全站仪三角高程测量不同方法的分析与应用概要课件

*,*,单击此处编辑母版标题样式,1,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,*,2024/11/3,1,1,全站仪三角高程测量不同方法的分析与应用,班级：测绘工程,091,班,姓名：邵慧,学号：,200903262,指导教师：王丹英,2024/11/3,2,论文设计的任务及要求,设计任务,：,本论文主要通过对三角高程测量原理、误差来,源及精度分析，进行三角高程测量对向观测法和中,间观测法的对比研究。并结合实践，分析全站仪三,角高程测量的实测精度及其代替等级水准测量的可,行性和可靠性，给出全站仪精密三角高程测量代替,等级几何水准测量的条件、减弱误差方法及提高精,度的措施等。,论文设计的任务及要求,设计要求：,1.,能够运用所学的基础理论、基础知识和基本技能独立发现并解决问题；,2.,结合实践和相关规范，熟悉在资料收集、任务分工到组织实施、外业采集、内业处理等环节的基本要求；,3.,掌握全站仪的基本操作、能熟练采集数据并进行数据传输；,4.,能够对采集数据进行分析，并熟练掌握数据处理软件对数据进行处理并提交成果；,2024/11/3,3,2024/11/3,4,研究展开的思路,全站仪三角高程测量,三角高程测量基本原理,全站仪三角高程测量方法,全站仪三角高程测量的误差分析,全站仪三角高程测量代替等级水准测量的研究,实例比较全站仪三角高程测量精度与等级水准测量精度,单向观测法、对向观测法、中间观测法。,影响三角高程测量的误差因素,三角高程测量是观测两点间的水平距离和高度角来,求定两点间高差。,第一节 全站仪三角高程测量特点,特点：,全站仪三角高程测量受地形条件的限制少，且具有测距精度高、测量速度快、适用范围广等特点，采用全站仪中间法三角高程测量，既可以避免量取仪器高和棱镜高所产生的误差，减少三角高程的误差来源，又有水准测量任意设站的特点，灵活设站且不用对中，极大提高了利用效率，在一定范围内可替代三四等水准测量。,2024/11/3,5,第二节 三角高程测量原理,三角高程测量原理：,如图：,A,、,B,为地面上两点，若在,A,点安置全站仪，,B,点安置棱镜，自,A,点观测,B,点的竖直角为,，分别量取仪器高,i,和棱镜高,V,，则,A,、,B,两点间的高差为：,已知,A,点高程为，只要,A,点对,B,点高差为，既可得出,B,点高,程：,2024/11/3,三角高程测量示意图,第二节 三角高程测量原理,进行三角高程测量时，有以下几个问题值得注意：,（,1,）全站仪既可假设在已知高程点，又可不假设在已知高程点；,（,2,）要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高；,（,3,）仪器高和棱镜高需要在观测前后各测量,1,次，并精确到毫米，使之控制在最小误差范围内。,（,4,）及时整理、计算，发现超值限值时立即进行重测。,2024/11/3,7,第三节 全站仪三角高程测量的方法,一、全站仪单向观测法,设,，为,A,、,B,两点间的实测水平距离，仪器置于,A,点，仪器高为,i,，,B,为照准点，觇标高为,v,，,R,为,参考椭球面 上,，,的曲率半径,。,，、,分别为,P,点和,A,的水准面,。,、,是、在,P,点的切线，、为,光程曲线。,当位于,P,点的望远镜指向与,、相切的,PM,方向时，由于受大气折光的影响，由,N,点射出,的光线正好落在望远镜的横丝上，这就是说仪器,置于,A,点测得与,P,与,N,点间的垂直角为,。,2024/11/3,8,地球曲率和大气折光的影响,第三节 全站仪三角高程测量的方法,由上图可明显的看出，,A,、,B,两点的高差为：,考虑到大气折光和地球曲率影响，上式可为：,上式即为单向观测法计算高差的公式。