，一方面由于水準測量的水準尺不能很好的發(fā)揮作用在地形起伏較大地區(qū)，另一方面如果測站過多水準測量的累計差會越大，水準測量是高程測量中最傳統(tǒng)、最主要方法之一，并且它的精度比較高。但是工作效率太低，并且受到地形的影響很大，在山區(qū)測量難度很大，不很方便。此外，水準測量除了效率低下原因外，如果在地形復雜的地方使用水準儀進行水準測量進行高程測量是很難完成的

9、，有時甚至是不可能的。但是三角高程測量就比較容易實現。因為它受到地形的影響很小，隨著全站儀的出現，它的操作簡單受地形影響的優(yōu)點吸引著廣大的測量人員，科學家的們對它的測量精度也從來沒有停止過討論、研究。但是過去全站儀的測量精度不高在高程測量上一直未能引起重視，今幾年，隨著全站儀的精度不斷提高，又引起了新的一輪討論，全站儀是不是可以代替水準儀在高程測量中第 1 頁 共 31 頁第 2頁 共 31 頁的作用的討論越來越激烈。全站儀三角高程測量能否在一定的精度范圍內代替高程水準測量，如果三角高程測量可以代替水準測量，精度又如何，為了解決這些問題，就需要對全站儀進行三角高程測量工作的的方法、誤差來源、原

10、理等進行分析。然后針對這些問題選擇合適的觀測條件，使用合適的觀測方法來減小誤差，并制定相應的作業(yè)規(guī)范，將三角高程測量和水準測量在高程控制測量過程中的精度和效率進行對比。得出在一定的精度范圍內，三角高程測量可以代替水準測量作業(yè)。減少勞動強度，以提高作業(yè)效率，并且把這種方法進行推廣，為廣大的測繪工作者提供更加高效并且準確的測量方法。1.2 國內外研究現狀由于三角高程測量的高效、受地形影響小的特點，自全站儀應用伊始，關于三角高程和水準測量的精度對比的研究就從未停止，國內外有許多學者和研究人員進行過此項研究。1.2.1 國內研究現狀我國一直就致力于三角高程測量代替水準測量的研究，早在1982年11月就

11、召開過主題為“電磁波測距儀在工程測量中的應用”的學術討論會；并且于1987年9月再次召開；后來隨著科技的進步測繪的科研人員在廈門再次召開了關于“大氣折射與測距三角高程代替水準測量“的學術討論會，標志著我國的測繪的外業(yè)研究進入了新的時期。云南省的水利水電勘測設計院曾經進行過使用中間法三角高程的測繪，通過對本次試驗結果的分析整理后結果表明：當用中間法觀測在邊長在1km以內時，三角高程測量是可以完全可以代替四等水準測量。當使用對向觀測法觀測邊長小于1.1km的高差時，三角高程測量可以代替三等水準測量。隨著測繪儀器的進步國家的測繪研究所采用對向法三角高程測量的方法進行了一次測繪實驗。這次試驗結果表明：

12、當邊長在50m-1.1km內，三角高程測量可以代替三等水準測量，當邊長在70m-3.4km時三角高程測量可以代替四等水準測量。第 1 頁 共 31 頁第 2頁 共 31 頁由于工作的原因，東北的水利水電勘察院與水電一局在白山水的電監(jiān)測網中。進行了對于三角高程測量代替水準測量的一次測繪實驗，通過對實驗結果的整理分析表明：三角高程測量的精度接近二等水準測量要求。1.2.2 國外研究現狀在國外的研究更加的頻繁更加的深入，其中在美國的1983-1985年間，由美國的國家大地測量局組織了一次對三角高程測量代替水準測量的實踐操作，試驗中使用型號為T2000的經緯儀和型號為DI5的測距儀進行拼裝組成簡易的全

13、站儀器，使用兩種觀測方法：中間法和對向觀測法，分別用這兩種測量方法施測總長為30km的測段閉合高程路段，得出了當邊長為300m時。往返測量的中誤差平均值標準差小于±0.76mm和±1.02mm，環(huán)線閉合差小于±4 mm的結論，這表明兩種測量方法均能達到相應的精度要求。加拿大也進行過類似的測繪研究，并且通過實驗得出的實驗結果為每公里往返測量中誤差平均值的標準差為±2.2mm。德國的雷斯頓大學也組織相關的人員進行過三角高程測量的研究發(fā)現在有利觀測條件下和一般觀測條件觀測時，對向觀測時每公里中誤差均小于±3mm。兩條導線的作業(yè)效率都非常的高大大的節(jié)約

