【正文】 則 B點(diǎn)的高程為： ? `.sinD ?? D? S BH ABh D i AH B A 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 在工程測量中三角高程與水準(zhǔn)高程的對比研究 第 頁 13 . s inBAH H D i v??? ? ? ? (32) 具體應(yīng)用上式時(shí)要注意豎直角的正負(fù)號，當(dāng) ? 為仰角時(shí)取證號，相應(yīng)地 .sinD ??也為正值，當(dāng) ? 為俯角時(shí)取負(fù)號，相應(yīng)地 .sinD ?? 也為負(fù)值。三角點(diǎn)的高程主要是作為各種比例尺測圖的高程控制的一部分。如光照會(huì)造成儀器各部位受熱不均勻使軸線關(guān)系改變、風(fēng)大時(shí)會(huì)使儀器發(fā)生抖動(dòng)、不易精平等都會(huì)引起誤差。 b) 大氣折光 的影響 視線在大氣中穿過時(shí)，會(huì)受到大氣折光的影響。發(fā) 生在兩尺讀數(shù)之間的下沉，會(huì)使后讀數(shù)的尺子讀數(shù)比應(yīng)有的讀數(shù)小，造成高差測量誤差。視線越靠近尺的頂端，誤差就越大。 c) 估讀誤差 普通水準(zhǔn)測量中水準(zhǔn)尺為厘米刻劃，考慮儀器的基本性能，影響估讀精度的因素主要與十字絲橫絲的粗細(xì)、望遠(yuǎn)鏡放大倍率及實(shí)現(xiàn)長度等因素有關(guān)。 觀測誤差 a) 精平誤差 在水準(zhǔn)測量于讀數(shù)前必須精平，精平的程度反映了視準(zhǔn)軸水平程度。為了避免這種誤差的產(chǎn)生，在陽光下進(jìn)行觀測必須用傘遮住儀器。實(shí)際上，要求前后視距相等時(shí)比較困難的，也是不必要的。一旦超限，立即重測，嚴(yán)禁修改原始數(shù)據(jù)。 表 三等水準(zhǔn)測量作業(yè)限差 等級 儀器類型 標(biāo)準(zhǔn)視線長度 /m 后前視距差 /m 后前視距差累計(jì) /m 紅黑面讀數(shù)差 /m 紅黑面所測高差之差 /m 檢測間歇點(diǎn)高差之差 /m 三 S3 65 三等水準(zhǔn)測量在一測站上水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)雙面水準(zhǔn)尺的順序?yàn)椋? 1） 照準(zhǔn)后視標(biāo)尺黑面，進(jìn)行視距絲、中絲讀數(shù)； 2） 照準(zhǔn)前視標(biāo)尺黑面，進(jìn)行中絲、視距絲讀數(shù)； 3） 照準(zhǔn)前視標(biāo)尺紅面，進(jìn)行中絲讀數(shù)； 4） 照準(zhǔn)后視標(biāo)尺紅面，進(jìn)行中絲讀數(shù) 。尺墊應(yīng)重而堅(jiān)固，方能穩(wěn)定。雙面水準(zhǔn)尺的一面為分劃黑白相間成為黑面尺或者主尺，另一面分劃紅白相間成為紅面尺或者輔尺。高差 ABh 由下式算得： 1 12 +AB A aBH h h h? ? ?… … (26) 式中各測站的高差均為后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)之值，即 1 1 112 2 211AnB n nh a bh a bh a b?????? ?????? ???… … (27) 式中等號右端用下標(biāo) 1,2，?? n 表示第一站、第二站、??第 n 站的后視讀數(shù)和前視讀數(shù)。 2． 2 水準(zhǔn)測量方法 圖 21 所表示的水準(zhǔn)測量是當(dāng) A、 B 兩點(diǎn)相距不遠(yuǎn)的情況，這時(shí)通過水準(zhǔn)儀可以直接在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)，且能保證一定的讀數(shù)精度。則 A、 B 兩點(diǎn)之間的高差為： ABh a b?? (22) 于是 B 點(diǎn)的高程 BH 可按下式計(jì)算： ()BAH H a b? ? ? (23) 后視尺 大地水準(zhǔn)面 前進(jìn)方向 前視尺 a a abh BH b iH 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 在工程測量中三角高程與水準(zhǔn)高程的對比研究 第 頁 7 高差 ABh 本身可正可負(fù)，當(dāng) a 大于 b 時(shí)， ABh 為正，這種情況時(shí) B 點(diǎn)高于 A 點(diǎn)；當(dāng) a 小于 b 時(shí)， ABh 值為負(fù)，即 B 點(diǎn)低于 A 點(diǎn)。 