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[摘要] 常用的工程测量仪器有全站仪、水准仪、经纬仪、指南针、GPS等。 操作灵活方便，可同时进行角度和距离的测量，测量结果计算得到的高差、距离、坐标增量等信息自动显示在显示屏上仪器的。 广泛应用于工程测量。 本文对全站仪三角高程测量的几种方法进行了比较分析，提出了提高全站仪三角高程测量精度的各种措施。

【关键词】全站仪三角测高精度应用

随着测量技术的飞速发展和测量仪器的更新进步，测量精度也在不断提高。 我们常用的测高方法有：水准仪、三角测高、视线测高、气压计测高、静压水准仪和GPS测高。 但是，由于测量地势和地势的特殊复杂性，原先习惯的水准仪测量方法会有很大的局限性。 因此，三角高程测量以其简单灵活、省时省力省钱、受地形条件限制小等优点，在一定范围内逐渐取代水准测量。 近年来，全站仪以其简单方便的测量手段、准确的边长测量和方便直观的计算机精确计算，成为控制测量、地形测量和工程测量的首选设备。 随着综合应用和研究的深入，全站仪在三角高程测量中的应用越来越广泛。

1. 全站仪三角高程测量方法及结果分析

利用全站仪进行精确的三角高程测量具有广泛的应用范围和应用价值。 可为交通、矿山、水利、地质灾害评估、测绘等领域提供良好的高程测量手段。 主要体现在：山区工程建设中需要更快速、准确地测量高程测量控制、地形图测量等； 更有效可行地建立矿山地面高程，特别是地处深山和极端恶劣地形条件的矿山项目测量控制网络； 更方便快捷地监测高层建筑、水利工程、地表沉降观测和边坡稳定性。

测量全站仪三角高程的主要方法有单向观测法、对向观测法、中间观测法和偏转观测法。 众所周知，三角测量高程测量的原理是根据观测到的右站到瞄准点的垂直角（或天顶距）和它们之间的水平距离，计算出该站到瞄准点的距离，用三角函数的计算公式。 身高差。 因此，全站仪三角高程测定的精度主要受限于垂直角测量精度和测距精度，还与大气折射、地球曲率等因素的影响有关。 在全站仪三角高程精度方面，以折射系数作为时间和方向的变量，根据单向观测法推导出高差和偏角计算公式和误差传播规律，反之全站仪三角高程观测法和中间观测法。 利用偏差和偏转的误差计算公式，找出误差的来源和影响，对测量精度进行评价和分析，找出每种方法的适用条件、适用范围和优缺点，以期为以后的测量工作选择更合适的测量方案。

1. 全站仪三角高程单向观测法

如图1所示，N点为测站，G点为测点位置，A为全站仪准直棱镜中心垂直角，D为测得N与G的水平距离，R为地球曲率半径，i为全站仪高度，v为棱镜高度，k为大气折射系数，c为地球曲率改正数，r为大气折射改正数，则单向观测法中N、G两点的高差h为： h=SsinA+ c-r+iv

考虑大气折射系数的变化，根据误差传播规律，计算垂直角观测影响误差、测距影响误差、大气折射系数影响误差、仪器高度和棱镜高度影响误差，这四项之和为高度差误差。 分析表明，三角高程单向观测法的误差随着测线垂直角度和水平距离的增大而增大。 当测线水平距离较大时，宜在阴天或夜间测量，以减少大气折射系数对三角高程单向观测法高差精度的影响。

2.全站仪三角高程对视观测法

逆向观察也称往返观察，其观察原理与单向观察相同。 设N为测站，G为测点位置，S1为经气象校正和投影归一化后N与G之间的斜距，D为相应测线的水平距离，A1为总准直度station 棱镜中心垂直角，i1为仪器高度，v2为棱镜高度，k为过去测量的大气折射系数，R为地球曲率半径； G为测站，N为测点位置，S2为G与N的距离 经过气象校正和投影归一化后，D2为对应测线的水平距离，A2为中心垂直角在全站仪准直棱镜中，i2为仪器高，v1为棱镜高，k2为回测大气折射系数，则N、G两点的平均高差为：

