全站儀三角高程測(cè)量精度分析報(bào)告

1、全站儀三角高程測(cè)量精度分析作者修濤容摘要全站儀三角高程測(cè)量具有效率高，實(shí)施靈活等優(yōu)點(diǎn)。全站儀三角高程測(cè)量可以代替水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行高程控制，主要有對(duì)向觀(guān)測(cè)法和中間觀(guān)測(cè)法。在這兩種方法中，前者將大氣折光系數(shù)作為常數(shù)考慮，認(rèn)為各個(gè)方向的折光系數(shù)相同，這與實(shí)際的情況有出入。而中間觀(guān)測(cè)法則將大氣折光系數(shù)作為變量處理，并加以改正。經(jīng)研究并通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，在觀(guān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正的條件下，全站儀三角高程測(cè)量完全能達(dá)到三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求，同時(shí)可借助Excel強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，使觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理更為方便快捷1。文章根據(jù)三角高程測(cè)量原理及誤差傳播定律，對(duì)全站儀三角高程測(cè)量在測(cè)量中的應(yīng)用及精度進(jìn)行了探討。對(duì)三角高程測(cè)量

2、的不同方法進(jìn)行了對(duì)比、分析總結(jié)。通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)全站儀水準(zhǔn)法三角高程測(cè)量進(jìn)行了精度分析。關(guān)鍵詞全站儀；三角高程測(cè)量；精度分析TotalStationtrigonometriclevelingaccuracyanalysisAbstractTotalStationtrigonometriclevelingwithhighefficiency,theimplementationoftheadvantagesofflexible.TotalStationtrigonometriclevelingcanreplacethestandardofmeasurementforelevationcontrol,m

3、ainlyontheobservationmethodtotheobservationalmethodandintermediate.Inbothmethods,theformertakeintoaccountatmosphericrefractioncoefficientasaconstant,thattherefractioncoefficientineachdirection,thisdiscrepancywiththeactualsituation.Whiletheruleofthemiddleobservationofatmosphericrefractioncoefficienta

4、savariableprocessingandcorrection.Researchandverifythroughpractice,TotalStationtrigonometriclevelingobservationsamendmentcanfullymeettheaccuracyrequirementsofthethirdandfourthlevelmeasurement,CantakeadvantageofExcel'spowerfuldataprocessingcapabilities,moreconvenienttomaketheprocessingofobservati

5、onaldata.Articlebasedontrigonometriclevelingprincipleandlawoferrorpropagation,TotalStationtrigonometriclevelingapplicationandaccuracyinthemeasurementarediscussed.Differentmethodsofmeasurementfortriangulationwerecompared,analyzedandsummarized.TrigonometriclevelingTotalStationStandardstest,measurement

6、accuracyanalysis.KeywordsElectronicTotalStation;trigonometricleveling;accuracyanalysis摘要錯(cuò)誤味定義書(shū)簽。Abstract錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。第一章全站儀11.1 全站儀的介紹1.1.1.1 全站儀的工作原理1.1.1.2 全站儀的發(fā)展和簡(jiǎn)史1.1.1.3 全站儀的分類(lèi)1.1.1.4 全站儀的結(jié)構(gòu)2.1.1.5 全站儀的主要特點(diǎn)3.1.1.6 全站儀操作注意事項(xiàng)4.1.2 全站儀的主要功能5.1.2.1 水平角測(cè)量5.1.2.2 距離測(cè)量5.1.2.3 坐標(biāo)測(cè)量5.1.2.4 全站儀的數(shù)據(jù)通訊5.1.3 全站儀

7、的檢驗(yàn)6.1.3.1 全站儀整平以及氣泡校正6.1.3.2 垂直度盤(pán)安裝過(guò)程中的誤差分析及其校正61.3.3 檢驗(yàn)7.第二章全站儀三角高程測(cè)量的原理8.2.1 三角高程測(cè)量定義8.2.2 三角高程測(cè)量基本原理8.2.3 全站儀三角高程測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)8.第三章全站儀三角高程測(cè)量方法1.03.1 三角高程測(cè)量的傳統(tǒng)方法103.2 單向精密三角高程測(cè)量方法1.13.3 全站儀對(duì)邊測(cè)量三角高程測(cè)量法1.13.4 全站儀水準(zhǔn)法三角高程測(cè)量1.33.5 對(duì)向觀(guān)測(cè)法1.33.6 中間觀(guān)測(cè)法14第四章全站儀三角高程測(cè)量精度分析174.1 全站儀三角高程測(cè)量精度分析174.1.1 大氣對(duì)光電測(cè)距精度的影響1.7

8、4.1.2 削減大氣對(duì)測(cè)距精度影響的途徑184.1.3 光電測(cè)距的最佳觀(guān)測(cè)時(shí)間1.84.1.4 根據(jù)大氣模型進(jìn)行修正1.84.2 不同觀(guān)測(cè)方法誤差的共同點(diǎn)1.84.3 提高全站儀三角高程測(cè)量精度的措施1.9第五章全站儀三角高程測(cè)量的應(yīng)用實(shí)例205.1 工程概況205.2 準(zhǔn)備工作205.3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及注意事項(xiàng)215.4 業(yè)整理計(jì)算分析215.4.1 求K值2.15.5 技術(shù)小結(jié)225.5.1 對(duì)三角高程的誤差、精度進(jìn)行分析225.5.2 做好測(cè)量前準(zhǔn)備工作225.5.3 工程總結(jié)22第六章結(jié)語(yǔ)23第一章全站儀1.1 全站儀的介紹全站儀，即全站型電子速測(cè)儀（ElectronicTotalStat

9、ion）0是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱(chēng)之為全站儀。1.1.1 全站儀的工作原理全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測(cè)角儀器，與光學(xué)經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤(pán)換為光電掃描度盤(pán)，將人工光學(xué)測(cè)微讀數(shù)代之以自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù)，使測(cè)角操作簡(jiǎn)單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進(jìn)一步提高了測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化程度。1.1.2 全站儀的發(fā)展和簡(jiǎn)史全站儀的發(fā)展經(jīng)歷了從組合式即光電測(cè)距儀與光學(xué)經(jīng)緯儀組合，或光電測(cè)距儀與電子經(jīng)