如圖 21，若已知 A 點(diǎn)的高程 AH ，求未知點(diǎn) B 的高程 BH 。分析了三角高程測量和水準(zhǔn)測量的方法、原理和誤差來源。數(shù)學(xué)方法主要有統(tǒng)計(jì)處理和模糊數(shù)學(xué)分析方法。 數(shù)量研究法 數(shù)量研究法也稱 “ 統(tǒng)計(jì)分析法 ” 和 “ 定量分析法 ” ，指通過對研究對象的規(guī)模、速度、范圍、程度等數(shù)量關(guān)系的分析研究，認(rèn)識(shí)和揭示事物間的相互關(guān)系、變化規(guī)律和發(fā)展趨勢，借以達(dá)到對事物的正確解釋和預(yù)測的一種研究方法。測量平差基礎(chǔ)就是依據(jù)某種最優(yōu)化準(zhǔn)則，由一系列帶有觀測誤差的測量數(shù)據(jù)，求定未知量的最佳估值及精度的理論方法。 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 在工程測量中三角高程與水準(zhǔn)高程的對比研究 第 頁 4 工程測量學(xué) 工程測量學(xué)是研究地球空間 (地面、地下、水下、空中 )中具體幾何實(shí)體的測量描繪和抽象幾何實(shí)體的測設(shè)實(shí)現(xiàn)的理論方法和技術(shù)的一門應(yīng)用性學(xué)科。因此，以本質(zhì)上說，它是地球工程信息學(xué)科，是地球科學(xué)和測繪學(xué)中的一個(gè)重要分支， 是工程建設(shè)測量中的基礎(chǔ)學(xué)科，也是應(yīng)用學(xué)科。3mm。 加拿大新不倫斯威克大學(xué)與同一時(shí)期，采用與美國類似的儀器在大學(xué)校園內(nèi)600m的道路上按中間法進(jìn)行試驗(yàn)，邊長分別為 200、 250、 300m，垂直角觀測 810測回，求得每公里往返平均值的標(biāo)準(zhǔn)差為 177。求得往返平均值標(biāo)準(zhǔn)差小于 177。三角高程測量的結(jié)果與一等水準(zhǔn)測量的 36個(gè)差值計(jì)算得到每公里高差中誤差為 177。對向觀測法邊長小于 時(shí)，可以代替三等水準(zhǔn)測量 ??4 。 1982 年 11 月和 1987 年 9月先后在昆明和北京召開了“電磁波測距儀在工程測量中的應(yīng)用”的學(xué)術(shù)討論會(huì)。 三角高程測量 三角高程測量（ Trigonometric Leveling） ，通過觀測兩點(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。 相關(guān)概念 水準(zhǔn)測量 水準(zhǔn)測量又名 “ 幾何水準(zhǔn)測量 ” ，是用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺測定地面上兩點(diǎn)間高差中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 在工程測量中三角高程與水準(zhǔn)高程的對比研究 第 頁 2 的 方法。 研究意義 本文旨在研究在工程測量中三角高程測量和水準(zhǔn)測量的精度對比研究，通過對三角高程測量和水準(zhǔn)測量的原理、方法、誤差來源等進(jìn)行分析。如果采用三角高程測量就比較容易實(shí)現(xiàn)。盡管現(xiàn)在已有不少的研究人員提出了一些折光差改正的計(jì)算公式，但這些公式中仍然還存在系統(tǒng)誤差 ??1 。中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 在工程測量中三角高程與水準(zhǔn)高程的對比研究 第 頁 1 三角高程測量與水準(zhǔn)測量的精度對比分析 1 緒論 研究背景和意義 研究背景 在當(dāng)今的高程測量中，水準(zhǔn)測量是高程控制的最主要方法之一。在長傾斜路線上受到垂直折光誤差累積性影響，當(dāng)前、后視線通過不同高度的溫度層時(shí)，每公里的高差可能產(chǎn)生系統(tǒng)性的影響。