14、了時間，試驗表明在傾斜地面作業(yè)時三角高程測量更為經濟?？傊畤鴥韧獾臏y繪專家都非常重視三角高程測量能否代替水準測量的研究，對于測繪人員來說如果三角高程測量可以代替水準測量這將是一次偉大的測量學上的變革，這不僅僅是技術上的進步更是方法上的進步，這將大大的減小了測量的局限性，使在山區(qū)丘陵地帶的測量更加的簡單高效。所以說對三角高程代替水準測量的研究勢在必行，這是時代的要求，更是廣大測繪人員的迫切需求。1.3 本文研究內容本篇論文主要的研究內容是在高程測量中，通過對原理的分析得出三角高程測量的方法中存在的誤差和誤差的主要來源有哪些。通過對三角高程測量和水準高程測量的精度進行對比分析，得出在何種精度范圍內

15、，可以用三角高程測量代替水準測量。第 1 頁 共 31 頁第 4頁 共 31 頁并且在校園中布設高程控制網，進行外業(yè)的測量工作并且記錄下數據，通過對三角高程觀測方法所得的高程數據分別與水準測量所得的高程數據進行對比分析，得出水準測量和三角高程測量方法各自的優(yōu)點和缺點，技術路線如圖1-1：三角高程測量高程測量 得出結論精度對比水準測量圖1-1 技術路線圖第 1 頁 共 31 頁第 4頁 共 31 頁第2章 水準測量的原理及誤差來源2.1 水準儀的測量原理水準測量是高程測量中最傳統(tǒng)而且精度比較高的測量方法，在過去水準測量作為高程測量的主要方法在外業(yè)測量過程中經常用到。它的測量原理很簡單，假設已知點

16、高程A和未知點高程B，通過在A、B兩點中間架設水準儀，在A、B兩點分別立尺，通過對尺子上面的讀數，計算兩點之間的高差，然后通過已知點的高程加上兩點之間的高差我們就可以得到未知點的高程數，如下圖所示： 圖2-1水準測量原理圖通過公式(2-1)計算出B點的高程 HBHAhAB=HA（ab） （2-1）如果是在一段水準路線上測量，重復上述過程就能完成這段水準路線的高程測量。2.2 水準測量的誤差來源由于水準儀本身就不完美，觀測人員的操作和感官也有一定的局限,再加上外業(yè)觀測必定要受到外界環(huán)境的影響，水準測量不可避免存在誤差。為了保證應有的觀測精度，觀測人員應對水準測量誤差產生的原因以及如何控制誤差在最

17、小程度的方法有所了解。水準測量誤差按其來源可分為：儀器誤差、觀測與操作者的誤差以及外界環(huán)境的影響三個方面。 常見的誤差減弱方法有：i角誤差可以利用前后視距相等的方法解決，水準尺的誤差可是選用安裝圓水準器的水準尺，并且進行檢測；觀測與操作者誤差例如：管水準氣泡居中誤差只能是每次讀數前精確調平，使管水準氣泡嚴格居中，水準尺的誤差需要觀測者認真讀數與操作，水準尺傾斜誤差需要扶持的人員立尺時盡量豎直。對于外界環(huán)境的影響例如：水準尺的下沉誤差需要在架設儀器立尺前盡量找堅實的地層，對于地球曲率、大氣折光率、溫度、風力的影響只能選擇合適的時間段進行觀測，確保水準觀測的誤差盡可能的減小。第 25 頁 共 26

18、 頁第3章 全站儀三角高程測量原理和觀測方法3.1 全站儀三角高程的基本理論全站儀三角高程的基本原理是通過布設三角測量控制網，外業(yè)測角，量邊，并且通過三角測算進行高程的計算，這種測量受到儀器的精度影響較大，如果角度測量和距離測量不是很準確，計算出來的高程就會差很多。但隨著科學技術的發(fā)展，現代的全站儀越來越精密，測角、量邊的精度越來越高，這使得三角高程測量代替水準測量成為了可能，全站儀如何進行高程測量以及全站儀三角高程的觀測方法的詳細介紹如下：3.1.1 全站儀三角高程測量的原理如圖3-1所示，在地面上A、B兩點間測定A、B點的高差，在A點架設儀器，在B點豎立標尺。使用鋼尺量取望遠鏡旋轉軸的中心