10、緯儀組合，到整體式即將光電測(cè)距儀的光波發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合為同軸的整體式全站儀等幾個(gè)階段。隨著電子測(cè)距技術(shù)的出現(xiàn)，大大地推動(dòng)了速測(cè)儀的發(fā)展。用電磁波測(cè)距儀代替光學(xué)視距經(jīng)緯儀，使得測(cè)程更大、測(cè)量時(shí)間更短、精度更高。人們將距離由電磁波測(cè)距儀測(cè)定的速測(cè)儀籠統(tǒng)地稱(chēng)之為“電子速測(cè)儀”（ElectronicTachymete。全站型電子速測(cè)儀則是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等組成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果能自動(dòng)顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測(cè)量?jī)x器。由于全站型電子速測(cè)儀較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和處理過(guò)程的電子化和一體化，所以人們也通常稱(chēng)之為全站型電子速測(cè)儀或簡(jiǎn)稱(chēng)全站儀。

11、1.1.3 全站儀的分類(lèi)全站儀采用了光電掃描測(cè)角系統(tǒng)，其類(lèi)型主要有：編碼盤(pán)測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤(pán)測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)（光柵盤(pán)）測(cè)角系統(tǒng)等三種。全站儀按其外觀(guān)結(jié)構(gòu)可分為兩類(lèi)：（1）積木型（Modular,又稱(chēng)組合型）早期的全站儀，大都是積木型結(jié)構(gòu)，即電子速測(cè)儀、電子經(jīng)緯儀、電子記錄器各是一個(gè)整體，可以分離使用，也可以通過(guò)電纜或接口把它們組合起來(lái)，形成完整的全站儀.(2)整體性(Integral)隨著電子測(cè)距儀進(jìn)一步的輕巧化，現(xiàn)代的全站儀大都把測(cè)距，測(cè)角和記錄單元在光學(xué)、機(jī)械等方面設(shè)計(jì)成一個(gè)不可分割的整體，其中測(cè)距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸為同軸結(jié)構(gòu)。全站儀按測(cè)量功能分類(lèi)，可分成四類(lèi)：(1)經(jīng)典型全站儀

12、(Classicaltotalstation)經(jīng)典型全站儀也稱(chēng)為常規(guī)全站儀，它具備全站儀電子測(cè)角、電子測(cè)距和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄等基本功能，有的還可以運(yùn)行廠(chǎng)家或用戶(hù)自主開(kāi)發(fā)的機(jī)載測(cè)量程序。(2)機(jī)動(dòng)型全站儀(Motorizedtotalstation)在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進(jìn)電機(jī)，可自動(dòng)驅(qū)動(dòng)全站儀照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算機(jī)的在線(xiàn)控制下，機(jī)動(dòng)型系列全站儀可按計(jì)算機(jī)給定的方向值自動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo)，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)正、倒鏡測(cè)量。(3)無(wú)合作目標(biāo)性全站儀(Reflectorlesstotalstation)無(wú)合作目標(biāo)型全站儀是指在無(wú)反射棱鏡的條件下，可對(duì)一般的目標(biāo)直接測(cè)距的全站儀。因此，對(duì)不便安置反射棱鏡的

13、目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，無(wú)合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢(shì)。(4)智能型全站儀(Robotictotalstation)在機(jī)動(dòng)化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)的新功能，因此在自動(dòng)化的進(jìn)程中，全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷，實(shí)現(xiàn)了全站儀的智能化C1.1.4 全站儀的結(jié)構(gòu)全站儀幾乎可以用在所有的測(cè)量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤(pán)等組成。(1)同軸望遠(yuǎn)鏡全站儀的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了視準(zhǔn)軸、測(cè)距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是：在望遠(yuǎn)物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的多功能,即既可瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使之成像于十字絲

14、分劃板，進(jìn)行角度測(cè)量。同時(shí)其測(cè)距部分的外光路系統(tǒng)又能使測(cè)距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后，經(jīng)同路徑反射回來(lái)，再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收；為測(cè)距需要在儀器部另設(shè)一光路系統(tǒng)，通過(guò)分光棱鏡系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳送給光電二極管接收，進(jìn)行而由、外光路調(diào)制光的相位差間接計(jì)算光的傳播時(shí)間，計(jì)算實(shí)測(cè)距離。(2)雙軸自動(dòng)補(bǔ)償雙軸自動(dòng)補(bǔ)償?shù)乃捎玫臉?gòu)造(現(xiàn)有水平，包括Top-con,Trimble):使用一水泡(該水泡不是從外部可以看到的，與檢驗(yàn)校正中所描述的不是一個(gè)水泡)來(lái)標(biāo)定絕對(duì)水平面，該水泡是中間填充液體，兩端是氣體。在水泡的上部?jī)蓚?cè)各放置一發(fā)光

15、二極管，而在水泡的下部?jī)蓚?cè)各放置一光電管，用一接收發(fā)光二極管透過(guò)水泡發(fā)出的光。而后，通過(guò)運(yùn)算電路比較兩二極管獲得的光的強(qiáng)度。當(dāng)在初始位置，即絕對(duì)水平時(shí)，將運(yùn)算值置零。當(dāng)作業(yè)中全站儀器傾斜時(shí)，運(yùn)算電路實(shí)時(shí)計(jì)算出光強(qiáng)的差值，從而換算成傾斜的位移，將此信息傳達(dá)給控制系統(tǒng)，以決定自動(dòng)補(bǔ)償?shù)闹怠Ｗ詣?dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞匠跤晌⑻幚砥饔?jì)算后修正輸出，從而使軸時(shí)刻保證絕對(duì)水平。(3)鍵盤(pán)鍵盤(pán)是全站儀在測(cè)量時(shí)輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件，全站型儀器的鍵盤(pán)和顯示屏均為雙面式，便于正、倒鏡作業(yè)時(shí)操作。(4)存儲(chǔ)器全站儀存儲(chǔ)器的作用是將實(shí)時(shí)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計(jì)算機(jī)等中，供進(jìn)一步的處理或利用，全站儀的

16、存儲(chǔ)器有存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)卡兩種。(5)通訊接口全站儀可以通過(guò)RS-232C通訊接口和通訊電纜將存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，或?qū)⒂?jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀，實(shí)現(xiàn)雙向信息傳輸。1.1.5 全站儀的主要特點(diǎn)全站儀的主要特點(diǎn)如下：(1)電腦操作系統(tǒng)：全站儀具有像通常PC級(jí)一樣的DOS操作系統(tǒng)。(2)大屏幕顯示：可顯示數(shù)字、文字、圖像，也可顯示電子氣泡居中情況，以提高儀器安置的速度與精度，并采用人機(jī)對(duì)話(huà)式控制面板。(3)大容量存：一般存在1M以上，其中主存有640K,數(shù)據(jù)存320K,程序存512K,擴(kuò)展存512K。(4)采用國(guó)際計(jì)算機(jī)通用磁卡：所有測(cè)量信息都以文件形式記入磁卡或電子記錄簿，磁卡

