8公路勘测中三角高程的精度分析.doc

八、三角高程的精度分析在进行几何水准测量确有困难的山岳地带以及沼泽、水网地区，四等水准路线或支线，可用电磁波测距高程导线(以下简称高程导线)进行测量。一、一般规定1、施测高程导线前，应沿路线选定测站，视线长度一般不大于700m，最长不得超过1km，视线垂直角不得超过15，视线高度和离开障碍物的距离不得小于1.5m。2、高程导线可布置为每一照准点安置仪器进行对向观测(以下简称每点设站)的路线；也可布置为每隔一照准点安置仪器(以下简称隔点设站)的路线。隔点设站时，应采用单程双测法，即每站变换仪器高度或位置作两次观测，前后视线长度之差不得超过100m。3、应在成像清晰、信号稳定时进行斜距和垂直角的观测，并遵守下列要求：a. 斜距观测两测回(每测回照准一次，读数四次)，各次读数互差和测回中数之间的互差为10mm和15mm，每站需量取气温、气压值；b. 垂直角观测采用中丝法观测四个测回，测回差和指标差互差，均不得超过5；c. 仪器高、觇牌高应在测前测后用经过检验的量杆各量测一次，两次互差不得超过2mm。4、当水准点或其他高程点无法设置测站时，可用几何水准方法引测至合适的高程点后，再按高程导线施测。三角高程技术要求等级仪器型号测回数较差对向观测高差较差（mm）闭合差（mm）边长观测次数指标差测回较差四等DJ237740D20D往返各一次五等DJ22101060D30D往一次对向观测高差之差应满足下式要求0.1*S*10-8 S：测距边斜距计算对向观测高差之差时应考虑球气差的影响。球气差：当测距大于300米时，应考虑地球曲率和大气折光的合成影响，叫球气差 C=0.43*D3/R二、大气折光系数K的确定提高三角高程测量精度的最大障碍是大气折光问题，由于大气折光受所在地区高程、气象、季节、时间等因素影响，K值难以精确确定，因此，在测量中，通常是根据当地观测条件取一平均值。根据目前研究资料表明：K值在晴朗的白天取0.13-0.15；阴天的白天及夜间取0.16-0.20；晴朗的夜间取0.26-0.30为宜。三、观测方法1、观测方法如图所示，A、B为两三角点，在A点安置仪器，在B点安置反射镜，量取仪器高和目标高。应在观测前后各量取两次至1毫米取平均值。步骤如下：1.1盘左照准B点反射镜。1.2测距并读取竖直读盘读数。1.3倒转望远镜，盘右照准B点测距、读取竖直角。1.4以上完成一个测回的读数，根据需要一般测2-3个测回。AB大地水准面DHAhABHBDtanvi2、高差计算HB=HA+D*tag+i-v四、误差分析1、三角高程测量受竖直角观测误差、测距误差、仪器高与目标高量测误差的影响，其中竖直角观测误差影响最大，因此，在观测中应采取适当的措施提高竖直角观测精度，如采用三丝法、增加测回数及改善照准目标等。2、边长越长，测定高差的精度越低。高差中误差大概和边长成正比关系，故以短边传递高程较为有利。3、在单向观测中，大气折光系数的影响与边长的平方成正比，故以短边传递高程较为有利；对向观测可有效的消除此影响。4、量取仪器高和目标高所产生的误差直接影响高差职，因此，应认真仔细地量取，并采取有效的措施和方法。5、对向观测可有效地消除地球曲率的影响。五、精度分析1、为了有一个定量概念，我们取规范中规定的极限值s=700（斜距）m， =15，测距仪标称精度为3mm+2ppm*D，测角标称精度为2（一测回方向中误差，是仪器标称精度不是测角的精度）。11、测距误差的影响取ms=（3+2*0.7）=4.4mm sin*ms=sin15*4.4=1.1mm 由于规范规定竖直角一般不超过15，这样sin值较小，可以认为测距误差对高程误差影响比较小。1.2、测角误差影响规范规定三角高程测量时，竖直角应观测4个测回，角度测量误差m=（/）*2=1.5则测角引起的高差误差为：（S*cos/）*ms=（700*1000*cos15）/206264.806）*1.5=3.9mm可以看出，竖直角观测所引起的误差量是比较显著的，而且它与距离成正比，因此，实测过程中应特别注意竖直角的测量精度。1.3、大气折光系数误差影响根据有关资料，大气折光系数可取k=0.14,中误差可取 m=0.25,该项误差为：（Scos）/2R）ms*=(700*1000*cos15）*0.25）/(2*6369000000)=8.97mm可见该项误差的影响是最大的，与距离的平方成正比。1.4、测量仪高引起的误差测量仪高引起的误差一般可取m=2mm1.5、棱镜高度引起的误差 棱镜高度引起的误差可取m=2mm 根据以上各分项误差的计算结果代入（2）式可得： m=1.1+3.9+8.97+2+2=104.88 即m=10.2mm2、对向观测法 每站设点进行对向观测，取两个单向观测值的平均值作为最后高差，这种计算法对于公路高程控制测量可以认为地球曲率影响(S*cos)/2R和大气折光影响-k(S*cos)/2R)已经消除了。 高差计算公式为: H=(h+(-h)/2 式中: h=S*sin+i- h=S*sin+i- 参考单向观测计算方法可得: m=m=(1.1+3.9+2+2)=4.9mm 则对向观测的高差中误差为： m=(4.9/)=3.5mm3、结束语 在公路勘测中，我们可以把水准点间距控制在700m以内。假如我们的路线长度为30km，根据公路勘测规范规定，四、五等水准测量要求每公里高差中误差不大于10mm和16mm，那么30km的高差中误差不应大于10=54.8mm和16=78.6mm。采用三角高程测量，30km约需设50个测站，每站中误差对于对向观测法和单向观测法根据上述分析分别以5mm和11.5mm计，则对向观测法和单向观测法三角高程的高差中误差分别为5=35.4mm和11.5=81.4mm，可见，单向观测法不能达到五等水准测量的精度要求（但在短距离用单向观测法施工放样还是可满足精度要