1、<p>　　畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題目： 全站儀三角高程測(cè)量精度分析 </p><p>　　全站儀三角高程測(cè)量精度分析</p><p>　　內(nèi)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)向觀測(cè)法和中間觀測(cè)法。在

2、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)量的

3、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。</p><p>　　關(guān)鍵詞 全站儀；三角高程測(cè)量；精度分析</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 全站儀1</b></p><p>　　1.1全站儀的介紹1&l

4、t;/p><p>　　1.1.1全站儀的工作原理1</p><p>　　1.1.2全站儀的發(fā)展和簡(jiǎn)史1</p><p>　　1.1.3全站儀的分類1</p><p>　　1.1.4全站儀的結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.1.5全站儀的主要特點(diǎn)3</p><p>　　1.1.6全站儀操作注意

5、事項(xiàng)4</p><p>　　1.2全站儀的主要功能5</p><p>　　1.2.1水平角測(cè)量5</p><p>　　1.2.2距離測(cè)量5</p><p>　　1.2.3坐標(biāo)測(cè)量5</p><p>　　1.2.4全站儀的數(shù)據(jù)通訊5</p><p>　　1.3全站儀的檢驗(yàn)6</

6、p><p>　　1.3.1全站儀整平以及氣泡校正6</p><p>　　1.3.2垂直度盤安裝過(guò)程中的誤差分析及其校正6</p><p><b>　　1.3.3檢驗(yàn)7</b></p><p>　　第二章 全站儀三角高程測(cè)量的原理8</p><p>　　2.1三角高程測(cè)量定義8</p&g

7、t;<p>　　2.2三角高程測(cè)量基本原理8</p><p>　　2.3全站儀三角高程測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)8</p><p>　　第三章 全站儀三角高程測(cè)量方法10</p><p>　　3.1三角高程測(cè)量的傳統(tǒng)方法10</p><p>　　3.2單向精密三角高程測(cè)量方法11</p><p>　　3.3

8、全站儀對(duì)邊測(cè)量三角高程測(cè)量法11</p><p>　　3.4全站儀水準(zhǔn)法三角高程測(cè)量13</p><p>　　3.5對(duì)向觀測(cè)法13</p><p>　　3.6中間觀測(cè)法15</p><p>　　第四章 全站儀三角高程測(cè)量精度分析17</p><p>　　4.1全站儀三角高程測(cè)量精度分析17</p>

9、;<p>　　4.1.1大氣對(duì)光電測(cè)距精度的影響17</p><p>　　4.1.2削減大氣對(duì)測(cè)距精度影響的途徑18</p><p>　　4.1.3光電測(cè)距的最佳觀測(cè)時(shí)間18</p><p>　　4.1.4根據(jù)大氣模型進(jìn)行修正18</p><p>　　4.2不同觀測(cè)方法誤差的共同點(diǎn)18</p><p

10、>　　4.3提高全站儀三角高程測(cè)量精度的措施19</p><p>　　第五章 全站儀三角高程測(cè)量的應(yīng)用實(shí)例20</p><p>　　5.1工程概況20</p><p>　　5.2準(zhǔn)備工作20</p><p>　　5.3現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及注意事項(xiàng)21</p><p>　　5.4內(nèi)業(yè)整理計(jì)算分析21</p&

11、gt;<p>　　5.4.1求K值21</p><p>　　5.5技術(shù)小結(jié)22</p><p>　　5.5.1對(duì)三角高程的誤差、精度進(jìn)行分析22</p><p>　　5.5.2做好測(cè)量前準(zhǔn)備工作22</p><p>　　5.5.3工程總結(jié)22</p><p><b>　　第六章 結(jié)語(yǔ)

12、23</b></p><p><b>　　第一章 全站儀</b></p><p><b>　　1.1全站儀的介紹</b></p><p>　　全站儀，即全站型電子速測(cè)儀（Electronic Total Station）。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

13、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，所以稱之為全站儀。</p><p>　　1.1.1全站儀的工作原理</p><p>　　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)度盤換為光電掃描度盤，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)