17、優(yōu)先采用無(wú)觸點(diǎn)感應(yīng)式，可以長(zhǎng)期保留數(shù)據(jù)。(5)自動(dòng)補(bǔ)償功能：補(bǔ)償器裝有雙軸傾斜傳感器，能直接檢測(cè)出儀器的垂直軸，在視準(zhǔn)軸方向和橫軸方向上的傾斜量，經(jīng)儀器處理計(jì)算出改正值并對(duì)垂直方向和水平方向值加以改正，提高測(cè)角精度。(6)測(cè)距時(shí)間短，耗電量低。1.1.6 全站儀操作注意事項(xiàng)(1)理解概念。(2)了解測(cè)量原理：全站儀的測(cè)量原理包括電子經(jīng)緯儀測(cè)角、光電測(cè)距儀測(cè)距、電子補(bǔ)償器自動(dòng)補(bǔ)償改正、電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)處理等。(3)明確測(cè)量功能：全站儀是一個(gè)由測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀、電子補(bǔ)償器、微處理機(jī)組合的整體，測(cè)量功能可分為基本測(cè)量功能和程序測(cè)量功能。(4)熟悉操作步驟：由于全站儀完全是按人們預(yù)置的作業(yè)程序、功

18、能和參數(shù)設(shè)置進(jìn)行工作的，所以必須按正確的操作步驟觀(guān)測(cè)，才能得到正確的觀(guān)測(cè)成果。(5)觀(guān)測(cè)前的準(zhǔn)備工作安裝電池、對(duì)中整平、開(kāi)機(jī)。零設(shè)置：水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)儀器一周設(shè)置水平度盤(pán)零位、垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡一周設(shè)置垂直度盤(pán)零位。選擇儀器功能：開(kāi)機(jī)為基本測(cè)量功能，根據(jù)測(cè)量容選擇儀器程序測(cè)量功能。(6)外業(yè)觀(guān)測(cè)步驟瞄準(zhǔn)：準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心。觀(guān)測(cè)：按儀器功能的操作程序觀(guān)測(cè)。記錄：記錄或存儲(chǔ)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。(7)觀(guān)測(cè)結(jié)束應(yīng)檢查記錄，無(wú)誤后方可關(guān)機(jī)、遷站。(8)合理設(shè)置儀器參數(shù)：儀器的各項(xiàng)改正是按設(shè)置的儀器參數(shù)，經(jīng)微處理器對(duì)原始觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算并改正后，顯示觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)的。只有合理設(shè)置儀器參數(shù)，才能得到高精度的觀(guān)測(cè)成果。

19、(9)正確選擇測(cè)量模式：全站儀的測(cè)量模式很多，不同型號(hào)的儀器小異。所有測(cè)量模式按相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型程序預(yù)置在儀器微處理器，使用時(shí)必須按規(guī)定操作程序進(jìn)行，否則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤。1.2 全站儀的主要功能全站儀具有角度測(cè)量、距離(斜距、平距、高差)測(cè)量、三維坐標(biāo)測(cè)量、導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量、交會(huì)定點(diǎn)測(cè)量和放樣測(cè)量等多種用途。置專(zhuān)用軟件后，功能還可進(jìn)一步拓展。全站儀的基本操作與使用方法：1.2.1 水平角測(cè)量(1)按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)Ao(2)設(shè)置A方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為00000。(3)照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B,此時(shí)顯示的水平度盤(pán)讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。1.2.2 距離測(cè)量(1)設(shè)置

20、棱鏡常數(shù)。測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。(2)設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化，15C和760mmHg是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值(也可直接輸入大氣改正值)，并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。(3)量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。(4)距離測(cè)量。照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開(kāi)始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。1.2.3坐標(biāo)測(cè)量(1)設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。(2)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)

21、算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。(3)設(shè)置棱鏡常數(shù)。(4)設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。(5)量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。(6)照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開(kāi)始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。1.2.4 全站儀的數(shù)據(jù)通訊全站儀的數(shù)據(jù)通訊是指全站儀與電子計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行的雙向數(shù)據(jù)交換。全站儀與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊的方式主要有兩種，一種是利用全站儀配置的PCMCIA卡進(jìn)行數(shù)字通訊，特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，各種電子產(chǎn)品間均可互換使用；另一種是利用全站儀的通訊接口，通過(guò)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。1.3 全站儀的檢驗(yàn)1.3.1 全站儀整平以及氣泡校正正確調(diào)平儀器的方法：(1)架設(shè)：將儀器

22、架設(shè)到穩(wěn)固的三腳架上，旋緊中心螺旋。(2)粗平：看圓氣泡(精度相對(duì)較低，一般為1分)，分別旋轉(zhuǎn)儀器的3個(gè)腳螺旋將儀器大致整平。(3)精平：使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器(或者稱(chēng)長(zhǎng)氣泡管)平行于任意一對(duì)腳螺旋，旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使氣泡居中；然后，將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90。，旋轉(zhuǎn)另外一個(gè)腳螺旋使長(zhǎng)氣泡管氣泡居中。(4)檢驗(yàn)：將儀器照準(zhǔn)部再旋轉(zhuǎn)90°,若長(zhǎng)氣泡管氣泡仍居中，表示已經(jīng)整平；若有偏差，請(qǐng)重復(fù)步驟(3)。正常情況下重復(fù)12次就會(huì)好了。氣泡是否有問(wèn)題的檢驗(yàn)：(1)架設(shè)：將儀器架設(shè)到穩(wěn)固的三腳架上，旋緊中心螺旋。(2)粗平：看圓氣泡(精度相對(duì)較低，一般為1分)，分別旋轉(zhuǎn)儀器的3個(gè)腳螺旋將儀器大致整平。

23、(3)精平同時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)：使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器平行于任意一對(duì)腳螺旋，旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使氣泡居中；然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180。，此時(shí)若氣泡仍然居中，則管狀水準(zhǔn)器軸垂直于豎軸。如氣泡不居中，就需要校正。校法：(1)按照檢驗(yàn)的步驟進(jìn)行到第(3)步，確定偏差量即氣泡偏離中間的差量。(2)用改針調(diào)整長(zhǎng)氣泡管的校正螺釘，使氣泡返回偏差量的1/4。若前面的差量無(wú)法精確知道，這里可大概改正；然后重復(fù)檢驗(yàn)步驟的第(3)步驟。(3)重復(fù)前面步驟，一般重復(fù)12次即可調(diào)好。調(diào)好后，再按照整平步驟進(jìn)行儀器整平。1.3.2 垂直度盤(pán)安裝過(guò)程中的誤差分析及其校正垂直度盤(pán)由主光柵、指示光柵、指示光柵座、軸和軸套組成，在垂直度盤(pán)安

