全站仪三角高程代替等级水准的应用研究
/23358082-长春工程学院学报(自然科学版)2012年第13卷第1期
(),J.ChanchunInst.Tech.Nat.Sci.Edi.2012,Vol.13,No.1 g
CN221323N -
全站仪三角高程代替等级水准的应用研究
梁振华,孟凡超
()辽源职业技术学院资源工程系,辽源136201
摘 要:介绍了2种全站仪三角高程测量的方法,即传统法的三角高程和中间法三角高程,并计算得出并分析了这2种方了它们的理论精度与实际精度,法能够代替等级水准测量的可行性。
关键词:三角高程测量;全站仪;误差传播定律;测量
精度
中图分类号:P208
文献标志码:A
()文章编号:10098984201201008003---
目前,大部分高程控制网的建立仍然使用水准仪进行水准测量。而对于地面高低起伏较大或用水准仪测量不便的地区,用水准仪进行水准测量的进程则会变得缓慢,甚至可能做不到。在这种情况下,通常采用全站仪三角高程测量方法进行高程的测量。全站仪三角高程也是目前工程测量中较为常用的一种高程测量方法。随着高精度全站仪的普及,用全站仪三角高程测量代替水准测量,可以大幅度提高野外测量的速度。本文通过对校园内实测的验证了20条边对三角高程测量的精度进行了分析,全站仪三角高程在一定范围内代替等级水准的可行性。
1]
:两点间的高差[
图1 传统法三角高程测量原理
·22()
h′sinD′cosα1α+i-v+AB=D
2R
此方法即为传统法三角高程,测量时需要记录仪器高和镜高以及斜距和竖直角,测量计算出的高差与三等水准测得的高差作比较,得出其高差较差以此来评定其精度。的中误差,
1.2 中间法三角高程的测量方法如图2所示,将全站仪安置于A、B两点间的C,点,仪器高为i观测A和B的棱镜得斜距为Sa和竖直角为α棱镜高为l假定仪器在Sb,la和αb,a和b,
[]
则AC点高程为Hc,B点的高程为HA和HB2。
1 全站仪三角高程的测量方法
1.1 传统法三角高程的测量方法
如图1所示,在A点架设仪器,在B点安置棱,镜,设仪器高为i棱镜高为v,此时可测得全站仪中心至棱镜中心的距离D′和全站仪视线与水平面的夹角α,所以全站仪中心至棱镜中心的竖直距离为22,考虑球气差改正f,D′sinD′cosα式α,f=
2R中K为大气垂直折射系数,得A、R为地球半径,B
收稿日期:2012-03-09
,,作者简介:梁振华(男(汉)吉林农安,副教授1964-)
主要研究工程测量技术。
图2 中间法三角高程的测量方法
等:全站仪三角高程代替等级水准的应用研究 梁振华,81
3]
,)两边取全微分,律可知[式(得1
2
Scosmα
m+
ρ
22222oscK α22
inα××S×s++
2R2Rρ
2
22
()osm×S×c×7α2S+mi+mv
2R
——A、式中:mh—B两点间的高差中误差;
2
h
2
sin=(α×mS)+
HA=HC+a+i-la
HB=HC+a+i-lb
其中:后视垂距
·2
a=SsinαScosαaa+aa
2R
前视垂距
·22
b=SsinαScosαba+bb
2R
若觇标高相等,即l则a=lb,
()2
()3
()4
()5
))
))
hsinαab=b-a=Sbb+
·22
Scosα-b
2R
——全站仪所测的斜距S的中误差;mS—
——全站仪所测的竖直角的中误差;mα—
——大气折光系数的中误差;mK—
——分别为仪器高和棱镜高在量取mi和mv—
时的中误差。
[]
在本次实验中K值取0.经计算×144,
2R
·22
()SsinScosα6αaa-a
2R
)与水准仪的高差计算公式的形式正好公式(6相反。即高差=前视垂距-后视垂距。
2 全站仪三角高程的理论精度
)将斜距D由式(根据误差传播定1′用S表示,
mα与os×S×cα×mS的值均为2
2Rρ
故这两项可以忽略不计,所以将式0.01mm左右,
()左右各取平方根得7
22Sin×sα×
K2
()sin+ mh=α×mS+
2Rρ
同理可得中间法三角高程的中误差计算公式
))
+mi+mv
22
()8
2244
AB2AB22
()mh=±(sinαinαm+α+k+mv9A+sB)22
4Rρ
))中误差的理论值,与(中m在这里我们取2倍中误差作为极894mm、mα取±2″、mv和 式(s取±
[]
限误差,并与三、四等水准的限差比较,分析其精度由此可由上式可m2mm、mk取±0.04mm5,i取±