14、通訊功能，進(jìn)一步提高了測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化程度。 </p><p>　　1.1.2全站儀的發(fā)展和簡(jiǎn)史</p><p>　　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)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。</p><p>　　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

15、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)地稱之為“電子速測(cè)儀”（Electronic Tachymeter）。 </p><p>　　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

16、化和一體化，所以人們也通常稱之為全站型電子速測(cè)儀或簡(jiǎn)稱全站儀。</p><p>　　1.1.3全站儀的分類</p><p>　　全站儀采用了光電掃描測(cè)角系統(tǒng)，其類型主要有：編碼盤測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)（光柵盤）測(cè)角系統(tǒng)等三種。</p><p>　　全站儀按其外觀結(jié)構(gòu)可分為兩類： </p><p>　?。?）積木型（Modular，又稱

17、組合型） </p><p>　　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。 </p><p>　　（2）整體性（Integral） </p><p>　　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

18、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)。</p><p>　　全站儀按測(cè)量功能分類，可分成四類： </p><p>　?。?）經(jīng)典型全站儀（Classical total station） </p><p>　　經(jīng)典型全站儀也稱為常規(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)行廠家或用戶自主開(kāi)發(fā)的機(jī)載測(cè)量程序。 &

19、lt;/p><p>　　（2）機(jī)動(dòng)型全站儀（Motorized total station） </p><p>　　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。 </p><p>　?。?）無(wú)合作目標(biāo)性全站儀（Reflector less

20、total station） </p><p>　　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)。 </p><p>　?。?）智能型全站儀（Robotic total station） </p><p>　　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

21、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。</p><p>　　1.1.4全站儀的結(jié)構(gòu)</p><p>　　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、鍵盤等組成。</p><p><b>　?。?）同軸望遠(yuǎn)鏡</b></

22、p><p>　　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)同一路徑反射回來(lái)，再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收；為測(cè)距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系統(tǒng)，通過(guò)分光棱

23、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)行而由內(nèi)、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。 </p><p><b>　?。?）雙軸自動(dòng)補(bǔ)償</b></p><p>　　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)

24、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。 <

25、;/p><p><b>　　（3）鍵盤</b></p><p>　　鍵盤是全站儀在測(cè)量時(shí)輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件，全站型儀器的鍵盤和顯示屏均為雙面式，便于正、倒鏡作業(yè)時(shí)操作。 </p><p><b>　　（4）存儲(chǔ)器</b></p><p>　　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)

26、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，全站儀的存儲(chǔ)器有內(nèi)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)卡兩種。 </p><p><b>　?。?）通訊接口</b></p><p>　　全站儀可以通過(guò)RS-232C通訊接口和通訊電纜將內(nèi)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。</p><p>　　1.1.5全站

27、儀的主要特點(diǎn)</p><p>　　全站儀的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）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)。</p><p>　?。?）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)話式控制面板。</p><p>　　（3）大容量?jī)?nèi)存：一般內(nèi)存在1M以上

28、，其中主內(nèi)存有640K，數(shù)據(jù)內(nèi)存320K，程序內(nèi)存512K，擴(kuò)展內(nèi)存512K。</p><p>　?。?）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)。</p><p>　?。?）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

29、值加以改正，提高測(cè)角精度。</p><p>　?。?）測(cè)距時(shí)間短，耗電量低。</p><p>　　1.1.6全站儀操作注意事項(xiàng)</p><p><b>　　（1）理解概念。</b></p><p>　?。?）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

30、。</p><p>　　（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。</p><p>　　（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測(cè)，才能得到正確的觀測(cè)成果。</p><p>　　（5）觀測(cè)前的準(zhǔn)備工作</p

31、><p>　　安裝電池、對(duì)中整平、開(kāi)機(jī)。</p><p>　　零設(shè)置：水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)儀器一周設(shè)置水平度盤零位、垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡一周設(shè)置垂直度盤零位。</p><p>　　選擇儀器功能：開(kāi)機(jī)為基本測(cè)量功能，根據(jù)測(cè)量?jī)?nèi)容選擇儀器程序測(cè)量功能。</p><p><b>　?。?）外業(yè)觀測(cè)步驟</b></p><