,2024/11/3,9,第三节 全站仪三角高程测量的方法,二、全站仪对向观测法,对向观测即为往返观测，,就是将仪器置于,A,点观测,B,点测取高差，再将仪器置于,B,点观测,A,点测取高差，以两高差的平均值作为观测结果。在测站,A,上向,B,点观测竖角,，,而在测站,B,上也向,A,点观测竖角,。则,由测站,A,点观测,B,点：,由测站,B,点观测,A,点：,2024/11/3,10,第三节 全站仪三角高程测量的方法,其中，和,为由,为,A,观测,B,和由,B,观测,A,时的球气差系数,。,从以上两个式子可得对向观测计算高差的基本公式：,实际作业中，常按单向观测高差取平均值进行计算。这样可同时求得往返观测的闭合差，以检核观测的精度。,三、全站仪中间法高程测量,如图，,在已知高程点,A,和待测高程点,B,上分别安置反光棱镜，在,A,、,B,的大致中间位置选择与两点均通视的,O,点安置全站仪，根据三角高程测量原理，,O,、,A,点的高差为：,2024/11/3,11,第三节 全站仪三角高程测量的方法,2024/11/3,12,式中，、分别为,O,至,A,点的斜距、球气误差改正数。,求气差改正数计算公式为：,同理：,O,、,B,两点的高差为：,则,A,、,B,两点间高差为：,O,至,A,点的斜距、竖直角、球气误差改正数、,i,为仪器高，,为,A,点的目标高。,O,至,A,点的斜距、竖直角、球气误差改正数、,i,为仪器高，,为,A,点的目标高。,全站仪中间法高程测量的原理图,第四章 全站仪高程测量的误差分析,一、影响三角高程测量误差的因素,1.,测距误差,工程测量中常用的全站仪的测距精度不低于级,级精度的全站仪测距精度为,由于测距精度很高，因此对高程测量的影响很小。,2.,测角误差,竖直角观测中误差,对,对,高差的影响随边长的增长而增大,，,这,项影响比测边误差的影响要大得多。为了减小这项影响,一是边长不要太长,一般不能超过,1 km;,二是增加竖直角的,2024/11/3,13,第四章 全站仪高程测量的误差分析,回数，,提高测角精度,，使 在 之内。对于相当于,级的全站仪,一测回方向的中误差为,，,则一测回竖直角的中误差亦,为 之内，,若观测竖直角,2,测回,可使,在,之内，,因而适当增加测回数可以减少测角误差对高差的影响,。,3.,大气折光的影响,对向观测在尽可能短的时间内进行,大气折光系数的变化是相当小的，因此对向观测可以抵消大气折光的影响。但实际上无论采用何种措施,大气折光系数不可能完全一样。对向观测时,大气折光影响的中误差应,应是往返观测大气,2024/11/3,14,第四章 全站仪高程测量的误差分析,光系数值之差的影响,。对向观测 ，单向观测时 （,D,以,km,计算）。,4.,量高误差,作业时量仪器高,i,和棱镜高,l,各两次至,l mm,取平均值后使,。,对于单向半测回观测一般多采用杆棱镜,读取杆棱镜的高,l,，同理使 ，,但立杆棱镜时杆身倾斜是常有的。假设棱镜杆倾斜,3,棱镜杆的高度为,2 m,将会使棱镜的实际高比量得的高减小,3 mm,这项误差为系统误,差,二、提高全站仪精度测量的建议,2024/11/3,15,第四章 全站仪高程测量的误差分析,根据误差传播定律可以得出三角高程测量的高差精度评定公式：,根据普遍的仪器装备水平，现假设测角中误差为,3,，测距中误差为（,5+5ppm,），仪器高和棱镜高的丈量误差为,2mm,，以不同的距离和垂直角推算出各主要因素对高差中误差的影响如下表：,2024/11/3,16,第四章 全站仪高程测量的误差分析,2024/11/3,17,第四章 全站仪高程测量的误差分析,从表中我们可以得出以下结论：,（,1,）距离越长，垂直角越大高差中误差就越大；,（,2,）在测距精度和仪器高、棱镜高的丈量精度有保证的前提下，测角中误差是高差中误差的主要影响因素，并且影响随距离的加长而增大；,（,3,）测距中误差对高差中误差的影响随距离的加长和垂直角增大而增大；,（,4,）仪器高和棱镜高的丈量误差有多大对高差中误差的影响就有多大；,（,5,）全站仪三角高程测量单站测量精度远低于水准仪的单站测量精度。