24、裝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生豎盤(pán)指標(biāo)差和水平軸傾斜誤差。豎盤(pán)指標(biāo)差是由于固定指示光柵安裝不正確引起的，是指當(dāng)視準(zhǔn)軸水平時(shí)，垂直度盤(pán)讀數(shù)不為90度。校正分為兩種：一種是機(jī)械校正，一種是通過(guò)軟件校正。機(jī)械校正，松開(kāi)指示光柵座與支架連接的4個(gè)螺釘，旋轉(zhuǎn)調(diào)整指示光柵座，再次進(jìn)行盤(pán)左盤(pán)右測(cè)量計(jì)算指標(biāo)差，直到滿(mǎn)足需要為止。軟件校正：?jiǎn)?dòng)儀器的指標(biāo)差校正程序，按顯示屏提示，盤(pán)左、盤(pán)右照準(zhǔn)平行光管，提取指標(biāo)差差值并存儲(chǔ)，經(jīng)上述校正后，儀器顯示的角度為校正指標(biāo)差后的值，即指標(biāo)處于正確安裝位置時(shí)的值。水平軸傾斜誤差是由于支撐水平軸二支架的高度不等高造成的，當(dāng)水平軸傾斜誤差過(guò)大時(shí)，可通過(guò)調(diào)整垂直度盤(pán)上的指示光柵座同支架的相對(duì)位置

25、來(lái)校正，也可根據(jù)軟件進(jìn)行補(bǔ)償。1.3.3 檢驗(yàn)(1)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正。檢驗(yàn)時(shí)先將儀器大致整平，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使其水準(zhǔn)管與任意兩個(gè)腳螺旋的連線(xiàn)平行，調(diào)整腳螺旋使氣泡居中，然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180度，若氣泡仍然居中則說(shuō)明條件滿(mǎn)足，否則應(yīng)進(jìn)行校正。(2)十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正。檢驗(yàn)時(shí)用十字絲豎絲瞄準(zhǔn)一清晰小點(diǎn)，使望遠(yuǎn)鏡繞橫軸上下轉(zhuǎn)動(dòng)，如果小點(diǎn)始終在豎絲上移動(dòng)則條件滿(mǎn)足，否則需要進(jìn)行校正。(3)視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正。選擇一水平位置的目標(biāo)，盤(pán)左盤(pán)右觀(guān)測(cè)之，取它們的讀數(shù)(顧及常數(shù)180度)即得1兩倍的c(c一左-右)。2(4)橫軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正。選擇較高墻壁近

26、處安置儀器。以盤(pán)左位置瞄準(zhǔn)墻壁高處一點(diǎn)p(仰角最好大于30度)，放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出一點(diǎn)m1。倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，盤(pán)右再瞄準(zhǔn)p點(diǎn)，又放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出另一點(diǎn)m2。如果m1與m2重合，則條件滿(mǎn)足，否則需要校正。第二章全站儀三角高程測(cè)量的原理2.1 三角高程測(cè)量定義三角高程測(cè)量(trigonometricleveling),通過(guò)觀(guān)測(cè)兩點(diǎn)間的水平距離和天頂距(或高度角)求定兩點(diǎn)間高差的方法。它觀(guān)測(cè)方法簡(jiǎn)單，不受地形條件限制，是測(cè)定大地控制點(diǎn)高程的基本方法2o2.2 三角高程測(cè)量基本原理隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，測(cè)量設(shè)備也不斷換代更新。全站儀現(xiàn)已普遍用于控制測(cè)量、地形測(cè)量及工程測(cè)量中，并以其簡(jiǎn)捷的測(cè)量手段，高

27、速的電腦計(jì)算和精確的邊長(zhǎng)測(cè)量，被廣大測(cè)繪人員所鐘愛(ài)。圖2.1三角高程測(cè)量原理圖三角高程測(cè)量的基本原理如圖2.1,A、B為地面上兩點(diǎn)，自A點(diǎn)觀(guān)測(cè)B點(diǎn)的豎直角為a1.2,S0為兩點(diǎn)間水平距離，"為A點(diǎn)儀器高，12為8點(diǎn)覘標(biāo)高，則A、B兩點(diǎn)間高差為hi.2Sotan1.2ii?,上式是假設(shè)地球表面為一平面，觀(guān)測(cè)視線(xiàn)為直線(xiàn)條件推導(dǎo)出來(lái)的。在大地測(cè)量中，因邊長(zhǎng)較長(zhǎng)，必須顧及地球彎曲差和大氣垂直折光的影響。為了提高三角高程測(cè)量的精度，通常采取對(duì)向觀(guān)測(cè)豎直角，推求兩點(diǎn)間高差，以減弱大氣垂直折光的影響。2.3 全站儀三角高程測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)隨著全站儀在工程測(cè)量中的廣泛使用，全站儀三角高程測(cè)量也得到廣泛

28、的應(yīng)用。新頒布的工程測(cè)量規(guī)對(duì)其主要技術(shù)要求作了具體規(guī)定，見(jiàn)下表2.13.。表2.1全站儀三角高程測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)一r測(cè)回?cái)?shù)等級(jí)儀器一k二絲法中絲法指標(biāo)差較豎直角較對(duì)向觀(guān)測(cè)高差附合或環(huán)形差（"）差（"）較差（mm）閉合差（mm四等DJ237740、.D20.D五等DJ212101060,D30,D傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量在坡度較大的地區(qū)難以實(shí)施，由于測(cè)站太多，精度很難保證。利用三角高程測(cè)量時(shí)，由于大氣折光誤差、垂直角觀(guān)測(cè)誤差以及丈量?jī)x器儀器高和目標(biāo)高的誤差影像，精度很難有顯著的提高。理論和實(shí)踐表明，當(dāng)距離小于400m時(shí)，大氣折光的影像不是主要的。因此只要采取一定的觀(guān)測(cè)措施，達(dá)到毫米級(jí)