32、p>　　瞄準(zhǔn)：準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心。</p><p>　　觀測(cè)：按儀器功能的操作程序觀測(cè)。</p><p>　　記錄：記錄或存儲(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）觀測(cè)結(jié)束應(yīng)檢查記錄，無(wú)誤后方可關(guān)機(jī)、遷站。</p><p>　?。?）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)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算并改正后，顯示觀測(cè)數(shù)據(jù)

33、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測(cè)成果。</p><p>　?。?）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)的儀器大同小異。所有測(cè)量模式按相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型程序預(yù)置在儀器微處理器內(nèi)，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。</p><p>　　1.2全站儀的主要功能</p><p>　　全站儀具有角度測(cè)量、距離（斜距、平距

34、、高差）測(cè)量、三維坐標(biāo)測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、交會(huì)定點(diǎn)測(cè)量和放樣測(cè)量等多種用途。內(nèi)置專用軟件后，功能還可進(jìn)一步拓展。 </p><p>　　全站儀的基本操作與使用方法 ： </p><p>　　1.2.1水平角測(cè)量</p><p>　　（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)A。 </p><p>　?。?）設(shè)置A方向的水平度盤讀

35、數(shù)為。 </p><p>　　（3）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B，此時(shí)顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。 </p><p>　　1.2.2距離測(cè)量 </p><p>　?。?）設(shè)置棱鏡常數(shù)。</p><p>　　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。 </p><p>　?。?）設(shè)置大氣改正值或氣溫、

36、氣壓值。 </p><p>　　光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化，15℃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。 </p><p>　?。?）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。</p><p><b>　?。?）距離測(cè)

37、量。</b></p><p>　　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。 </p><p><b>　　1.2.3坐標(biāo)測(cè)量</b></p><p>　?。?）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 </p><p>　?。?）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后

38、視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。 </p><p>　?。?）設(shè)置棱鏡常數(shù)。 </p><p>　?。?）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。 </p><p>　?。?）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。 </p><p>　?。?）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

39、坐標(biāo)。 </p><p>　　1.2.4全站儀的數(shù)據(jù)通訊</p><p>　　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。 </p><p><b>

40、;　　1.3全站儀的檢驗(yàn)</b></p><p>　　1.3.1全站儀整平以及氣泡校正</p><p>　　正確調(diào)平儀器的方法： </p><p>　　(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。</p><p>　?。?）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。</p&

41、gt;<p>　　(3）精平：使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器（或者稱長(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。 </p><p>　　(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)1～2次就會(huì)好了。 </p><p&g

42、t;　　氣泡是否有問(wèn)題的檢驗(yàn)： </p><p>　　(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。 </p><p>　　(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。 </p><p>　　(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&#

43、176;，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。 </p><p><b>　　校正方法： </b></p><p>　?。?）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。 </p><p>　?。?）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

44、概改正；然后重復(fù)檢驗(yàn)步驟的第（3）步驟。 </p><p>　　（3）重復(fù)前面步驟，一般重復(fù)1～2次即可調(diào)好。調(diào)好后，再按照整平步驟進(jìn)行儀器整平。 </p><p>　　1.3.2垂直度盤安裝過(guò)程中的誤差分析及其校正</p><p>　　垂直度盤由主光柵、指示光柵、指示光柵座、軸和軸套組成，在垂直度盤安裝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生豎盤指標(biāo)差和水平軸傾斜誤差。豎盤指標(biāo)差是由于固定指

45、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)行盤左盤右測(cè)量計(jì)算指標(biāo)差，直到滿足需要為止。軟件校正：?jiǎn)?dòng)儀器的指標(biāo)差校正程序，按顯示屏提示，盤左、盤右照準(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

46、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)整垂直度盤上的指示光柵座同支架的相對(duì)位置來(lái)校正，也可根據(jù)軟件進(jìn)行補(bǔ)償。</p><p><b>　　1.3.3檢驗(yàn)</b></p><p>　?。?）照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正。</p><p>　　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)腳螺旋的連線平行，調(diào)整腳螺