19、到地面點上A點的距離被稱為儀器高記為i，在望遠鏡中把十字絲的橫絲對準準待測點B點標尺上的任意一點記為M，用鋼尺量取M到B點的高度被稱為目標高記為v，通過全站儀上的讀數測出傾斜視線和水平視線D之間所夾的豎直角被記為，假如A、B兩點之間的水平距離是已知的為D。圖3-1三角高程測量原理圖則由圖3-1通過幾何計算可得兩點間高差為： (3-1)若A點的高程為已知高程并且已知為HA，則待測點B點的高程為： (3-2) 在實際的使用過程中應該注意如下問題： 1.如果角為仰角時取正號，相應地也為正值； 2.如果為俯角時取負號，相應地也為負值。如果在已知高程點A點架設全站儀(或經緯儀+光電測距儀)，在未知高程點

20、B點安置棱鏡，儀器高i和棱鏡高v都是可以使用鋼尺量取出來的，通過全站儀的讀數可以知道斜距和豎直角的數值，稱之為全站儀三角高程測量。A、B兩點間的高差可按下式計算： (3-3)凡是在已知高程點架設儀器，在未知點豎立棱鏡通過計算兩點之間的高差的方法稱之為直覘；相反的在未知點架設儀器，在已知點架設棱鏡，通過計算兩點之間的高差的方法稱之為反覘。3.1.2 三角高程測量的基本公式在高程測量中，誤差受到距離的影響比較大，所以三角高程測量的基本公式必須以大地水準面為依據來推導。如圖3-2所示：設A點和B點兩點間的實測水平距離為。儀器架設在A點，量取的儀器高度為。B點為待測點，硯標高度為，R為參考橢球面上的曲

21、率半徑。PE、AF分別為過P點和A點的水準面。為PE在P點的切線，PN是光程曲線。當位于P點的望遠鏡與PN相切的PM方向一致時，由于大氣折光的影響，由N點發(fā)射出去的光線正好落在望遠鏡的橫絲上。這時可以說，儀器架設在A點測得的P點與M點之間的垂直角為。由圖3-2可明顯地計算出，A點、B點兩地面點間的高差為： （3-4）其中,EF是儀器高；NB是照準點的覘標的高度;而CE和MN分別為地球曲率和折光對測量的影響改正值的影響。由 (3-5) (3-6)其中為光程曲線PN在N點的曲率半徑。設，則 (3-7)K是大氣垂直折光系數。圖3-2 地球曲率和大氣折光的影響原理圖由于A點和B點間的水平距離為，與曲率

22、半徑R之間的比值很小(當時, 所對的圓心角僅5多一點)，所以可認為PC近似垂直于OM，也就是說PCM90°, 這樣可以看成直角三角形。則(3-4)式中的MC為 (3-8)讓計算式中我們稱為球氣差系數，則3-4式可寫成 (3-9)式(3-9)就是傳統(tǒng)觀測計算高差的基本公式，也是常用的公式。式中垂直角，儀器高和覘標高，都可以通過全站儀讀數和鋼尺量取得到。為實測的水平距離，通常要計算成高斯平面上的長度。3.2 全站儀三角高程測量的方法3.2.1 對向觀測法對向觀測又稱雙向觀測，即假設在A點觀測了B點之后，又在B點觀測了A點，主要用來減小大氣輻射和地球曲率的影響。如下圖所示：圖3-3 對向觀

23、測法原理圖求正向觀測改正后的高差：在已知點A處安置儀器，在未知點B處設置覘標；分別測出A點和B點之間的斜距、豎直角、儀器高、覘標高后通過計算得到正向高差： (3-10)求反向觀測改正后的高差：將儀器搬遷架設在未知點，B點上，在已知點A處架設覘標，按照上一步的工作進行操作，同樣可得反向高差： (3-11)當兩次觀測所得的高差之差滿足限差要求時，則取兩次觀測的高差的平均值作為A點和B點兩點間的高差，它可有效減小地球曲率和大氣折光差的影響，根據把式中的兩次測量的平均值作為A點、B點兩點間的高差，其符號與正向觀測的高差相同。和分別為正向觀測時的大氣折光系數和反向觀測時的大氣折光系數。在外業(yè)觀測環(huán)境相同