由于上述原因，如果在丘陵、山區(qū)等地使用水準(zhǔn)測量進(jìn)行高程傳遞是非常困難的，有時(shí)甚至是不可能的。三角高程測量傳遞高程比較靈活、方便、受地形條件限制較少等優(yōu)點(diǎn)，使三角高程測量在工程測量中得到廣泛的應(yīng)用。以提高作業(yè)效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，并實(shí)現(xiàn)高程測量的自動(dòng)化。由于不同高程的水準(zhǔn)面不平行，沿不同路線測得的兩點(diǎn)間高差將有差異，所以在整理國家水準(zhǔn)測量成果時(shí)，須按所采用的正常高系統(tǒng)加以必要的改正，以求得正確的高程 ??2 。在我國，對三角高程和水準(zhǔn)測量的對比研究是相當(dāng)普遍。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)用中間法觀測邊長在 1km 以內(nèi)，三角高程測量是可以代替四等水準(zhǔn)測量。 東北水利水電勘察院與水電一局在白山水電監(jiān)測網(wǎng)中，用 ME3000 精密測距儀中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 在工程測量中三角高程與水準(zhǔn)高程的對比研究 第 頁 3 測邊，用 T3 經(jīng)緯儀同時(shí)找準(zhǔn)對方經(jīng)緯儀支架上的棱鏡。 國外研究現(xiàn)狀 美國國家大地測量局于 19841985年間用 T2020經(jīng)緯儀和 DI5測距儀組成全站儀器，按中間法和對向觀測法施測總長為 30km 的線路，邊長為 300m 左右。4mm L ??7 。其結(jié)果與水準(zhǔn)測量比較，在有利觀測條件和一般觀測條件觀測時(shí)，對向觀測時(shí)每公里中誤差均小于 177。它是在 大地測量學(xué) 的基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)上以工程建設(shè)和社會(huì)大戰(zhàn)與安全保證的測量工作為主要服務(wù)對象而發(fā)展和形成的，為人列社會(huì)活動(dòng)提供有用的空間信息。這就決定它的測量范圍與大地測量要小，在觀測和數(shù)據(jù)處理具有多樣 化的特點(diǎn)。誤差理論就是分析誤差來源與分類，總結(jié)歸納出誤差的一些特性。主要目的在于說明各種自變量與某一個(gè)因變量的關(guān)系。要達(dá)到真正的科學(xué)認(rèn)識(shí)，不僅要研究質(zhì)的規(guī)定性，還必須重視對它們的量進(jìn)行考察和分析，以便更準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)研究對象的本質(zhì)特性。 研究內(nèi)容 本文主要研究在工程測量中，三角高程和水準(zhǔn)高程的精度對比分析。水準(zhǔn)測量是使用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺，根據(jù)水平視線測定兩點(diǎn)之間的高差，從而由已知點(diǎn)的高程推算 未知點(diǎn)的高程。設(shè)水準(zhǔn)測量的前進(jìn)方向是由 A 點(diǎn)向 B 點(diǎn)，則規(guī)定 A 點(diǎn)為后視點(diǎn)，其水準(zhǔn)尺讀數(shù)為 a，稱為后視讀數(shù)； B 點(diǎn)為前視點(diǎn)，其水準(zhǔn)尺讀數(shù)為 b，稱之為前視讀數(shù)。 從圖 21 中還可以看出， B 點(diǎn)的高程可以利用水準(zhǔn)儀的視線高程 Hi（也稱為儀器高程）來計(jì)算： iAH H a?? (24) ()B A iH H a b H b? ? ? ? ? (25) 當(dāng)安置一次水準(zhǔn)儀根據(jù)一個(gè)已知高程的后 視點(diǎn)，需求出若干個(gè)未知點(diǎn)的高程時(shí)，用上式計(jì)算較為方便，此法稱之為視線高法，在建筑工程中經(jīng)常應(yīng)用。 