47、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)明條件滿足，否則應(yīng)進(jìn)行校正。 </p><p>　　（2）十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正。 </p><p>　　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)則條件滿足，否則需要進(jìn)行校正。 </p><p>　?。?）視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正。</p>

48、;<p>　　選擇一水平位置的目標(biāo)，盤左盤右觀測(cè)之，取它們的讀數(shù)（顧及常數(shù)180度）即得兩倍的c（）。 </p><p>　?。?）橫軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正。</p><p>　　選擇較高墻壁近處安置儀器。以盤左位置瞄準(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)。倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，盤右再瞄準(zhǔn)p點(diǎn)，又放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出另一點(diǎn)。如果與重合，則條件滿足，否則需要

49、校正。</p><p>　　第二章 全站儀三角高程測(cè)量的原理</p><p>　　2.1三角高程測(cè)量定義</p><p>　　三角高程測(cè)量（trigonometric leveling），通過(guò)觀測(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[2]。</p><p>

50、　　2.2三角高程測(cè)量基本原理</p><p>　　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)。</p><p>　　圖2.1三角高程測(cè)量原理圖</p><p>　　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)觀測(cè)B點(diǎn)的豎

51、直角為α，S為兩點(diǎn)間水平距離，i為A點(diǎn)儀器高，i為B點(diǎn)覘標(biāo)高，則A、B兩點(diǎn)間高差為，上式是假設(shè)地球表面為一平面，觀測(cè)視線為直線條件推導(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。</p><p>　　2.3全站儀三角高程測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　隨著全站儀在

52、工程測(cè)量中的廣泛使用，全站儀三角高程測(cè)量也得到廣泛的應(yīng)用。新頒布的《工程測(cè)量規(guī)范》對(duì)其主要技術(shù)要求作了具體規(guī)定，見(jiàn)下表2.1[3].。</p><p>　　表2.1全站儀三角高程測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　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

53、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測(cè)措施，達(dá)到毫米級(jí)的精度是可能的。</p><p>　　第三章 全站儀三角高程測(cè)量方法</p><p>　　3.1三角高程測(cè)量的傳統(tǒng)方法</p><p>　　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

54、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)還不必量取儀器高、棱鏡高。使三角高程測(cè)

55、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，只要知道A點(diǎn)對(duì)B點(diǎn)的高差即可由得到B點(diǎn)的高程H。</p><p>　　此主題相關(guān)圖片如下：</p><p>　　圖3.1三角高程測(cè)量示意圖</p><p>　　圖中：D為A、B兩點(diǎn)間的水平距離，為在A點(diǎn)觀測(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，H為A點(diǎn)高程，H為B

56、點(diǎn)高程。V為全站儀望遠(yuǎn)鏡和棱鏡之間的高差（）。</p><p>　　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H，可在A點(diǎn)架設(shè)全站儀，在B點(diǎn)豎立跟蹤桿，觀測(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。故。</p><p>　　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)面和視線成直線為前提的。因此，只有當(dāng)

57、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)：</p><p>　?。?）全站儀必須架設(shè)在已知高程點(diǎn)上。</p><p>　?。?）要測(cè)出待測(cè)點(diǎn)的高程，必須量取儀器高和棱鏡高。</p>

58、<p>　　3.2單向精密三角高程測(cè)量方法</p><p>　　圖3.2三角高程測(cè)量</p><p>　　傳統(tǒng)三角高程測(cè)量是以水平面為基準(zhǔn)面和照準(zhǔn)光線沿直線傳播為前提的。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

59、式為：</p><p><b>　　(式3.1)</b></p><p>　　式中：D——光電測(cè)距儀顯示的水平距離；α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)。</p><p>　　3.3全站儀對(duì)邊測(cè)量三角高程測(cè)量法</p><p>　　全站儀“對(duì)邊測(cè)量”三角高程測(cè)量法，即利用全

60、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所示，操作如下。</p><p><b>　　圖3.3對(duì)邊測(cè)量</b></p><p><b>　　圖3.4屏幕顯示</b></p><p

61、>　　(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[觀測(cè)]。</p><p>　　(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。</p><p>　　(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)

62、起始點(diǎn)后按[觀測(cè)]可對(duì)起始點(diǎn)重新進(jìn)行測(cè)量。</p><p>　　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)間的距離等信息。因不考慮本身儀器高，故具體公式為：</p><p><b>　　（式3.2）</b></p><p>　　3.