24、的時候，近似的可以將，其次，和為對向觀測時通過計算所得的A、B之間的水平距離，也可以近似看成相等的，通過這些條件可以得到： (3-12) (3-13)由此可見，對向觀測法的優(yōu)點很明顯的展現出來了。它能夠很好的消除地球曲率的影響，很好的減小大氣折光的誤差對高程的影響。3.2.2 中間測量法 中間測量法顧名思義就是在兩點中間架設儀器，對相鄰的兩個待測點進行測量的一種方法。如下圖：圖3-4中間測量法示意圖如圖3-4所示：已知A點的高程，欲測定B點的高程，可在A點、B點兩點間大約中間的位置P點架設儀器，分別在A點、B點處設置覘標，照準A點與B點的覘標，得到視線距離記為和與水平的夾角記為與,，目標高度記

25、為與；則可根據以下公式求得高差： (3-14) (3-15) 所以A點與B點間的高差為： (3-16)又由于代入式(3-16)整理后得： (3-17)如果假設,則： (3-18)第4章 三角高程與幾何水準高程誤差及精度的對比研究4.1 全站儀對向觀測法的精度分析 在工程測量中，如果三角高程測量可以代替水準測量，這將大大提高高程測量的效率。在何種要求內三角高程測量可以代替水準測量，對其精度分析就顯得格外的重要。下面就是對兩種測量的精度進行的分析：由公式（3-13），根據誤差傳播定律可得其誤差傳播公式為： (4-1)現在設定全站儀邊長觀測中誤差為；全站儀豎直角觀測中誤差為；儀器高和目標高的量取中誤

26、差為進行研究。通過4-1式可以看出，對向觀測法的測量精度受到距離測量精度、豎直角測量精度、儀高和目標高的量取精度的影響，所以說全站儀的讀數要準，鋼尺測量的精度要求要高，才能使測量更加的準確。表示豎直角觀測中誤差對高差的影響；表示測距中誤差對高差的影響；表示作業(yè)時量取儀器高和棱鏡高中誤差對高差的影響，其值隨豎直角和邊長變化。可以看出: 1.全站儀測距的中誤差的大小受到高差的影響，與豎直角的大小息息相關，但是當豎直角小于15°時這種影響在是很小的。 2.高差受到豎直角觀測中誤差的影響與邊長成正比，當邊長的增大時誤差也迅速增大，角度對高差的影響比邊長對高差的影響要大多。特別是當邊長很大時更

27、加明顯，因為很小的角度乘上一個很大的距離這種差距也是很大的，這種誤差成為影響高差精度的最重要的原因。減小這種誤差的方法是：邊長不能過長和提高角度測量的精度；最好使用測角精度高的全站儀。3.當測距視線斜距邊長介于100-500m時，能夠滿足三等水準精度要求；4.在測距視線斜距很小時，儀器高和目標高的量取誤差對高差的影響變得很大，成為了影響高差最重要的原因；5.雖然理論上對向觀測法在觀測環(huán)境一致的情況下大氣折光可以抵消，但是在實際的操作過程中這種條件很難達到?，F在取兩個極限折光系數0.08和0.14進行研究。對高差觀測的影響如表3-1表4-1 對向觀測時折光誤差對高差的影響(單位：mm) 平距/m

28、10020030040050070080090010001500誤差/mm0.050.190.420.751.182.33.013.814.710.58 通過上面的表格可以看出當邊長越大時誤差越大，當平距大于500米時誤差超過了500毫米，所以說除了選擇合適的觀測時間以外，應該盡量的控制平距的大小，盡可能的降低誤差的來源。4.2 全站儀中間觀測法的精度分析設，根據誤差理論傳播定律，根據公式（2-18）則中間法觀測高差的中誤差為： (4-2)假設全站儀觀測邊長的中誤差為，全站儀觀測的斜距為記為；全站儀豎直角觀測中誤差為；大氣折光系數，大氣折光系數中誤差。通過實驗發(fā)現，在中間觀測法中，不同的前后平

