精密三角高程測(cè)量第一頁，共46頁。常規(guī)高程測(cè)量方法

幾何水準(zhǔn)測(cè)量目前仍是高程測(cè)量的主要方法，測(cè)量精度高、操作簡(jiǎn)單是這種方法的優(yōu)勢(shì)。但視線短、速度慢、勞動(dòng)強(qiáng)度大。三角高程測(cè)量的精度主要受高度角觀測(cè)精度的限制和大氣折光的影響，限制了三角高程測(cè)量的應(yīng)用。但可在較長(zhǎng)的距離上測(cè)量。因此，測(cè)量人員一直在研究，提高三角高程測(cè)量的精度，在一定的精度范圍內(nèi)，代替幾何水準(zhǔn)測(cè)量。第二頁，共46頁。精密三角高程測(cè)量的發(fā)展

隨著全站儀的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外廣泛開展了EDM三角高程測(cè)量的研究，并取得很大的進(jìn)展。這些研究表明，三角高程測(cè)量可以代替四等水準(zhǔn)測(cè)量，也有的認(rèn)為邊EDM

三角高程測(cè)量已接近或已達(dá)到二等水準(zhǔn)測(cè)量要求，也有的認(rèn)為EDM三角高程測(cè)量可以達(dá)到更高的精度。第三頁，共46頁。短距離單向三角高程計(jì)算公式同理第四頁，共46頁。短距離雙向三角高程計(jì)算公式第五頁，共46頁。長(zhǎng)距離三角高程測(cè)量計(jì)算公式

點(diǎn)P1

觀測(cè)目標(biāo)P2

，相對(duì)于參考橢球面的大地高為h1

和h2

，Z為大地天頂距。視線兩端點(diǎn)在橢球上的投影以m和

n表示。橢球中心

O，旋轉(zhuǎn)軸通過極P。b橢球法線端點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)軸上的位置以

n1和n2

表示，而mP和nP是子午線。第六頁，共46頁。大地天頂距計(jì)算大地高高差公式單向觀測(cè)高差的計(jì)算公式同樣反向觀測(cè)對(duì)向觀測(cè)，取之差的平均值第七頁，共46頁。長(zhǎng)距離三角高程測(cè)量計(jì)算公式經(jīng)以足夠的精度進(jìn)行變換后，得由大地天頂距變換為觀測(cè)天頂距，并顧及大氣垂直折光對(duì)觀測(cè)天頂距的影響，有第八頁，共46頁。三角高程測(cè)量計(jì)算公式考慮儀器高和目標(biāo)高，則有第九頁，共46頁。正常高的確定

前5項(xiàng)相當(dāng)于應(yīng)用幾何水準(zhǔn)所得的高差（正高高差），最后項(xiàng)為正常高改正。第十頁，共46頁。大氣垂直折光的影響

第四項(xiàng)是大氣垂直折光的影響，當(dāng)同時(shí)對(duì)向進(jìn)行天頂距觀測(cè)時(shí)，這時(shí)可認(rèn)為對(duì)向觀測(cè)的高差受大氣垂直折光的影響很小或不受大氣垂直折光的影響。第十一頁，共46頁。垂線偏差影響和歸算為正高高差

第五項(xiàng)是垂線偏差影響，在雙向三角高程測(cè)量時(shí)，當(dāng)沿視線方向的垂線偏差隨距離而均勻變化，這時(shí)可認(rèn)為對(duì)向觀測(cè)的高差受垂線偏差影響很小或不受垂線偏差影響。而且得出的就是正高高差。

第十二頁，共46頁。正常高改正

計(jì)算正高改正時(shí)，可將水準(zhǔn)路線按其中高程有急劇變化的點(diǎn)分為數(shù)段，分別求各，一般可在地圖上量取，以分為單位。再求各段的平均高程H。當(dāng)水準(zhǔn)路線沿緯圈布置時(shí)，正高改正等于零，沿子午圈布置時(shí)，正高改正為最大。第十三頁，共46頁。精密三角高程測(cè)量的可能

自動(dòng)照準(zhǔn)的高精度全站儀的儀器精度可以滿足三角高程測(cè)量代替二等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)儀器同時(shí)對(duì)向觀測(cè)，有利于削減大氣垂直折光影響。在一個(gè)測(cè)段上對(duì)向觀測(cè)的邊為偶數(shù)條邊，避免量取儀器高和覘標(biāo)高。限制觀測(cè)邊的長(zhǎng)度和高度角，以減少大氣垂直折光和相對(duì)垂線偏差的影響。第十四頁，共46頁。高精度智能全站儀LeicaTC2003A