63、4全站儀水準(zhǔn)法三角高程測(cè)量</p><p>　　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，上式則可表示為：</p><p><b>　　（式3.3）</b></p><p>　　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。</p&g

64、t;<p><b>　　3.5對(duì)向觀測(cè)法</b></p><p>　　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)向觀測(cè)的方法，即分別在需求高差的兩水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行相向觀測(cè)平距、豎直角，并分別量取儀器高、覘標(biāo)高。在對(duì)向觀測(cè)法中，一般將大氣折光作為常數(shù)考慮；或者雖然把大

65、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h，在A點(diǎn)架設(shè)全站儀，在B點(diǎn)架設(shè)棱鏡。設(shè)S是A、B兩點(diǎn)之間的傾斜距離，為全站儀照準(zhǔn)棱鏡中心的豎直角，i為儀器高，v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)之間單向觀測(cè)高差為:</p><p>　　h=Ssin+S+i-v (式3.4)</p><p>　　同理，由B點(diǎn)向A點(diǎn)進(jìn)行對(duì)向

66、觀測(cè)，假設(shè)兩次觀測(cè)是在相同的氣象條件下進(jìn)行的，則取雙向觀測(cè)的平均值可以抵消其球曲率和大氣折光的影響，并得到A、B兩點(diǎn)對(duì)向觀測(cè)平均高差為：</p><p>　　=[S-S+(i-v)-(i-v)] (式3.5)</p><p>　　根據(jù)誤差傳播定律，得到(式3.5)計(jì)算高差中誤差為：</p><p><b>　　(式3.6)</b>

67、</p><p>　　設(shè)m=m- m；m=m=m；m=m=m=m=m；S = S =S ，|α|=|| =α，則（式3.6）可化簡(jiǎn)為：</p><p><b>　　(式3.7)</b></p><p>　　如果取測(cè)角標(biāo)準(zhǔn)差，測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)差mm，儀器高和棱鏡高量取中誤差mm，則對(duì)應(yīng)不同的豎直角α和傾斜距離S，對(duì)向觀測(cè)高差的中誤差見(jiàn)表3.1所示。<

68、;/p><p>　　表3.1 對(duì)向觀測(cè)高差中誤差（單位mm）</p><p>　　從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可看出:對(duì)向觀測(cè)高差中誤差隨著豎直角及視線斜距的增大而增大。對(duì)于短測(cè)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)角中誤差為全站儀，對(duì)向觀測(cè)法在測(cè)距邊長(zhǎng)大于100 m情況下，其三角高程精度可以滿足三等水準(zhǔn)限差要求。</p><

69、;p><b>　　3.6中間觀測(cè)法</b></p><p>　　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測(cè)精度，可采用中間觀測(cè)法，即將全站儀置于A和B兩點(diǎn)大致中間位置處，設(shè)S、S 分別為測(cè)站與測(cè)點(diǎn)A和B之間的傾斜距離；、分別為測(cè)站與測(cè)點(diǎn)A和B之間的水平距離；、為全站儀照準(zhǔn)棱鏡中心的豎直角；i 為儀器高；、 為棱鏡高；R為地球

70、曲率半徑。以折光系數(shù)為方向變量，取2個(gè)不同方向的大氣折光系數(shù)分別為，，則測(cè)點(diǎn)A和B之間的觀測(cè)法高差為：</p><p><b>　　(式3.8)</b></p><p>　　由于，，則上式化簡(jiǎn)為：</p><p><b>　　(式3.9)</b></p><p>　　同理，設(shè)；；，則有誤差傳播定律，

71、可推導(dǎo)出中間法觀測(cè)高差的中誤差為：</p><p><b>　　(式3.10)</b></p><p>　　如果取測(cè)角標(biāo)準(zhǔn)差，測(cè)距標(biāo)準(zhǔn)差mm，儀器高和棱鏡高量取中誤差mm，大氣折光系數(shù)，，大氣折光系數(shù)中誤差，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在中間觀測(cè)法中，不同的平距，對(duì)最終高差觀測(cè)精度影響較小，因此本文假設(shè)，則對(duì)應(yīng)不同豎直角，，中間法觀測(cè)高差的中誤差如表3.2所示。</p>