29、距和前后平距差對高差觀測精度的影響。通過實驗表明：當使用中間法觀測時，前后視視距差小于15m時，大氣折光差和地球曲率對高差的影響很小。假如中間法觀測前后視距差為零，則對應不同的豎直角， 表示豎直角觀測中誤差對高差的影響，表示測距中誤差對高差的影響，大氣折光誤差對高差的影響。具體影響如下：1.在測角中誤差和測距中誤差中測角的誤差對高差的影響遠遠大于測距誤差對高差的影響。2.為了減小誤差應該盡量選取精度高的全站儀而且應該控制測距的長度因為距離越大測角誤差對高差的影響越大而且應該增加測回數來減小測角的誤差。3.在一定的測距長度范圍內，全站儀三角高程測量能夠滿足三等水準精度要求。4.由表3-4可知，在

30、地形條件合適的情況下，應該將全站儀盡可能的架設在兩點之間，消除地球曲率和大氣折光率對高差的影響。4.3 三角高程測量方法的比較兩種三角高程的測量方法都有合適的適應條件和優(yōu)缺點，通過以上的誤差分析，可以得出各自優(yōu)缺點如下： 1.對向觀測法：優(yōu)點是對向觀測法減弱了大氣折光對高程測量的影響，比單向的精度更高因為在單項觀測中無法消除視差，通常情況下，對向觀測法比較容易達到三、四等水準測量的要求。是三角高程測量方法中一種很有效很常用的一種方法；缺點是對向觀測方法需要對儀器進行測量及目標高的測量，待測點與已知高程點之間仍需要通視。消除誤差方面存在一定的缺陷而且耗資比單向觀測大。 2.中間測量法：優(yōu)點是操作

31、簡單，對操作精度要求低，效率比較高，可以減小耗資減少人員的投入；缺點是對外界環(huán)境要求高，要求盡量架設在中間位置。精度比較低。 第5章 實例分析5.1 測量過程本次研究在校園內布設三角高程觀測路線和水準觀測路線，分別用三角高程對向觀測法和水準測量進行觀測，對觀測數據進行處理和精度比較。水準測量的儀器選用如表5-1：表5-1水準測量所用儀器DS3水準儀雙面尺尺墊記錄板1臺2個2個1個 三角高程測量的儀器選用如表5-2：表5-2三角高程測量所用儀器三鼎2全站儀帶基座棱鏡三腳架鋼尺記錄板1臺2個3個3把1個此外還需要記錄用的記錄本、記錄筆、進行及時計算的計算器等。實驗前對選用的測量儀器進行檢驗校正，經

32、過檢驗合格后才能進行野外數據采集。水準測量中本次實驗選用的是北京光學廠生產的S3型水準儀，按照四等水準測量的方法和規(guī)范要求進行外業(yè)觀測和數據的采集。三角測量的全站儀選用測角精度為2秒的三鼎全站儀，其測距精度為2mm+2ppm。要求全部按照測量規(guī)范工程測量規(guī)范上的要求進行嚴格的操作，盡可能的降低測量誤差。 外業(yè)觀測時，要注意以下事項:1.每天外業(yè)工作前指定人員檢查全站儀、水準儀等設備是否攜帶齊全、收工時檢查設備是否完好、齊全，務必做到認真負責；2.全站儀盡量安置在兩個測站居中的位置,視距差控制在5m左右；3.在固定儀器時，一定要保證儀器的安全防止儀器掉落摔壞，保護好儀器才能確保實驗的順利進行。切

33、勿不扶住儀器直接進行上緊螺旋，避免儀器墜落，毀壞儀器；4.盡量尋找硬地面作轉點,用對中腳架支撐對中桿棱鏡,調整好棱鏡的高度，保持兩棱鏡等高,并輪流作為前鏡和后鏡,同時盡可能的將測段設成偶數站,以防兩棱鏡不等高而產生的殘余誤差影響對實驗的影響；5.優(yōu)選測站和鏡點,盡量使前、后視豎角的大小接近,并使角值較小6.采用后(盤左) 前(盤左) - 前(盤右) 后(盤右)測量程序,觀測兩個測回；7.對同一測段進行往返測量,讀取全站儀中垂直角及視距做好記錄；8.外業(yè)操作過程中注意儀器的安全防止過往的行人、車輛對儀器造成損傷。保證儀器和測量人員的安全。9.遇到突發(fā)的危險狀況，應當先穩(wěn)住儀器或然后再對儀器進行拆