29、的精度是可能的。第三章全站儀三角高程測(cè)量方法3.1 三角高程測(cè)量的傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)的測(cè)量方法是水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量。兩種方法雖然各有特色，但都存在著不足。水準(zhǔn)測(cè)量是一種直接測(cè)高法，測(cè)定高差的精度是較高的，但水準(zhǔn)測(cè)量受地形起伏的限制，外業(yè)工作量大，施測(cè)速度較慢。三角高程測(cè)量是一種間接測(cè)高法，它不受地形起伏的限制，且施測(cè)速度較快。在大比例地形圖測(cè)繪、線(xiàn)型工程、管網(wǎng)工程等工程測(cè)量中廣泛應(yīng)用。但精度較低，且每次測(cè)量都得量取儀器高，棱鏡高。麻煩而且增加了誤差來(lái)源4。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期摸索，總結(jié)出一種新的方法進(jìn)行三角高程測(cè)量。這種方法既結(jié)合了水準(zhǔn)測(cè)量的任一置站的特點(diǎn)，又減少了三角高程的誤差來(lái)源，同時(shí)每次測(cè)量時(shí)還不必量

30、取儀器高、棱鏡高。使三角高程測(cè)量精度進(jìn)一步提高，施測(cè)速度更快。如圖3.1所示，設(shè)A,B為地面上高度不同的兩點(diǎn)。已知A點(diǎn)高程Ha,只要知道A點(diǎn)對(duì)B點(diǎn)的高差HAB即可由HbHAHAB得到B點(diǎn)的Hj程Hb圖中：D為A、B兩點(diǎn)間的水平距離，為在A點(diǎn)觀(guān)測(cè)B點(diǎn)時(shí)的垂直角，i為測(cè)站點(diǎn)的儀器高，t為棱鏡高，Ha為A點(diǎn)高程，Hb為B點(diǎn)高程。V為全站儀望遠(yuǎn)鏡和棱鏡之間的高差（VDtan）o首先我們假設(shè)A,B兩點(diǎn)相距不太遠(yuǎn)，可以將水準(zhǔn)面看成水準(zhǔn)面，也不考慮大氣折光的影響。為了確定高差Hab,可在A點(diǎn)架設(shè)全站儀，在B點(diǎn)豎立跟蹤桿，觀(guān)測(cè)垂直角，并直接量取儀器高i和棱鏡高t,若A,B兩點(diǎn)間的水平距離為D,則HabVit。

31、故HbHaDtanit。這就是三角高程測(cè)量的基本公式，但它是以水平面為基準(zhǔn)面和視線(xiàn)成直線(xiàn)為前提的。因此，只有當(dāng)A,B兩點(diǎn)間的距離很短時(shí)，才比較準(zhǔn)確。當(dāng)A,B兩點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí)，就必須考慮地球彎曲和大氣折光的影響了。這里不敘述如何進(jìn)行球差和氣差的改正，只就三角高程測(cè)量方法的一般原理進(jìn)行闡述。我們從傳統(tǒng)的三角高程測(cè)量方法中我們可以看出，它具備以下兩個(gè)特點(diǎn)：(1)全站儀必須架設(shè)在已知高程點(diǎn)上。(2)要測(cè)出待測(cè)點(diǎn)的高程，必須量取儀器高和棱鏡高。3.2 單向精密三角高程測(cè)量方法圖3.2三角高程測(cè)量傳統(tǒng)三角高程測(cè)量是以水平面為基準(zhǔn)面和照準(zhǔn)光線(xiàn)沿直線(xiàn)傳播為前提的。因此，只有當(dāng)A,B兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)時(shí)，則必須考慮地球

32、彎曲和大氣折光的影響。通常把地球彎曲和大氣折光對(duì)高差的影響分別叫做“球差”和“氣差”，簡(jiǎn)稱(chēng)兩差。兩差的綜合改正叫“兩差改正”?？紤]“兩差改正”的單向三角高程測(cè)量公式為：,1ki2,hDtanivD(式3.1)2R式中：D光電測(cè)距儀顯示的水平距離；a為豎直角度；i為儀器高；V為覘標(biāo)高；k為大氣折光系數(shù)；R為地球半徑(6371Km)。3.3 全站儀對(duì)邊測(cè)量三角高程測(cè)量法全站儀“對(duì)邊測(cè)量”三角高程測(cè)量法，即利用全站儀自身自帶“對(duì)邊測(cè)量”功能,即在不搬動(dòng)儀器的情況下，直接測(cè)量多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)與某一起始點(diǎn)間的斜距、平距和高差。以索佳510型全站儀為例，S為斜距，H為平距，V為目標(biāo)點(diǎn)與起始點(diǎn)間的高差，如圖3.3

33、所示，操作如下。圖3.3對(duì)邊測(cè)量對(duì)邊測(cè)量20.757m27.345m1012mS/%圖3.4屏幕顯示(1)照準(zhǔn)起始點(diǎn)，在測(cè)量模式菜單下按測(cè)量開(kāi)始測(cè)量，待顯示出測(cè)量值后按停停止測(cè)量，或在對(duì)邊功能鍵下按觀(guān)測(cè)。(2)照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)，在對(duì)邊功能鍵下按對(duì)邊對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。(3)照準(zhǔn)下一目標(biāo)點(diǎn)并按對(duì)邊對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。用同樣的方法測(cè)量各目標(biāo)點(diǎn)與起始點(diǎn)間的斜距、平距和高差。按S/%可顯示出目標(biāo)點(diǎn)與起始點(diǎn)間的坡度。照準(zhǔn)起始點(diǎn)后按觀(guān)測(cè)可對(duì)起始點(diǎn)重新進(jìn)行測(cè)量。最后測(cè)量的目標(biāo)點(diǎn)可被設(shè)置為后面測(cè)量的起始點(diǎn)。在對(duì)某一目標(biāo)點(diǎn)測(cè)量結(jié)束后按起點(diǎn)再按YES。該目標(biāo)點(diǎn)就成為后面測(cè)量的起始點(diǎn)。此時(shí)屏幕顯示測(cè)站點(diǎn)至當(dāng)前瞄準(zhǔn)點(diǎn)間的距離等

34、信息。因不考慮本身儀器高，故具體公式為：h12D2tan2D1tan1v2v1（式3.2）3.4 全站儀水準(zhǔn)法三角高程測(cè)量根據(jù)上述公式，若每次在兩相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)上放置的覘標(biāo)高相等，即ViV2,上式則可表小為：h12D2tan2D1tan1（式3.3）此情況可不量取儀器高和覘標(biāo)高，消除了覘標(biāo)高量取誤差，加快了施測(cè)的速度。即在實(shí)際施工過(guò)程中，把全站儀當(dāng)作用來(lái)轉(zhuǎn)遞高差的“特殊水準(zhǔn)儀”使用。3.5 對(duì)向觀(guān)測(cè)法K值隨氣溫、氣壓、濕度和空氣密度等的不同而變化，并隨地區(qū)、季節(jié)、氣候、地形條件、地面植被和地面高度等的不同而變化。為了更好的消除地球彎曲和大氣折光的影響，常采用對(duì)向觀(guān)測(cè)的方法，即分別在需求高差的兩水準(zhǔn)