72、<p>　　表3.2 中間觀測(cè)高差中誤差（單位：mm）</p><p>　　從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以看出中間觀測(cè)法高差中誤差隨豎直角和觀測(cè)平距的增大而增大。當(dāng)觀測(cè)平距小于600m時(shí)，高差觀測(cè)精度明顯較高；而當(dāng)觀測(cè)平距大于600m時(shí)，觀測(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足三等水準(zhǔn)限差要求。<

73、/p><p>　　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J全站儀為例，取測(cè)距標(biāo)稱精度為（）。測(cè)距按1km計(jì)算，取，，儀器高與棱鏡高的量取誤差m=。通過(guò)比較可以看出對(duì)向觀測(cè)高程測(cè)量精度比中間觀測(cè)高程測(cè)量精度要好。對(duì)向觀測(cè)高程測(cè)量在距離小于1200m，豎直角小于30°時(shí)，其精度能滿足四等水

74、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)向觀測(cè)可滿足三等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求。</p><p>　　第四章 全站儀三角高程測(cè)量精度分析</p><p>　　4.1全站儀三角高程測(cè)量精度分析</p><p>　　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的高差中誤差。如果垂直作業(yè)按平地、丘陵和山地的平

75、均值，取為；垂直角觀測(cè)采用級(jí)全站儀觀測(cè)；取；邊長(zhǎng)測(cè)量中誤差按全站儀測(cè)距精度計(jì)算；大氣垂直折光系數(shù)中誤差取，、均按8mm計(jì)算?？梢钥闯鰞x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500~800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、線路水準(zhǔn)測(cè)量等。</p><p>　　表4.1 全

76、站儀三角高程精度表</p><p>　　標(biāo)稱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)觀測(cè)精度，只有在理想的環(huán)境條件下才有可能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　4.1.1大氣對(duì)光電測(cè)距精度的影響</p><p>　　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著

77、，是影響精密測(cè)距的最主要因素[5]。</p><p>　　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)的溫度觀測(cè)值的平均值代替整條測(cè)線的平均溫度時(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為光電測(cè)距的氣象代表性誤差，又叫折射率

78、異常 [6]。</p><p>　　4.1.2削減大氣對(duì)測(cè)距精度影響的途徑</p><p>　　光電測(cè)距氣象代表性誤差是不能通過(guò)對(duì)向觀測(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</p><p>　?。?）用雙載波或多載波儀器觀測(cè)；</p><p>　?。?） 利用熱氣球或直升飛機(jī)沿測(cè)線測(cè)量各點(diǎn)的氣象元素, 然后進(jìn)行改正；&

79、lt;/p><p>　?。?） 在最佳觀測(cè)時(shí)間作業(yè)；</p><p>　?。?） 建立大氣模型進(jìn)行修正。</p><p>　　4.1.3光電測(cè)距的最佳觀測(cè)時(shí)間</p><p>　　光電測(cè)距的最佳觀測(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

80、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]。</p><p>　　4.1.4根據(jù)大氣模型進(jìn)行修正</p><p>　　選擇最佳的觀測(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)用的角度來(lái)考慮，不受時(shí)間限制的大氣模型修正法將更有

81、價(jià)值。此類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)、鏡站的溫差觀測(cè)值估算測(cè)線上其它點(diǎn)的溫度，再計(jì)算側(cè)線溫度的幾何平均值。</p><p>　　4.2不同觀測(cè)方法誤差的共同點(diǎn)</p><p>　　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)向觀測(cè)法還是中間法觀測(cè)，觀測(cè)高差中誤差均隨著豎直角和觀測(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測(cè)距離在一定

82、范圍內(nèi)。其次，當(dāng)視線距離較小時(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。</p><p>　　4.3提高全站儀三角高程測(cè)量精度的措施</p><p>　　（1）影響高差測(cè)量精度主要是豎直角觀測(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，所以在觀測(cè)中應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┨岣哓Q直角的觀測(cè)精度。&l