34、卸裝箱；10.遷站時，如果離測站遠，一定要將儀器裝箱后方可遷站；11.收工后，待數據傳輸完畢，要把儀器及時裝箱放回到原處，避免他人磕碰。 具體測量的實施過程如下： 在校園附近選取10個水準點，平距在500m以內，先采用水準測量的方法，測出各組高差作為真值與三角高程測得高差比較。選取對觀測有利的時間段進行觀測盡可能的減小觀測誤差，一般選取觀測條件比較穩(wěn)定的時刻進行觀測減小誤差，如下午的2點到4點。相對來說觀測條件比較穩(wěn)定。 5.1.1 水準測量 1.水準測量的注意事項：（1）測量前要對水準儀要進行矯正，以防測量誤差；（2）選擇測站時盡可能選地面堅實的地方，如若不堅實應該踩實，腳架應架穩(wěn)，不要亂動

35、，防止碰動；（3）前后視盡量要等長，不要過長也不要過短（10<X<100)；（4）為了消除視差，每次讀數水準氣泡務必居于水準管嚴格居中；（5）水準尺應該盡可能立直，尺墊應踩結實防止下沉造成測量錯誤； (6）記錄數據時字跡要工整、計算準確、無誤，并及時進行和校計算，超限立馬重測； (7)讀數要準確，嚴格按照限差要求，誤差超限要重測；(8)在同一測站觀測時嚴格禁止反復調焦，這樣會使測量不正確。水準測量：在A、B大致中間的位置安放水準儀，在A、B兩點分別立水準尺，前進的方向為前視度數，反之為后視度數，分別正反面兩次度數。 2.測站的觀測步驟： (1)首先安置水準儀照準后視尺黑面，把儀器進

36、行精平，按順序讀取上、下、中三絲讀數，并記為s1、x1、z1；(2)然后翻轉鏡頭照準前視尺黑面，儀器精平，按照順序讀取上、下中三絲讀數，并記為s2、x2、z2；(3)調整鏡頭照準前視尺紅面，儀器精平，這次僅讀取中絲的讀數，記為z3； (4)按照上面的步驟照準后視尺紅面，儀器精平，讀取中絲讀數，記為z4。 這四步觀測，簡稱為“后-前-前-后（黑-黑-紅-紅）”，這樣的觀測步驟可以消除或減弱儀器或尺墊下沉誤差的影響。四等水準測量可以忽略由于儀器下沉而造成的對數據精度的影響。水準測量的路線圖： 圖5-1中間測量法示意圖3.水準測量的數據如下表：表5-3三角高程測量所用儀器測站點號讀數（m)高差（m)

37、高差閉合差（m) 1 B1.492-0.081A1.411 2C1.4890.049B1,538 3D1.387-0.257C1.13 4E1.3340.09D1.424 5F1.463-0.028E1.435 6 G1.5120.152F1.664 7 H1.1790.183G1.362 8I1.534-0.103H1.431 9J1.2770.072I1.349 10A1.372-0.076J1.2960.0015.1.2 三角高程測量在全站儀三角高程測量過程中，由于學校的資源條件有限，不能同時使用兩臺全站儀同時進行外業(yè)的觀測，這樣就造成了垂直大氣折光系數誤差比較大的結果，但是相對于測角對

38、高差的影響還是小的多，這樣大氣折光的誤差就可以基本上忽略，每一測站需要觀測四測回要求如下：1.觀測時兩次觀測的測回差和指標差不能超過5秒；2.儀器高和目標高應該使用鋼尺量取并且精確到毫米級，每一測站按照在腳架的三個方向進行三次量取，兩次互差不超過2mm。1.三角高程測量注意事項： 在山區(qū)丘陵地帶測量時，由于地形的特點本身就誤差較大，又由于山間溫差比較大，早晚的視線都會受到影響，受到的大氣折光誤差較大，所以應該選擇盡量靠近的時間段這樣的K值比較接近，所以說盡量避免惡劣天氣外出測量，一方面可以保證誤差比較小，另一方面這樣還有利于對儀器的保護，防止因惡劣天氣造成的儀器損害。由于氣流也會對測量產生影響

