【正文】 用兩臺(tái)高精度自動(dòng)跟蹤目標(biāo)、識(shí)別全站儀，經(jīng)過(guò)加裝改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)向觀測(cè)，削減了大氣垂直折光影響。同時(shí)，它還有大氣折光和地球曲率影響的自動(dòng)改正程序，能自動(dòng)改正大氣折光和地球曲率對(duì)所測(cè)距離的影響。眾所周知，三角高程測(cè)量精度主要受豎直角測(cè)量精度和測(cè)距精度的限制，同時(shí)還受大氣折光、地球曲率等因素的影響。水準(zhǔn)測(cè)量精度雖然比較高，但是其測(cè)量工作量大，特別是對(duì)于地面高低起伏較大或不便于作水準(zhǔn)測(cè)量的地區(qū)，用這種方法測(cè)定地面點(diǎn)的高程速度緩慢，有的甚至非常困難。目前根據(jù)測(cè)量方法不同，對(duì)高程測(cè)量的劃分有水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量等。正常高系統(tǒng)和正高系統(tǒng)是有區(qū)別的，主要是由于重力場(chǎng)的影響使得地球重力線方向會(huì)產(chǎn)生一些偏移。特別是在地形復(fù)雜的困難條件下，對(duì)用全站儀中間法代替四等水準(zhǔn)測(cè)量的可行性進(jìn)行了研究。[關(guān)鍵詞]:三角高程測(cè)量，全站儀中間法，測(cè)量精度Abstract This paper will be an analysis triangulated height surveying the accuracy of measurement error sources and based on! Put forward the middle method by using the method of triangulated height surveying, blowing out among tachometer height measurement method, and the formula of error propagation law and role knocking down out of the elevation measurement formula, this paper analyzes some error of leveling the influence of accuracy.Key words: trigonometric leveling；middle method of total station；precision analysis1緒論 引言 測(cè)量是一個(gè)很古老的行業(yè)，無(wú)論是控制測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、地形測(cè)量、還是道路測(cè)量、隧道測(cè)量、航空攝影測(cè)量等，均需測(cè)定高程位置，因此，高程測(cè)量是各種測(cè)量中的重要組成部分。我國(guó)規(guī)定采用的高程系統(tǒng)是正常高系統(tǒng)。用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定地面兩點(diǎn)之間的高差后，即可由已知高程點(diǎn)求得另一點(diǎn)的高程。在地形復(fù)雜的山區(qū)受到地形條件的限制甚至無(wú)法進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，比如懸崖陡坡的高程測(cè)量。要想三角高程測(cè)量在一定條件下得到更為廣泛的應(yīng)用，提高三角高程測(cè)量精度成為其首要任務(wù)。通過(guò)采用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器設(shè)備和合理科學(xué)的計(jì)算方法以及測(cè)量方案，三角高程測(cè)量可以在一定的條件下進(jìn)行高程量，甚至在特殊的環(huán)境和工程中，它可以順利地完成用水準(zhǔn)測(cè)量不能完成的任務(wù)。通過(guò)對(duì)測(cè)段按偶數(shù)邊進(jìn)行觀測(cè)，無(wú)需量取儀器高和目標(biāo)高，避免了由此帶來(lái)的測(cè)量誤差。它們的誕生與應(yīng)用，給測(cè)量領(lǐng)域帶來(lái)了翻天覆地的革命性變化，使測(cè)量工作的效率有了很多提高。監(jiān)測(cè)工作不僅采用目前國(guó)內(nèi)外最成熟最先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器設(shè)備，而且在實(shí)踐中還采用了新的技術(shù)手段和方法，如對(duì)滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計(jì)機(jī)智能仿真系統(tǒng)；擬進(jìn)行研究的三峽庫(kù)區(qū)滑坡泥石流預(yù)報(bào)的“3S”工程等，而這些都涉及到精密三角高程測(cè)量。露天煤礦的大型挖煤機(jī)開(kāi)挖量的動(dòng)態(tài)測(cè)量計(jì)算系統(tǒng)(德國(guó))。這是GPS，GIS技術(shù)相結(jié)合在大型特種工程中應(yīng)用的一個(gè)典型例子。由于在建造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)地基地質(zhì)構(gòu)造不良，出現(xiàn)不均勻沉陷，使塔身產(chǎn)生變形。精密測(cè)量不僅是施工的質(zhì)量保證，也為整治工程病害提供了可靠的資料，同時(shí)也能對(duì)整治效果作出了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。