情况,经计算得出表1。求出传统法三角高程测量与中间法三角高程测量的
22
2
S
表1 全站仪传统法三角高程与中间法三角高程的极限误差、及与三、四等水准限差的比较
测量距离/m
方法
1°
传统法
100
中间法传统法
200
中间法传统法
300
中间法传统法
500
中间法
5.98 5.82 6.86 6.29 8.13 7.00
5°6.02 5.82 6.89 6.36 8.15 7.07
极限误差/mm
10°6.13 6.14 6.97 6.59 8.19 7.27
20°6.54 6.99 7.27 7.38 8.34 8.00
30°7.138.127.708.468.589.00
三等水准限差/mm
四等水准限差/mm
3.79 6.32
5.37 8.94
6.57 10.95
11.331.321.291.150.95 1 1 1 18.91
8.96
9.12
9.710.55 1
8.49 14.14
()全站仪传统法三角高程与中间1 由表1可知:
法三角高程在测程1k竖直角在3m以内,0°以内时,其理论精度均不能达到三等水准的限差要求。)(全站仪传统法三角高程与中间法三角高程在测2程8竖直角在1以内时,其理论精度可00m以内,5°达到四等水准的限差要求。(全站仪传统法三角3)
高程与中间法三角高程测量的误差随边长的增加而明显增大,所以在实际生产测量中,应该尽量缩小观测边的长度。
3 全站仪三角高程的实际精度
本文对校园内2利用高0条边进行了实地测量,
82
长春工程学院学报(自然科学版)()2012,131
差计算公式得出了每条边的高差,并通过与三等水从而得出三角高程测量的实准的成果作比较分析,际精度。
故由白塞尔公式可求出三角高程与三等水准高程的较差的中误差
测点,这样就会在一定程度上降低测量速度,并且在增加了误差来源,测量时需要量取仪器高与棱镜高,
所以传统法三角高程测量的精度不高,在仪器精度较高时可达到四等水准的要求。
4.2 中间法三角高程测量的优缺点
优点:相邻两点间可以不通视,可灵活选取测站点位置,测站不需对中,与传统法三角高程比,此方法由于不需量取仪器高与棱镜高,所以理论精度要并且中间法与水准仪一样在两点比传统法高一些,
间设站,不需要对中,增加了测量的效率。
缺点:测量精度在很大程度上依赖仪器的精度,
7]
,虽然在仪器精度较高时可达到四等水准的精度[
mΔ=±
n-1为例。
()10
[———每条边较差的平方和,式中:以传统法ΔΔ]
由于本次实验中外业共测量2故n=0条边,经计算可得mΔ=±4.20,14mm。
根据误差传播定律
22
()m211Δ=m三+m水
——传统法三角高程测量的实际测量中式中:m三—
但其精度与水准仪相比还存在差距。
误差;
——三等水准测量的中误差。m水—
在本次实验中,由于本次实验平均边长为,大于1根据《工程测量规104m(00m小于200m)范》上的要求三等水准测量要求每千米的全中误差
6],可得三等水准单向测量偶然中误差为为6mm[
5 结语
本文通过对全站仪三角高程的理论研究,并使验用尼康DTM-352C型全站仪进行实地数据采集,证了全站仪三角高程的精度能够达到四等水准的限差要求。由于全站仪三角高程在山区测量时较水准仪有明显的优势,所以在精度要求不高的山区测量时,可以考虑使用全站仪来代替水准仪,但是要用全站仪三角高程来普遍代替水准仪来进行高程测量,目前还无法达到理想的精度。
从发展前景来看,如果全站仪测角与测边的精度大幅提高,并且仪器高与目标高的量取工具可使量取误差很小的时候,全站仪三角高程才有可能普遍取代水准仪进行高程测量。参考文献
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由此可知,当L=0.m水=±32时(L以km× ,为单位)故m水=±1.90mm,
2
()m三=±212Δ-m水
将mΔ=±4.70mm,m水=2.32mm代入式(),得m三=3.故由表1可知,在边长小于1268mm,
竖直角小于1200m,°时三角高程的理论中误差
m理=3.43mm,故实际测得的中误差略大于理论
值;但边长小于200m时,四等水准的限差为8.94mm,故取两倍的实测中误差作为极限误差,即2这个值小于四等水准的限差,m三=7.36mm,说明了本次实验的外业数据的精度达到了理论的精度,并且也验证了全站仪三角高程的精度在本次实验中达到了四等水准的测量精度。