83、t;/p><p>　　（2）若要再次提高三角高程測(cè)量精度，只有提高垂直角觀測(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。</p><p>　　（3）在平坦地區(qū)，視線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

84、測(cè)距精度，除了應(yīng)選擇最佳觀測(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)行檢驗(yàn)、校正，并正確地測(cè)量氣象參數(shù)。</p><p>　　全站儀三角高程測(cè)量的應(yīng)用實(shí)例</p><p><b>　　5.1工程概況</b></p><p>　　十天線H-C22標(biāo)位于陜西省漢中市境內(nèi)，起迄里程：K366+400～K3

85、78+550，標(biāo) 段 路線全長(zhǎng)12.15k m，加之聯(lián)絡(luò)線，總長(zhǎng)近15km。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)有的便道可沿線貫通，沿線隔一段距離有一個(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。</p><p><b>　　圖5.1工程概況圖</b></p><p>　　如圖所示，欲測(cè)A、B兩點(diǎn)間的

86、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。由圖不難寫出 ，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。在中，，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：，，式中R為地球半徑，為光程曲線PQ的曲率半徑，設(shè)，稱為大氣折光系數(shù)，則：。將以上各式代入，則有：，即為單向觀測(cè)計(jì)算高差基本公式。</p><p>　　如果觀測(cè)是在相同的條件下進(jìn)行的，

87、特別是在近似同一時(shí)間進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)，可以認(rèn)</p><p>　　為對(duì)向觀測(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)向觀測(cè)。</p><p><b>　　5.2準(zhǔn)備工作</b></p><p>　　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2人，共6人。</p><p>　　設(shè)備配備：為

88、了保證測(cè)量精度，需使用測(cè)角，測(cè)距精度不低于（）m m以上精度的全站儀，前后視均用光學(xué)對(duì)中棱鏡。</p><p>　　5.3現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及注意事項(xiàng)</p><p>　　原則上三角高程測(cè)量與平面導(dǎo)線測(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)范進(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)范要求。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

89、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。</p><p>　　5.4內(nèi)業(yè)整理計(jì)算分析</p><p>　　根據(jù)外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行內(nèi)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與儀器直接讀取的高差存在

90、偏差。經(jīng)過(guò)已知水準(zhǔn)點(diǎn)間高差，發(fā)現(xiàn)儀器直接讀取的高差較為準(zhǔn)確。經(jīng)過(guò)對(duì)該工程測(cè)量數(shù)據(jù)的分析后，得出其偏差的大小與距離有關(guān)。其關(guān)系可用公式表示為：，其中為儀器直接讀取高差與豎直角算得的高差，單位是mm；S為兩相鄰點(diǎn)的斜距，單位是m；k為固定常數(shù)，無(wú)量綱。在本工程中，使用固定的一臺(tái)全站儀測(cè)得的數(shù)據(jù)不難算出其值。</p><p><b>　　5.4.1求K值</b></p><p&

91、gt;　　方法一：最終經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的取均值便得出。</p><p>　　方法二：也可通過(guò)數(shù)據(jù)、SD（斜距）的關(guān)系由CA D圖求出k值。</p><p><b>　　圖5.2K值曲線圖</b></p><p>　　通過(guò)曲線圖分析得出其與方法一求出的中值的偏差對(duì)△h影響甚微。如：斜距SD為500m，兩者不同k值算出的△h僅相差0.15mm。</p

92、><p><b>　　5.5技術(shù)小結(jié)</b></p><p>　　5.5.1對(duì)三角高程的誤差、精度進(jìn)行分析</p><p>　?。?）人為因素：由于司鏡人員視覺(jué)差別，對(duì)于測(cè)量?jī)x器十字絲與站板對(duì)準(zhǔn)存在一定的誤差，此誤差可通過(guò)多次、熟練操作即可大大避免。</p><p>　?。?）儀（鏡）高量?。河捎谌羌芗袄忡R（儀器）基座的影