(2)可以為礦業(yè)特別是地處深山、地形條件極其惡劣的礦山工程的地面高程測(cè)量控制網(wǎng)的建立提供一種有效可行的方法。當(dāng)所測(cè)兩點(diǎn)之間距離較短時(shí)，可用水平面來(lái)代替水準(zhǔn)面，測(cè)定地面兩點(diǎn)間的高差。一般都是在一定密度的水準(zhǔn)網(wǎng)控制下，用三角高程測(cè)量的方法測(cè)定三角點(diǎn)的高程。再使豎盤(pán)指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中(如為豎盤(pán)指標(biāo)自動(dòng)補(bǔ)償裝置的經(jīng)緯儀則無(wú)此項(xiàng)操作)，讀取豎盤(pán)讀數(shù)，并計(jì)算豎直角。氣壓計(jì)是一種指示海平面高度(海拔)的測(cè)量?jī)x器。圖中相連結(jié)的兩個(gè)容器2分別安置在兩個(gè)欲測(cè)平面A、B點(diǎn)處，當(dāng)容器中裝有同類均質(zhì)液體時(shí)，根據(jù)連通管原理，液體的液面將處于同一水平，高差可用液體高度與求得：=－＝（－）－（－） (21) GPS高程測(cè)量GPS高程測(cè)量是GPS測(cè)量的內(nèi)容之一，由GPS相對(duì)定位得到的三維基線向量，通過(guò)GPS網(wǎng)平差，可求得精密的WGS－84大地高差，再通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，求得精密的國(guó)家或地區(qū)參考橢球的大地高差，如果已知網(wǎng)中一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的大地高程，就可以求得各GPS點(diǎn)的大地高。在測(cè)量工作中，由于溫度隨時(shí)間和空間的變化，使大氣的密度也發(fā)生相應(yīng)的變化，從而對(duì)光波的光速、振幅、相位和傳播方向都產(chǎn)生隨機(jī)影響。在水準(zhǔn)測(cè)量中地球曲率的影響可以在觀測(cè)中使用前后視距相等來(lái)抵消。如圖31所示，設(shè)為A、B兩點(diǎn)間的實(shí)測(cè)水平距離。當(dāng)位于P點(diǎn)的望遠(yuǎn)鏡指向與所相切的PM方向時(shí)，由于大氣折光的影響，由N點(diǎn)射出的光線正好落在望遠(yuǎn)鏡的橫絲上。圖31 地球曲率和大氣折光的影響地球曲率半徑影響：折光影響：MN=式中：為光程曲線設(shè)=K，則MN=K稱為大氣折光系數(shù)。(2)參考橢球面上距離s和投影在高斯平面上的距離d之間的關(guān)系。例如，當(dāng)=，h’= 100m時(shí)，/，一般情況下，這項(xiàng)可以略去。如果觀測(cè)是在同樣情況下進(jìn)行的，特別是在同一時(shí)間作對(duì)向觀測(cè)，則可以近似地假定折光系數(shù)K值對(duì)于對(duì)向觀測(cè)是相同的，即=。如，；。4)垂直角觀測(cè)應(yīng)采用覘牌為照準(zhǔn)目標(biāo)，用級(jí)經(jīng)緯儀(同精度或高于其精度的全站儀)按三絲法觀測(cè)三測(cè)回。用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)目標(biāo)后，以望遠(yuǎn)鏡上、中、下三條水平橫絲法依次瞄準(zhǔn)目標(biāo)后讀數(shù)。圖33 球氣差系數(shù)C位隨時(shí)間的變化在實(shí)際作業(yè)中，一般不是直接測(cè)定K值，而是設(shè)法確定C值，因?yàn)镃=（1K）/（2R）,而平均曲率半徑R對(duì)一個(gè)測(cè)區(qū)來(lái)說(shuō)是一個(gè)常數(shù)，所以確定了C值，K值也就知道了。設(shè)兩點(diǎn)之間的高差為h，同時(shí)對(duì)向觀測(cè)的高差分別為和，由于是同時(shí)對(duì)向觀測(cè)，因此可以認(rèn)為＝＝則： h=+h=+由上面兩式可得:= (311) 三角高程測(cè)量垂線偏差改正及正高歸算三角高程測(cè)量求得的高差應(yīng)該是相對(duì)參考橢球面的橢球面高差，即大地高高差，其垂直角是以橢球面的法線為準(zhǔn)的。圖34垂線偏差改正如圖34所示，假定測(cè)站A的的垂線偏差在視線AB垂直面上的分量為，垂直角觀測(cè)值為，經(jīng)垂線偏差改正后以法線為準(zhǔn)的垂直角為 =+故有 tan()=tan(+)因相對(duì)于而言是一微小量，按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，得:tan(+)=tan+ +…將上式代入式(37)，求得經(jīng)垂線偏差改正后的單向觀測(cè)高差的計(jì)算公式為 ； =d()tan+ + －＋d() (314)式中最末一項(xiàng)就是高差的垂線偏差改正。由圖知，地面上A、B兩點(diǎn)的正常高高程分別為:=－，=－而其正常高高差為:－=(－)－(－)大地高高差(－)就是按314式求得的高差故上式可寫(xiě)為:－＝－(－) （315）式中(－)為A、B兩點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面差距之差，即將大地高高差歸算為正常高高差的改正數(shù)。(2)對(duì)向觀測(cè)時(shí)，若垂線偏差沿視線方向隨著距離成線性變化，()/2與相差很小，可以認(rèn)為這時(shí)計(jì)算的高差就是近似正常高高差，它受垂線偏差的影響也很小。金屬礦山大多地處山區(qū)或丘陵地帶，不但地形起伏大，而且地球內(nèi)部物質(zhì)密度很不均勻。在全部平差計(jì)算工作結(jié)束后，再將各點(diǎn)的大地高高程返算為正常高高程