LeicaTCA1201

TopconGTS901A

TrimbleS6

第十五頁，共46頁。高度角測(cè)量對(duì)三角高程的影響第十六頁，共46頁。測(cè)距對(duì)對(duì)三角高程的影響第十七頁，共46頁。三角高程測(cè)量實(shí)施

精密三角高程測(cè)量按三角高程測(cè)量基本原理，采用兩臺(tái)自動(dòng)照準(zhǔn)的高精度全站儀，經(jīng)改裝后，照準(zhǔn)棱鏡固定在全站儀的把手上。進(jìn)行同時(shí)對(duì)向觀測(cè)，可基本消除或大大消弱大氣垂直折光的影響。在一個(gè)測(cè)段上對(duì)向觀測(cè)的邊為偶數(shù)條邊，同時(shí)在測(cè)段的起末水準(zhǔn)點(diǎn)上立高度不變的同一棱鏡桿，這樣可完全避免量取儀器高和覘標(biāo)高。限制觀測(cè)邊的長(zhǎng)度和高度角，以減少相對(duì)垂線偏差的影響。第十八頁，共46頁。儀器改裝第十九頁，共46頁。高、低棱鏡常數(shù)測(cè)定

在平地相隔20米左右，分別架設(shè)全站儀和高低棱鏡，全站儀直接設(shè)置測(cè)定高差。先測(cè)定低棱鏡高差，讀10次取平均值。再測(cè)定高棱鏡高差，讀10次取平均值。將高棱鏡高差減去低棱鏡高差，即得高、低棱鏡常數(shù)。同樣方法測(cè)定另一高、低棱鏡常數(shù)。高、低棱鏡常數(shù)用于檢查測(cè)站高差。第二十頁，共46頁。起、末水準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)方法在測(cè)段水準(zhǔn)點(diǎn)附近（一般在20米以內(nèi)，并要求起、末點(diǎn)大致相等）架設(shè)全站儀，在水準(zhǔn)點(diǎn)上架設(shè)棱鏡桿（起、末點(diǎn)為同一根桿，長(zhǎng)度不變），進(jìn)行距離和高度角觀測(cè)。低棱鏡兩測(cè)回，高棱鏡兩測(cè)回。觀測(cè)時(shí)各站上要在觀測(cè)前測(cè)定溫度和氣壓，在全站儀上設(shè)置，以便對(duì)邊長(zhǎng)進(jìn)行改正。第二十一頁，共46頁。觀測(cè)第二十二頁，共46頁。觀測(cè)第二十三頁，共46頁。觀測(cè)第二十四頁，共46頁。大瑤山三角高程觀測(cè)路線第二十五頁，共46頁。大瑤山三角高程觀測(cè)路線第二十六頁，共46頁。大瑤山三角高程觀測(cè)路線第二十七頁，共46頁。對(duì)向觀測(cè)方法按儀器前進(jìn)方向，先進(jìn)行后測(cè)站觀測(cè)，再進(jìn)行前測(cè)站觀測(cè)。每個(gè)測(cè)段進(jìn)行單棱鏡往返測(cè)或高低雙棱鏡觀測(cè)，高低雙棱鏡觀測(cè)順序?yàn)椋汉蟮?，前低，前高，后高。支線測(cè)段進(jìn)行單棱鏡往返測(cè)。一條邊觀測(cè)結(jié)束后，進(jìn)行下條邊觀測(cè)，這時(shí)特別要注意，前站儀器不動(dòng)，為下條邊的后站，原后儀器遷至前面，為下條邊的前站，在一個(gè)測(cè)段上對(duì)向觀測(cè)的邊為偶數(shù)條邊。第二十八頁，共46頁。觀測(cè)順序第二十九頁，共46頁。觀測(cè)測(cè)回?cái)?shù)（二等）對(duì)邊觀測(cè)邊長(zhǎng)一般在200～500米，丘陵地區(qū)、山地最長(zhǎng)為1000米。豎角一般不超過10度。儀器架設(shè)要選擇堅(jiān)實(shí)的地面，并踩穩(wěn)腳架。觀測(cè)邊長(zhǎng)在100米以內(nèi)測(cè)2測(cè)回，100～500米測(cè)4測(cè)回，500～800米測(cè)6測(cè)回，800～1000米測(cè)8測(cè)回。第三十頁，共46頁。觀測(cè)測(cè)回?cái)?shù)（三等）對(duì)邊觀測(cè)邊長(zhǎng)一般在200～500米，丘陵地區(qū)、山地最長(zhǎng)為1000米。豎角一般不超過10度。觀測(cè)邊長(zhǎng)在200米以內(nèi)測(cè)2測(cè)回，200～700米測(cè)4測(cè)回，700～1000米測(cè)6測(cè)回。第三十一頁，共46頁。觀測(cè)限差各測(cè)回垂直角和指標(biāo)差不超過5秒，距離不超過3毫米。測(cè)段往返測(cè)高差不符值不超出

