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（江苏省睢宁县经济开发区管理委员会江苏睢宁221200）
摘 要：本次实验场地是从睢宁县职业教育中心一食堂旁的已知点K004点开始沿篮球操场、工程学院和田径操场最后回到K004点,通过对这圈高低起伏的路段进行三角高程测量和三等水准测量,再对这两种外业测量数据分析比较,结合精密三角高程测量的精度分析,最终获得结论：认为在一定的观测条件下,精密三角高程测量代替三等水准测量是可行的,值得进一步研究.
关 键 词：精密三角高程测量；限差；三等水准测量
1绪论
1.1概述
水准测量目前仍是高程测量的最常用方法,测量精度高、操作便捷是这种方法的优势.但水准测量外业工作量大,且受地形起伏的限制,视线短,施测速度较慢.而精密三角高程测量是一种精度较高的高程测量方法,它不受地形起伏的限制,在进行几何水准测量非常困难的复杂地形或山区,三角高程测量发挥了很大优势,解决了几何水准测量难以解决的高程传递问题,从而能够顺利地完成测量任务并达到较高的精度要求.此外精密三角高程测量施测速度较快,使用灵活,还能节省人力和财力,在一些大型工程项目施工、工业设备安装等高精度测量中得到广泛应用.
1.2实验方案
本论文对精密三角高程测量和三等水准测量的精度进行了研究.利用全站仪和水准仪从睢宁县职业教育中心一食堂旁的已知点K004点开始沿篮球操场、体育馆和田径操场最后再回到K004点（详见图1）这圈高低起伏的路段进行三角高程测量和三等水准测量,获取两种测量方法的高差外业数据,经内业处理结束后,对两种方法的测量精度进行比较,最后通过分析比较获得结论.本课题的主要工作包括以下几点：（1）三等水准测量和三角高程测量概述（2）三等水准和三角高程的外业测量（3）数据内业处理和分析论证.
2三等水准测量
2.1三等水准测量的精度要求
中丝读数法基、辅分划读数的差为2m；基、辅分划所测高差的差为3m.
后前视距差为3m,后前视距差累计为6m.
测段、路线往返测高差不符值为,测段、路线的左右路线高差不符值为,环线闭合差：平原为,山区为,检测已测测段高差的差为.（K：测段的长度km；L：附合路线长度km；R检测测段长度km.）
2.2三等水准测量方法
三等水准测量采用中丝读数法,每测站读数顺序为后视标尺黑面、前视标尺黑面、前视标尺红面、后视标尺红面.以此次实验为例如图1所示,采用逆时针方向以K004号点为起始点,一测站的操作程序是：首先在K004号点放水准尺（由于是已知高程点,故不需放置尺垫）,在K004号与3号点之间架设水准仪并整平（由于视距和高差的原因,一测段的距离不宜放的太远）,对准后视K004号点读取标尺黑面上、下、中三丝读数,然后照准前视标尺黑面,读数方法与前者相同,然后再将前视标尺转至红面,用同样的方法只读取中丝,最后同样的方法照准后视标尺的红面并读取中丝,记录完毕后一测站测量结束.再按顺序将仪器迁至下一站,开始下一测段,直至最终回到K004号点闭合完成测量.
3三角高程测量
3.1三角高程测量的精度要求
对边观测边长一般在200～500米,丘陵地区、山地最长为1000米.竖角一般不超过10度.
观测边长在200米以内测2测回,200～700米测4测回,700～1000米测6测回
竖直角应观测三测回,光学测微器两次读数不应大于3″,竖直角测回差和指标差均不应大于7″.
架设好仪器后,量取仪器高与棱镜高,读数至毫米位,两次量取读数应小于1厘米,然后取两者的平均值.
3.2三角高程测量过程中采取的保证精度的措施
3.3.1三角高程测量计算高差的公式：
（注：：A、B两站间的高差；D：两测站之间水平距离；：棱镜仪器高；
：两测站之间竖直角；：全站仪仪器高；：两测站之间斜距；
：B点高程；：A点高程p、f：球气差）
从以上的公式可知,在实际测量工作中影响三角高程测量的因素通常是测站上观测目标的竖直角a、水平距离D、量取的仪器高i、目标高以及球气差p、f,本次实验中我采用的是后者：通过水平距离和竖直角来计算高差.为了提高所测高差的精度,通常都取两点之间的对象观测平均值h平等于（（D1×tana1+i1-1+p1+f1）-（D2×tana2+i2-2+p2+f2））/2,这次实验中的水平距离D较短,所以在计算高差时对于球气差的影响可以不用考虑,（但在测量过程中应该尽量避免在中午或者较差的自然环境中进行三角高程测量）.故求取高差的平均值为：h平等于（D1×tana1-D2×tana2+i1-i2-1+2）/2.下面重点对影响高差h精度的测距边D、竖直角a、仪器高i和目标棱镜高进行分析.
3.3.2水平距离D精度分析
本次实验中对水平距离D的观测采用的是多测回对向观测,往测时盘左观测读取距离四次,盘右观测时读取距离四次,在迁站后返测时同样盘左盘右各读取距离四次（测距精度能够达到毫米级,对向观测的D边也相差毫米级）,然后在内业数据整理时,对同一测段上的多次距离读数取平均值,这样所测的水平距离的精度就会大大地提高.
3.3.3a竖直角精度分析
对竖直角的观测采用了中丝法观测读数,读取角度方法与水平距离观测方法大体一致,在一测段上往测时盘左盘右各读取竖直角三次,返测时同样盘左盘右各读取三次,内业处理时对同一测段上读取的竖直角取平均值.
按照国家三、四等水准测量规范中要求,三等水准测量,环线闭合差为±12mm,从表3的数据中可以看出四条边两种方法测量的高差闭合差均在限差范围之内,满足了测量的精度要求,所以用三角高程测量代替三等水准测量在理论上和实践中是完全可行的.但通过两种测量方法的高差之差也可从中发现,随着距离的加长,测量的精度也随着降低,所以精密三角高程测量要代替三等水准测量,其测量距离不能过长,只有在一定的距离范围之内三角高程测量才能实现替代.
4总结
通过这个课题的研究可以发现进行短距离的高程测量时,三角高程测量满足了三等水准测量的精度要求,是可以实现替代的,这一研究有着现实的意义,这大大减轻了水准测量的工作量,提高了工作效率.
但本次实验仍然有不足之处,测量的精度和方法仍然有待提高和完善：比如在量取仪器高度、读取角度等等存在一定的误差,需要更加精细的获取方法和更为缜密的操作流程,但总体上来说这次实验我们完成了当初的设想,验证了所提出的理论.同时得益于这次实验使我对水准仪、全站仪的使用和高程的测量方法有了更加深入的了解和认识,锻炼且丰富了我的仪器操作技能和处理测量过程中出现问题的能力,为我以后从事测绘工作提供了宝贵的经验.