35、點(diǎn)進(jìn)行相向觀(guān)測(cè)平距、豎直角，并分別量取儀器高、覘標(biāo)高。在對(duì)向觀(guān)測(cè)法中，一般將大氣折光作為常數(shù)考慮；或者雖然把大氣折光系數(shù)作為變量，卻沒(méi)有考慮不同方向折光系數(shù)差異性。為了測(cè)定A、B點(diǎn)之間的高差hAB,在A點(diǎn)架設(shè)全站儀，在B點(diǎn)架設(shè)棱鏡。設(shè)Sab是A、B兩點(diǎn)之間的傾斜距離，A為全站儀照準(zhǔn)棱鏡中心的豎直角，ia為儀器高，Va為棱鏡高，k為大氣折光系數(shù)，R為地球曲率半徑，則A、B兩點(diǎn)之間單向觀(guān)測(cè)高差為：1kC22hAB=SABSina+SABCOSA+iA-VA（式3.4）2R同理，由B點(diǎn)向A點(diǎn)進(jìn)行對(duì)向觀(guān)測(cè)，假設(shè)兩次觀(guān)測(cè)是在相同的氣象條件下進(jìn)行的，則取雙向觀(guān)測(cè)的平均值可以抵消其球曲率和大氣折光的影響，并

36、得到A、B兩點(diǎn)對(duì)向觀(guān)測(cè)平均高差為：1hAB=-SABSinA-SbaSinB+（iA-vA）-（iB-vb）（式3.5）根據(jù)誤差傳播定律，得到（式3.5）計(jì)算高差中誤差為:2mh2SABcosA2mASABc0sB（式3.6）設(shè)mA=mB-m|私|二|b|=a則（式如果取測(cè)角標(biāo)準(zhǔn)差sinA2mS：Bsin；mSAB=mSba=mS；miA3.6）2mh可化簡(jiǎn)為:21Scos2222BmSBAmiA=miB=mva=mvb=mgsin22ms2mg1,測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)差ms2mVB-s_，0AB=sba=S,（式3.7）106Smm,儀器高和棱鏡高量取中誤差mgg110mm,則對(duì)應(yīng)不同的豎直角a和傾斜距

37、離S,對(duì)向觀(guān)測(cè)高差的中誤差見(jiàn)表3.1所示。表3.1對(duì)向觀(guān)測(cè)高差中誤差（單位mm）豎直角（°）50對(duì)向觀(guān)測(cè)跑離（m）95015025035045055065085051.01.01.11.11.21.31.41.71.8151.11.11.21.21.31.41.51.81.9251.21.21.31.41.51.61.71.92.0351.31.41.51.51.61.81.92.12.2451.51.51.61.71.81.92.12.32.4551.61.71.81.92.02.12.22.52.6從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可看出：對(duì)向觀(guān)測(cè)高差中誤差隨著豎直角及視線(xiàn)斜距的增大而增大。對(duì)于短測(cè)

38、距邊長(zhǎng)，儀器高和棱鏡高量測(cè)誤差是全站儀三角高程的主要誤差。若取二倍中誤差作為三角高程極限誤差，則對(duì)于測(cè)角中誤差為1全站儀，對(duì)向觀(guān)測(cè)法在測(cè)距邊長(zhǎng)大于100m情況下，其三角高程精度可以滿(mǎn)足三等水準(zhǔn)限差要求。3.6 中間觀(guān)測(cè)法不同方向的大氣折光系數(shù)是有差異的，因而簡(jiǎn)單地進(jìn)行對(duì)向觀(guān)測(cè)加以抵消與實(shí)際的情況有出入。為了提高三角高程觀(guān)測(cè)精度，可采用中間觀(guān)測(cè)法，即將全站儀置于A和B兩點(diǎn)大致中間位置處，設(shè)Sa、Sb分別為測(cè)站與測(cè)點(diǎn)A和B之間的傾斜距離；Da、Db分別為測(cè)站與測(cè)點(diǎn)A和B之間的水平距離；A、B為全站儀照準(zhǔn)棱鏡中心的豎直角；i為儀器高;Va、Vb為棱鏡高;R為地球曲率半徑。以折光系數(shù)為方向變量，取2個(gè)

39、不同方向的大氣折光系數(shù)分別為Ka,Kb,則測(cè)點(diǎn)A和B之間的觀(guān)測(cè)法高差為:hhBhASbsinBSAsina-SB2R2COsB1kA2AsA2R（式3.8）由于DaSacosDb同理，設(shè)m2COsAtanbVavBSbDamDAcostanmbb,則上式化簡(jiǎn)為:mkAVavB（式3.9）mkBmk,則有誤差傳播定律，可推導(dǎo)出中間法觀(guān)測(cè)高差的中誤差為:2424/2Dasec（a）Dbsec（mhdAD44R22mktana21kA2DatanbR1kBR2Db（式3.10）如果取測(cè)角標(biāo)準(zhǔn)差m1,測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)差mb2-2mD2mg106smm,儀器高和棱鏡高量取中誤差mg1.0mm,大氣折光系數(shù)Ka0

40、.15,Kb0.1,大氣折光系數(shù)中誤差mK0.05,通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在中間觀(guān)測(cè)法中，不同的平距Da,Db對(duì)最終A，B,中間高差觀(guān)測(cè)精度影響較小，因此本文假設(shè)DaDs,則對(duì)應(yīng)不同豎直角法觀(guān)測(cè)高差的中誤差如表3.2所示。表3.2中間觀(guān)測(cè)高差中誤差（單位：mm）豎直角(。)觀(guān)測(cè)平距DDaDb2Da(m)a200400600800100012001400160018002000001.51.71.92.32.83.54.25.16.17.210101.71.92.22.73.23.94.75.66.67.710151.71.92.22.63.13.74.45.66.27.315202.02.32.73.