,2024/11/3,18,第四章 全站仪高程测量的误差分析,在实际操作中通常应采取以下措施来减少各种误差对高差的影响,:,（,1,）虽然相对普通水准测量，三角高程测量的主要优势在于：一站就可以进行长距离的，高差相差较大的高程测量，但是为了保证测量精度，还是应该限制每站测量的距离，并应选取垂直角较小的高程控制路线；,（,2,）仪器要严格仔细整平，可以利用全站仪的自动补偿功能来消除整平误差的影响。,（,3,）采用全站仪中间法测量高程，相邻两点间可以不通视，可灵活选择测站点位置，测站不需要对中，不量取仪器高，节约时间，降低劳动强度较对向观测更具明显,优势,2024/11/3,19,第五章 全站仪高程测量代替等级水准测量的研究,一、三角高程测量代替二等水准测量的方案设计,1.,测区地理气候,某大学位于兰州市，属平原地区。测区内地势平坦，平均高程约为,75 m,，西北角和东南角高差约为,1 m,；植被丰富，以杨树、柳树为主，花、草、灌木沿小路均匀分布；建筑为钢筋混凝土结构，一般为五层，属于多层建筑；测区内道路以水泥路为主。太阳辐射的季节性变化显著，地面的高低气压活动频繁，四季分明，寒暑悬殊，雨量集中于夏秋季节，干湿期明显，夏冬季长，春秋季短。夏季经常达到,34,。,2.,方案设计,2024/11/3,20,第五章 全站仪高程测量代替等级水准测量的研究,（,1,）对两台全站仪进行无损害改装，即在全站仪提手处安装棱镜，并做好标记，一台为,，,另一台为,（,2,）,A,、,B,两点间选取,n(n,为奇数,),个临时点作为转点。观测方法如下：在起始点,A,上架设棱镜杆，在位置,1,处架设仪器,，,在位置,2,处架设仪器,。,2024/11/3,21,全站仪改装后示意图,全站仪三角高程测量方法示意图,第五章 全站仪高程测量代替等级水准测量的研究,用仪器 观测,A,点上的棱镜，记录斜距和垂直角。,用位置,1,处的仪器,观测,2,处的位置，记录斜距和垂直角；同时,2,处的仪器 观测位置,1,处的棱镜，记录斜距和垂直角。同理，依次进行。,在,n,点用仪器,（因为,n,为奇数）对,B,点进行测量（在,B,点上架设棱镜杆，与,A,点上的棱镜高相同），记录斜距和垂直角。,A,、,B,两点之间的高差计算公式为：,根据误差传播定律，并与二等几何水准测量差 比较,2024/11/3,22,第五章 全站仪高程测量代替等级水准测量的研究,2024/11/3,23,第五章 全站仪高程测量代替等级水准测量的研究,2024/11/3,24,第五章 全站仪高程测量代替等级水准测量的研究,由,表,，可以得出结论：在控制边长长度和垂直角大小的情况下，采用徕卡,TCR1201+,全站仪进行三角高程测量代替二等几何水准测量在理论上是可行的。综合考虑各种因素，本次试验选取的距离在,320m,以内，垂直角在,3,以内；起始点、终点选取的距离在,20m,以内，基本上能达到精度要求。,3.,方案改进,(1),在校园里利用现有的水准点，选取,其,中的,9,组，每组,2,个点。两点之间的,距离,大约为,500-1200m,。先采用几何水准测,量,的方法，测出每组两点之间高差。,2024/11/3,25,模拟对向观测示意图,第五章 全站仪高程测量代替等级水准测量的研究,(2),选取校园内地势平坦、环境条件基本一致、路况简单的路线。,(3),选取有利的观测时间，一般选取阴天全天或晴天地方时的,10-16,时进行观测。,(4),在起始站、终点站水准点上架设同一棱镜杆，在离水准点,10-20m,位置处架设全站仪进行单向观测。,(5),当进行一测站对向观测时，全站仪采集完数据后，保持全站仪基座连同三脚架、棱镜基座连同三脚架不动，互换仪器，再进行观测。当进行下一站对向观测时，保持全站仪不动，将棱镜搬到指定位置。,(6),采集数据时，应及时进行数据检核，确保无误后，再进行搬站，否则重测。,(7),进行往返测。,4.,三角高程测量与二等水准测量数据的比较