圖 22轉(zhuǎn)點(diǎn)與測站示意圖 大地水準(zhǔn)面 通過 A點(diǎn)的水準(zhǔn)面 AH BH ABh 1 A 2 3 n1 n B 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 在工程測量中三角高程與水準(zhǔn)高程的對比研究 第 頁 8 每安置一次儀器，稱為一個(gè)測站，而 1,2,3，?? n 等點(diǎn)即為轉(zhuǎn)點(diǎn)。水準(zhǔn)尺長度為 3米，是以厘米為分劃單位的區(qū)格式木制雙面水準(zhǔn)尺，尺底釘以鐵片，以防磨損。 表 2． 1 水準(zhǔn)儀系列的分及主要用途 水準(zhǔn)儀系列型號 DS05 DS1 DS3 DS10 每千米往返測高差中數(shù)偶然中誤差 = =1mm =3mm =10mm 主要用途 國家一等水準(zhǔn)測量及地震監(jiān)測 國家二等水準(zhǔn)測量及其他精密水準(zhǔn)測量 國家三、四等水準(zhǔn)測量及一般工程水準(zhǔn)測量 一般工程水準(zhǔn)測量 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 在工程測量中三角高程與水準(zhǔn)高程的對比研究 第 頁 9 作為轉(zhuǎn)點(diǎn)使用的尺墊或者尺臺(tái)系用生鐵鑄成，一般為三角型，中央有一個(gè)突起的圓頂，以便放置水準(zhǔn)尺，下有 三個(gè)尖腳可以插入土中。 國家三等水準(zhǔn)測量的精度要求的技術(shù)指標(biāo)見表 ????，表中的黑紅面讀數(shù)差，即指一根標(biāo)尺的兩面讀數(shù)去掉常數(shù)之后的容許的差數(shù)。每一測站必須嚴(yán)格計(jì)算水準(zhǔn)測量作業(yè)后前視距差、后前視距差累計(jì)、紅黑面讀數(shù)差、紅黑面所測高差之差、檢測間歇 點(diǎn)高差之差。 中 南 林 業(yè) 科 技大學(xué) 本科畢 業(yè)論文 在工程測量中三角高程與水準(zhǔn)高程的對比研究 第 頁 10 為了使一測站上，前后視距差產(chǎn)生的誤差得以消除，就必須使前后視距相等。但是殘余 i角也不是固定不變的，即使在同一測站上的前后視的 i 角往往由于太陽光照射的不同而不一樣。對水準(zhǔn)尺的零點(diǎn)誤差，可在一測段中時(shí)測站數(shù)為偶 數(shù)的方法進(jìn)行消除。 b) 調(diào)焦誤差 在觀測時(shí)，若在照準(zhǔn)前后尺時(shí)均進(jìn)行調(diào)焦，必然使在前后尺讀數(shù)時(shí) i 角高度不一致，從而引起讀數(shù)誤差，前后視距相等時(shí)可以避免在一測站中重復(fù)調(diào)焦。由此造成水準(zhǔn)尺讀數(shù)總是偏大。 外界環(huán)境的影響 a) 水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺下沉誤差 在土壤松軟區(qū)測量時(shí)，水準(zhǔn)儀在測站上隨安置時(shí)間的增加而下沉。消除辦法由：踩實(shí)尺墊；觀測間隔間將水準(zhǔn)尺從尺墊上取下，減少下沉量；往返觀測，取高差平均值減少影響。 c) 日照及風(fēng)力引起的誤差 這種影響是綜合的，比較復(fù)雜的。這種方法簡便靈活，受地形條件的限制較少，故適用于測定三角點(diǎn)的高程。量取望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)軸中心 I至地面點(diǎn)上 A 點(diǎn)的儀器高 i，用望遠(yuǎn)鏡中的十字絲的橫絲照準(zhǔn) B 點(diǎn)標(biāo)尺上的一點(diǎn) M，它距 B 點(diǎn)的高度稱為目標(biāo)高 s，測出傾斜視線D′與水平視線 D間所夾的豎直角 ? ，若 A、 B兩點(diǎn)之間的水平距離已知為 D。 sinABh D i s?? ? ? ? (33) 凡是儀器設(shè)置在已知高程點(diǎn)，觀測該點(diǎn)與未知高程點(diǎn)之間的高差稱之為直覘；反之，儀器設(shè)置在未知高程點(diǎn)，測定該點(diǎn)與已知高程點(diǎn)之間的高差稱之為反覘。儀器置于 A點(diǎn)，儀器高度為 i1。 分別為過 P點(diǎn)和 A 點(diǎn)的水準(zhǔn)面。這就是說，儀器置于 A 點(diǎn)測得 P、 M間的垂直角為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。由 201 S2CE R?