39、，當山區(qū)空氣流動不穩(wěn)定時，不應該進行測量。因為此時在儀全站儀的望遠鏡內無法準確瞄準目標，有測量經驗的都知道當氣流的不穩(wěn)定的時候，目鏡的十字絲也會有略微的抖動，時常會發(fā)生不穩(wěn)定的跳動，所以要選擇在氣流穩(wěn)定時觀測使目鏡無法準確的照準目標。測量溫度時，應在陰涼處放置溫度計盡量離測站旁12米的地方，避免陽光的直曬、曝曬。氣壓計應該放置在同一地方而且應該水平放置，然后將數據輸入全站儀，全站儀會按照輸入的數據自動進行氣壓和氣溫的改正。此外，在山區(qū)丘陵等地形架設測站時，受山區(qū)復雜的地形條件影響，考慮到要求通視的條件?？赡軙诙钙禄蛘呤峭临|松軟的地方架設測量儀器，常常會導致由于儀器架設不穩(wěn)，發(fā)生的側翻、下沉等

40、情況。在實驗前應當充分的考察地形熟悉環(huán)境，將儀器架設在土質堅固、地形較為平坦的圖層上，并且將土層踩實，選一個人專人照看。另外，應當盡可能選擇具有自動雙周補償系統(tǒng)的全站儀這樣可以有效的避免全站儀在松軟地面的由于微小沉降造成的測量錯誤。2.測站步驟:（1）首先應先在測站上架設全站儀，量取儀器中心至地面的高度，我們稱之為儀器高；在待測點上安置標桿或站牌，量取艦標高。儀器高和艦標高應當用小剛卷尺量2次計算平均值取平均值為儀器高和艦標高，讀數精確至1mm. （2）用全站儀望遠鏡中絲對準目標，將豎盤水準管氣泡調至居中德位置，讀豎盤讀數，盤左盤右觀測完成一次稱為一測回，此為中絲法。豎直角觀測的測回數及限差規(guī)

41、定見下表：表5-4三角高程測量所用儀器項目一級導線二級導線三級導線測回數121各測回豎直角互差(秒）152525各測回指標互差（秒）1525253.三角高程測量的數據：表5-5三角高程測量所用儀器測站距離（m）儀器（m)棱鏡(m)豎直角(°”)計算角度(°”）高差（m)A207.6821.5011.590 01 220 01 22-0.082B44.551.4971.589 56 040 03 560.047C105.0191.5051.590 07 520 07 52-0.258D115.0191.5041.589 57 160 02 440.088E157.0551.4

42、871.590 00 190 00 19-0.027F93.5641.4761.589 53 560 06 040.152G77.5461.5211.589 52 470 07 130.184H68.3561.551.590 07 440 07 44-0.104I119.0291.511.589 58 100 01 500.073J124.6861.4881.590 01 520 01 52-0.08閉合差-0.0075.2 觀測結果分析經過對外業(yè)測得的數據進行內業(yè)處理得到成果如表5-6和表5-7所示：表5-6三角高程測量的數據測站距離（m）儀器高（m)棱鏡高(m)豎直角(°”)計算

43、角度(°”）高差（m)A207.6821.5011.590 01 220 01 22-0.082B44.551.4971.589 56 040 03 560.047C105.0191.5051.590 07 520 07 52-0.258D115.0191.5041.589 57 160 02 440.088E157.0551.4871.590 00 190 00 19-0.027F93.5641.4761.589 53 560 06 040.152G77.5461.5211.589 52 470 07 130.184H68.3561.551.590 07 440 07 44-0.1

44、04I119.0291.511.589 58 100 01 500.073J124.6861.4881.590 01 520 01 52-0.08閉合差-0.007表5-7水準測量的數據表 測站 點號 讀數（m) 高差（m)高差閉合差（m) 1B1.492-0.081A1.411 2C1.4890.049B1,538 續(xù)表5-7 3D1.387-0.257C1.13 4E1.3340.09D1.424 5F1.463-0.028E1.435 6 G1.5120.152F1.664 7 H1.1790.183G1.362 8I1.534-0.103H1.431 9J1.2770.072I1.349 10A1.372-0.076J1.2960.001根據對表5-6和表5-7的分析如下：本次試驗共采集10組數據，經過數據的處理和分析全部可以達到四等水準的精度要求，因此得出結論：用三鼎2全站儀進行三角高程測量可以替代四等水準測量測量（由于條件有限，本實驗只驗證了在豎直角小于1度的情況），能夠滿