41、23.84.55.36.27.28.320202.12.42.83.33.94.75.56.47.48.6從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以看出中間觀(guān)測(cè)法高差中誤差隨豎直角和觀(guān)測(cè)平距的增大而增大。當(dāng)觀(guān)測(cè)平距小于600m時(shí)，高差觀(guān)測(cè)精度明顯較高；而當(dāng)觀(guān)測(cè)平距大于600m時(shí)，觀(guān)測(cè)高差中誤差發(fā)生較大的變化，即精度下降。若取二倍中誤差作為三角高程中間觀(guān)測(cè)法高差的極限誤差，在測(cè)距邊長(zhǎng)不大于1600m時(shí)，其三角高程精度可以滿(mǎn)足三等水準(zhǔn)限差要求。為了對(duì)全站儀三角高程測(cè)量的精度進(jìn)行更好的分析，利用前面所推導(dǎo)的中誤差公式，對(duì)不同的測(cè)量距離，不同的豎直角進(jìn)行精度估算，并取2倍的中誤差作為極限誤差。以工程中常用的J2全站儀為例

42、，取m2測(cè)距標(biāo)稱(chēng)精度為(2mm2ppmD)。測(cè)距按1km計(jì)算，取ms4mm,mk0.04mm,儀器高與棱鏡高的量取誤差m=2mm。通過(guò)比較可以看出對(duì)向觀(guān)測(cè)高程測(cè)量精度比中間觀(guān)測(cè)高程測(cè)量精度要好。對(duì)向觀(guān)測(cè)高程測(cè)量在距離小于1200m,豎直角小于30°時(shí),其精度能滿(mǎn)足四等水準(zhǔn)的精度要求。當(dāng)距離大于200m且小于600m,豎直角小于30°時(shí)，對(duì)向觀(guān)測(cè)可滿(mǎn)足三等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求。第四章全站儀三角高程測(cè)量精度分析4.1 全站儀三角高程測(cè)量精度分析根據(jù)三角高程測(cè)量中誤差計(jì)算公式，可計(jì)算每測(cè)段高差中誤差及歸算為每千米路線(xiàn)的高差中誤差。如果垂直作業(yè)按平地、丘陵和山地的平均值，取為5;垂直

43、角觀(guān)測(cè)采用DJ2級(jí)全站儀觀(guān)測(cè)；取m3.5;邊長(zhǎng)測(cè)量中誤差按全站儀測(cè)距精度ms2mm2ppm*s計(jì)算；大氣垂直折光系數(shù)中誤差取mk0.5,mj、mv均按8mm計(jì)算。可以看出儀器高與覘標(biāo)高的量取誤差較大，影響了整個(gè)三角高程的測(cè)量精度，若加大測(cè)段邊長(zhǎng)，可相對(duì)減小儀器高與覘標(biāo)高的量取誤差。因此，全站儀三角高程測(cè)量，測(cè)段邊長(zhǎng)在500800米間，其高差測(cè)量精度較好，可代替精度較低的水準(zhǔn)測(cè)量。如城市工程水準(zhǔn)測(cè)量、線(xiàn)路水準(zhǔn)測(cè)量等。表4.1全站儀三角高程精度表a1。10°200三等水準(zhǔn)限差四等水準(zhǔn)限差項(xiàng)目m(mmS(m)2mh2mh2mh12Dmm20-Dmm502.913.483.862.684.4

44、71003.153.414.093.796.323004.995.195.736.5710.955007.427.557.928.4914.1470010.0110.0910.3110.0416.73100014.0014.0114.0512.0020.00200027.5727.4026.9216.9728.28標(biāo)稱(chēng)精度通常是指儀器核心部件的設(shè)計(jì)加工精度和標(biāo)準(zhǔn)觀(guān)測(cè)精度，只有在理想的環(huán)境條件下才有可能實(shí)現(xiàn)。4.1.1 大氣對(duì)光電測(cè)距精度的影響光電測(cè)距的誤差源包括真空光速誤差、頻率誤差、大氣折射率誤差、相位測(cè)量誤差、加常數(shù)測(cè)定誤差、周期誤差、測(cè)定誤差和對(duì)中誤差等。其中，大氣折射率誤差的影響最為顯

45、著，是影響精密測(cè)距的最主要因素5。大氣折射率誤差包括計(jì)算公式本身的誤差、溫度誤差、氣壓誤差和濕度誤差,其中，溫度誤差是主要影響因素。溫度誤差包括測(cè)溫儀表本身的誤差、觀(guān)測(cè)誤差和代表性誤差，其中又以代表性誤差的影響最為嚴(yán)重。所謂溫度代表性誤差是指用測(cè)站和鏡站兩點(diǎn)的溫度觀(guān)測(cè)值的平均值代替整條測(cè)線(xiàn)的平均溫度時(shí)存在的偏差。由溫度代表性誤差所導(dǎo)致的大氣折射率誤差稱(chēng)為光電測(cè)距的氣象代表性誤差，又叫折射率異常604.1.2 削減大氣對(duì)測(cè)距精度影響的途徑光電測(cè)距氣象代表性誤差是不能通過(guò)對(duì)向觀(guān)測(cè)的方法來(lái)抵償?shù)?。減小氣象代表性誤差的有效途徑，主要有以下幾種(1)用雙載波或多載波儀器觀(guān)測(cè)；(2)利用熱氣球或直升飛機(jī)沿

46、測(cè)線(xiàn)測(cè)量各點(diǎn)的氣象元素，然后進(jìn)行改正;3 3)在最佳觀(guān)測(cè)時(shí)間作業(yè)；4 4)建立大氣模型進(jìn)行修正。5 .1.3光電測(cè)距的最佳觀(guān)測(cè)時(shí)間光電測(cè)距的最佳觀(guān)測(cè)時(shí)間就是近地層氣溫梯度的逆轉(zhuǎn)時(shí)刻。在氣溫梯度逆轉(zhuǎn)時(shí)刻的前后，雖然上、下溫差不等于零，但其絕對(duì)值較小，相應(yīng)的氣象代表性誤差也較小。所以，近地層氣溫梯度逆轉(zhuǎn)時(shí)刻是光電測(cè)距的最佳時(shí)刻，以此時(shí)刻為中心的一個(gè)不太長(zhǎng)的時(shí)間段(如0.5h)是測(cè)距的最佳作業(yè)時(shí)間7。6 .1.4根據(jù)大氣模型進(jìn)行修正選擇最佳的觀(guān)測(cè)時(shí)間進(jìn)行測(cè)距作業(yè)，雖能有效減小氣象代表性誤差，并且不會(huì)增加任何作業(yè)成本，但實(shí)際的可測(cè)時(shí)間卻大大減少了，從而會(huì)影響測(cè)量工程的進(jìn)度與效率。因此，從生產(chǎn)應(yīng)用的角度