93、響，由于在計(jì)算高差時(shí)，儀高和鏡高偏大部分會(huì)抵沖掉，該誤差幾乎不予考慮，只是在架設(shè)儀器（棱鏡）時(shí)注意高度，但應(yīng)認(rèn)真、正確地量取。</p><p>　?。?）全站儀三角高程測(cè)量，如果采用對(duì)向觀測(cè)，豎直角觀測(cè)精度≤，測(cè)距精度不低于（5+5×10-6×D）mm，如果邊長(zhǎng)控制在700m之內(nèi)，可滿足三等水準(zhǔn)的限差要求。</p><p>　　（4）故豎直角的測(cè)定誤差是全站儀三角高程測(cè)

94、量的主要誤差。所以在觀測(cè)中應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┨岣哓Q直角觀測(cè)精度，如采用較大覘牌代替棱鏡作為照準(zhǔn)目標(biāo)，適當(dāng)增加測(cè)回?cái)?shù)等。</p><p>　　（5）通過(guò)對(duì)測(cè)量?jī)x器所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就不難得出其誤差大致與邊長(zhǎng)平方成正比關(guān)系，即其乘常數(shù)，可根據(jù)邊長(zhǎng)進(jìn)行改正。</p><p>　　5.5.2做好測(cè)量前準(zhǔn)備工作</p><p>　　儀器性能不同，其高程測(cè)量的k值可能有所不同，有

95、條件的情況下要對(duì)儀器測(cè)量精</p><p><b>　　度進(jìn)行校核。</b></p><p><b>　　5.5.3工程總結(jié)</b></p><p>　　從上面進(jìn)行的精度估算結(jié)果看，采用全站儀三角高程的方法測(cè)量某點(diǎn)的高程，其高程最大中誤差一般不大于。在公路工程測(cè)量實(shí)際操作過(guò)程中，線路沿線布設(shè)的控制點(diǎn)間距一般在500m左右，

96、偏離路線中心的距離在50 ~150m，那么要是在每個(gè)控制點(diǎn)上都設(shè)站 ，則中樁放樣及測(cè)距距離也不會(huì)超過(guò)300m，可以保證三角高程測(cè)量精度，因此能滿足公路測(cè)量設(shè)計(jì)施工的精度要求。</p><p><b>　　第六章 結(jié)語(yǔ)</b></p><p>　　全站儀三角高程測(cè)量由于其簡(jiǎn)便靈活，可以與地表導(dǎo)線復(fù)測(cè)同時(shí)進(jìn)行，尤其在山區(qū)的高程控制和平面控制點(diǎn)的高程測(cè)定中已廣泛應(yīng)用。實(shí)踐證

97、明，它的精度可以代替三、四等幾何水準(zhǔn)，而且從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面比較，則遠(yuǎn)較幾何水準(zhǔn)為優(yōu)。由于垂直角觀測(cè)誤差、大氣垂直折光誤差和外業(yè)實(shí)測(cè)條件和不利的影響，全站儀三角高程測(cè)量誤差較難克服。因此，全站儀三角高程測(cè)量不能普遍代替水準(zhǔn)高程測(cè)量，只有在精度要求較低的高程測(cè)量中才使用全站儀三角高程測(cè)量。全站儀不測(cè)量?jī)x器高和棱鏡高減少了量高誤差和因量高帶來(lái)的麻煩，顯著提高工作效率和作業(yè)的靈活性，提高了高程測(cè)量的精度。采用全站儀不測(cè)量?jī)x器高和棱鏡高進(jìn)行三角高程

98、測(cè)量，既適合于導(dǎo)線測(cè)量的高程傳遞，也適用于地形圖零散部點(diǎn)的高程測(cè)量，用該方法測(cè)量精度更為理想。合理巧妙地利用全站儀，以滿足具體工作中的需求，使測(cè)量工作省時(shí)、省力、簡(jiǎn)便迅捷，既提高了工作效率，又提高了測(cè)量精度，在實(shí)際工作中具有較好的應(yīng)用價(jià)值[10]。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 覃輝，徐衛(wèi)東，任沂軍、測(cè)量程序與新型全站儀的應(yīng)

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