中间法三角高程实际精度分析与传统法类似,这里不再进行分析,经计算中间法三角高程在平均边长小于2竖直角小于1时其精度可满足四00m,°等水准的限差要求。
4 全站仪三角高程的优缺点
4.1 传统法三角高程的优缺点
优点:方法简单,测量速度快,尤其在地势起伏较大的地区更能突出测量的效率。
缺点:在待测点设站,架设全站仪时需要对中待
(下转第89页)
几内亚博凯省某红土型铝土矿地质特征及找矿意义 郭玉溪:89
图1 红土型铝土矿成矿机理剖面
)由于地表铁帽的连续性、地形坡度、植被发2 (
故在不同的育情况等对大气降水的侵入影响较大,
地貌单元红土化程度差异较大,一般在海拔140m以上的低缓残丘上成矿地质条件较好,可形成较为良好的铝土矿工业矿体。在植被稀少的开阔平坦区、地形坡度较大的地段和海拔140m以下的河流两岸成矿地质条件较差,很难形成有工业价值的铝土矿矿体。
()几内亚铝土矿资源量十分丰富,但中国在几3
内亚对铝土矿资源的勘查我们是首次进行,随着中越来越多的国内公司在几国对外开放的不断深入,
内亚登记勘查区,进行铝土矿资源的勘查及开发,矿区周围就有数个国内公司的矿权范围正准备开展工本次的地质工作对以后其他区的铝土矿勘查具作,
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GUOYu-xi
(TheSecond GeoloCrew,Henan Provincial gy
BureauoGeoexlorationand Mineral - f p
,Zhenzhou450001,China)Develomentpg:AbstractAccordintoactualdataintheeoloical ggg
fieldandindoorwork,westudontheoccurrence y ,oreborinrocksandthedeositconditioneolo- -gpgg
,icalfeaturesoflateriticbauxiteinGuineaandro -posethatthislateriticbauxiteisformedwithshal -p
lowbasicintrusiverocksbcomrehensivehsi -yppy calandchemicalconditionsinfluenceandlonterm -glateritization.Itbelonstotheweatheredeluviade -gosit.Wealsoointoutthefavorableareafor pp
,forminrovideuidindeositwhichwillarefer -gpggp enceforlaterthiskindofdeosit.rosectin pppg :;;KewordsGuinealateriticbauxiteeoloicalfea -ggy
;turemeaninrosectinppgg
檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨(上接第82页)
:AbstractThisaerintroducestwokindsoftotal pp,stationtrionometriclevelinmethodsnamelthe ggy trionometriclevelinmethodandmiddlemethod gg ,oftrionometriclevelincalculatestheirtheoreti -gg,calrecisionandactualaccuracandanalzesthe yypfeasibilitradeoftherelacementtolevelinb ygpgy twokindsofmethods.these
:;;Kewordstrionometriclevelintotalstationer -ggy
rorlaw;surveroaationrecision yppgp
Thealicationresearchontotal ppstationtrionometriclevelin gginoflevelinlacerade gpg
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