47、來(lái)考慮，不受時(shí)間限制的大氣模型修正法將更有價(jià)值。此類(lèi)修正法多是基于近地面大氣層的垂直溫度分布模型，利用測(cè)、鏡站的溫差觀(guān)測(cè)值估算測(cè)線(xiàn)上其它點(diǎn)的溫度，再計(jì)算側(cè)線(xiàn)溫度的幾何平均值。4.2 不同觀(guān)測(cè)方法誤差的共同點(diǎn)在上述介紹的兩種全站儀三角高程測(cè)量方法中，無(wú)論是對(duì)向觀(guān)測(cè)法還是中間法觀(guān)測(cè)，觀(guān)測(cè)高差中誤差均隨著豎直角和觀(guān)測(cè)距離的增大而增大。這說(shuō)明在三角高程的高差測(cè)量中，應(yīng)盡量控制豎直角和觀(guān)測(cè)距離在一定圍。其次，當(dāng)視線(xiàn)距離較小時(shí)，儀器高和棱鏡高量測(cè)誤差是全站儀三角高程的主要誤差。4.3 提高全站儀三角高程測(cè)量精度的措施(1)影響高差測(cè)量精度主要是豎直角觀(guān)測(cè)誤差、測(cè)距誤差、儀器高與棱鏡高量測(cè)誤差，其中豎直角觀(guān)

48、測(cè)誤差較之其他兩項(xiàng)的影響要大的多。故豎直角的測(cè)定誤差是全站儀三角高程測(cè)量的主要誤差，所以在觀(guān)測(cè)中應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┨岣哓Q直角的觀(guān)測(cè)精度。(2)若要再次提高三角高程測(cè)量精度，只有提高垂直角觀(guān)測(cè)精度，減小儀器高與覘標(biāo)高的量取誤差，才能有效地提高三角高程測(cè)量精度。(3)在平坦地區(qū)，視線(xiàn)離地表的高度基本一致，其上各點(diǎn)處的溫度大致相同，氣象代表性誤差較小，故在平坦地區(qū)進(jìn)行測(cè)距作業(yè)時(shí)既不必選擇氣溫梯度逆轉(zhuǎn)時(shí)刻，也不需按上段介紹的大氣模型進(jìn)行修正。在丘陵山區(qū)和高山地區(qū)，要想真正實(shí)現(xiàn)精密全站儀的標(biāo)稱(chēng)測(cè)距精度，除了應(yīng)選擇最佳觀(guān)測(cè)時(shí)間或按大氣模型進(jìn)行氣象代表性誤差的修正之外，還需定期對(duì)儀器(包括溫度計(jì)、氣壓表)進(jìn)行

49、檢驗(yàn)、校正，并正確地測(cè)量氣象參數(shù)第五章全站儀三角高程測(cè)量的應(yīng)用實(shí)例5.1工程概況十天線(xiàn)H-C22標(biāo)位于省市境，起迄里程：K366+40"K378+550,標(biāo)段路線(xiàn)全長(zhǎng)12.15k項(xiàng)加之聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，總長(zhǎng)近15kmi公路沿山腰而建，該標(biāo)段工程地形基本為橫跨河谷、斜坡，無(wú)現(xiàn)有的便道可沿線(xiàn)貫通，沿線(xiàn)隔一段距離有一個(gè)進(jìn)山便道，常規(guī)水準(zhǔn)測(cè)量需繞行線(xiàn)路太長(zhǎng)，工作量極大，此時(shí)，全站儀三角高程測(cè)量不失為最佳的選擇。圖5.1工程概況圖如圖所示，欲測(cè)A、B兩點(diǎn)間的高差h,將儀器置于A點(diǎn)，儀器高為i,B點(diǎn)安置反射棱鏡，棱鏡高為1。由圖不難寫(xiě)出hhcirl，由于A、B兩點(diǎn)間的距離與地球半徑之比值很小，故可認(rèn)為PN

50、M90。在PNM中，hSsin,式中為照準(zhǔn)棱鏡中心的豎直角，S為A、B之間的斜距，c和r分別為地球曲率和大氣折光的影響：cD2/2RS2/2Rcos2,rD2/2RS2/2Rcos2，式中R為地球半徑，R為光程曲線(xiàn)PQ的曲率半徑，設(shè)K,稱(chēng)為大氣折光系數(shù)，則：rKS2/2Rcos2。將以R22上各式代入，則有：hSsin1K/2RScosil,即為單向觀(guān)測(cè)計(jì)算高差基本公式。如果觀(guān)測(cè)是在相同的條件下進(jìn)行的，特別是在近似同一時(shí)間進(jìn)行對(duì)向觀(guān)測(cè)，可以認(rèn)為對(duì)向觀(guān)測(cè)可抵消地球曲率和大氣折光的影響，因而精測(cè)均應(yīng)采用對(duì)向觀(guān)測(cè)。5.2 準(zhǔn)備工作人員配備：由于三角高程測(cè)量前期找樁置鏡較為費(fèi)時(shí)，常為前后鏡、置鏡點(diǎn)各配

51、2人，共6人。設(shè)備配備：為了保證測(cè)量精度，需使用測(cè)角2,測(cè)距精度不低于（55106D）mm以上精度的全站儀，前后視均用光學(xué)對(duì)中棱鏡。5.3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及注意事項(xiàng)原則上三角高程測(cè)量與平面導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量合并進(jìn)行，這樣可以節(jié)省大量工作時(shí)間及重復(fù)操作。在進(jìn)行高程測(cè)量時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照測(cè)量規(guī)進(jìn)行，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的每一數(shù)據(jù)均應(yīng)符合規(guī)要求。以便保證測(cè)量成果符合要求。在測(cè)量的過(guò)程中，不僅按要求進(jìn)行為斜距、豎直角的測(cè)量，還利用全站儀特有功能，對(duì)高差進(jìn)行了直接讀取。外業(yè)測(cè)量條件適應(yīng)性選擇，進(jìn)行高程測(cè)量時(shí)，可根據(jù)季節(jié)，天氣情況選擇安排不同的時(shí)間段進(jìn)行，以求時(shí)效。5.4 業(yè)整理計(jì)算分析根據(jù)外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行業(yè)整理，以便快速確認(rèn)測(cè)量成果的成效性，及時(shí)找出需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)的樁位（或測(cè)站）。在進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時(shí)，不難發(fā)現(xiàn)利用斜距和豎直角算得的高差