= (h1+h2) = (S1sinA1-S2sinA2+i1-i2+v1-v2)

分析表明，三角高程对向观测法的误差随着测线垂直角度和水平距离的增大而增大。 为保证目标高度一致，无需考虑棱镜高度测量误差对高差测量的影响。 观测墩强制对中，消除了仪器、棱镜对中误差的影响； 使用标称精度为1mm+lx10-6的测距仪器和0.5”的测角仪器，增加测角和测边的轮数。 提高测量精度； 为减小大气折射系数对三角高程观测法精度的影响，选择阴天或夜间气象条件相对稳定时进行测量。

三、全站仪三角高程中间观测法

如图2所示全站仪高程测量中,同时输错仪器高与棱镜高,怎么办，为测量N点与G点的高差h，将全站仪大致置于N点与G点的中间位置，S1、S2为各测点间的测线斜距N和G分别经过气象校正和投影归一化后，D1和D2为测点N和G经过气象校正和投影后的实测距离线水平距离，A1和A2为全站仪准直中心垂直角棱镜，R为地球曲率半径，i为全站仪高度，v1、v2为棱镜高度，k1、k2为大气在两个方向的折射系数，则为单向观测高度N和G两点的差h为：h=h2-h1 即

h= S2sinA2-S1sinA1+ S22cos2A2- S12cos2A1+v1-v2

从上面对全站仪三角高测量精度中值误差的计算可以明显看出，边长越短，垂直角越小，测量精度越高。 因此，应尽量用短边和小角度测量高度。 如果垂直角在±15°以内，应尽量缩短测站与测点的距离。 当单边测距不大于300m时，即使前后视距比较大，也能满足三等级别的公差要求。 全站仪尽量居中放置，视距差控制在视距的10%左右； 选择坚硬的地面作为转折点，用定心三角架支撑定心杆棱镜，在棱镜上安装靶板，使两棱镜保持同一高度，并轮流作为前镜和后镜，以及将测量段设置为偶站，以消除两棱镜高度不等引起的残余误差。

4.全站仪三角高差观测法

设S为气象校正和投影归一化后测站与测点之间的斜距，D为气象校正和投影归一化后测量线的水平距离，A为准直棱镜中心垂直角。全站仪，i为仪器高，v为棱镜高，k为大气折射率，R为地球曲率半径，则测站与被测高差点是：h=SsinA+ S22cos2A +iv

据分析，单向观测法的偏转误差主要由角度测量引起的误差构成，偏转误差随着测距边长的增加而增大，尤其是垂直角.

通过以上四种测量方法的分析可以看出，中间观测法在变镜高观测条件下，三角高程测量的精度最高，当采用对视观测法时，其精度采用中间站法时精度低，单向观测法精度最低； 中间观察法在镜高恒定的观察条件下，高差误差最小，精度最高； 单向观测法的高差误差最大，精度最低。 在所有观测条件不变的情况下，对于全站仪三角高程测量，实施有效的大气折射系数实时校正成为提高全站仪三角高程精度的关键。 根据折射率的变化特点，推导出大气折射率误差的计算公式，分析影响折射率测量精度的主要因素，取地形、时间段、温度和气压作为网络输入，折射率作为网络输出，建立大气折射率实时校正的折射率网络模型的人工神经网络。

2.结论

单向观测法误差源多、精度低； 中间观测法测高，相邻两个测点不能互相看到，灵活实用，节省大量测量时间，减轻劳动强度。 相反的观察方法误差源更少，更准确。 高的。 因此，在常用的三角高程测量方法中，当两点不够明显时，可采用中间观测法； 当需要更高精度的三角高程测量时，最好采用对向观测法。

参考：

蒋司仪，裴德熙。 全站仪三角高程测量新方法[J]. 中国矿业全站仪高程测量中,同时输错仪器高与棱镜高,怎么办，2006，（11）