毫米，雙棱鏡觀測(cè)時(shí)按高低棱鏡觀測(cè)值分別計(jì)算高差，不符值不超出

毫米，并在測(cè)站上要檢核高低棱鏡觀測(cè)高差之差。第三十二頁，共46頁。觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)在有太陽的中午前、后一段時(shí)間，望遠(yuǎn)鏡成象受大氣湍流影響而跳動(dòng)，嚴(yán)重影響觀測(cè)高度角的精度。最好不要觀測(cè)或者是縮短觀測(cè)邊長(zhǎng)。精密三角高程測(cè)量，觀測(cè)時(shí)間的選擇取決于成像是否穩(wěn)定。但在日出、日落時(shí)，大氣垂

直折光系數(shù)變化較大，不宜進(jìn)行長(zhǎng)邊觀測(cè)。第三十三頁，共46頁。觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)自動(dòng)照準(zhǔn)觀測(cè)，視場(chǎng)內(nèi)不能有草、樹葉、電線在棱鏡前。視線不能通過煙火上空，不能穿過飄動(dòng)的霧團(tuán)。對(duì)向觀測(cè)時(shí)，如一站觀測(cè)時(shí)間過長(zhǎng)，應(yīng)重測(cè)對(duì)向觀測(cè)。測(cè)段起、末水準(zhǔn)點(diǎn)上，對(duì)中桿要放穩(wěn)。全站儀要架穩(wěn)。選擇好測(cè)站位置。第三十四頁，共46頁。電子記錄打開項(xiàng)目測(cè)段記錄觀

測(cè)重新通過查看觀測(cè)創(chuàng)建項(xiàng)目高低棱鏡第三十五頁，共46頁。電子記錄創(chuàng)建項(xiàng)目：（1800條記錄）項(xiàng)目名、選等級(jí)（二等,三等）、觀測(cè)員

測(cè)段記錄：測(cè)段號(hào)、起點(diǎn)名、末點(diǎn)名選線路方向（往測(cè),返測(cè),單程高低棱鏡）第三十六頁，共46頁。電子記錄觀

測(cè)：重新通過：選擇（起點(diǎn)觀測(cè)，對(duì)邊觀測(cè)，末點(diǎn)觀測(cè)）選擇觀測(cè)目標(biāo)（前、后、高、低棱鏡）（顯示：觀測(cè)通過、斜距、平距、高度角、高差）查看觀測(cè)：（測(cè)段號(hào)）（顯示：斜距，平距，高度角，高差）

高低棱鏡：（本高低差，對(duì)高低差）第三十七頁，共46頁。測(cè)段高差計(jì)算從電子手簿導(dǎo)出觀測(cè)觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換高差計(jì)算第三十八頁，共46頁。測(cè)段觀測(cè)記錄第三十九頁，共46頁。測(cè)段高差計(jì)算分別計(jì)算高、低棱鏡的觀測(cè)高差對(duì)同一條邊，取對(duì)向觀測(cè)高差的平均值按觀測(cè)前進(jìn)方向?qū)⒏鬟吀卟钕嗉?，得測(cè)段低棱鏡、高棱鏡的觀測(cè)高差。比較低棱鏡、高棱鏡的觀測(cè)高差，取高差的平均值。第四十頁，共46頁。生產(chǎn)成果

武廣鐵路客運(yùn)專線從長(zhǎng)沙南到韶關(guān)，主要采用三角高程測(cè)量代替二等水準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)量線路的長(zhǎng)度超過400公里，所經(jīng)過的地區(qū)是丘陵和山區(qū)，多處跨越江河，測(cè)量條件較復(fù)雜。這種情況下，測(cè)量成果能達(dá)到二等水準(zhǔn)測(cè)量精度。經(jīng)施工單位二等水準(zhǔn)測(cè)量復(fù)測(cè)，符合要求。按較差統(tǒng)計(jì)計(jì)算的每公里測(cè)量的全中誤差為1.9mm。因此，可以說明所采用的三角高程測(cè)量方法代替二等水準(zhǔn)測(cè)量是確實(shí)可行的