赖平清

攀枝花学院，四川 攀枝花 617000

0 引言

在当今飞速发展的基础建筑行业中，测绘在其中扮演了先锋军的角色。随着仪器设备的不断发展，全站仪精度的不断提高，三角高程测量在工程测量中具有了极大的可行性［1］。

1 研究目的和意义

在当今飞速发展的基础建筑行业中，测绘在其中扮演了先锋军的角色。随着仪器设备的不断发展，全站仪精度的不断提高，三角高程测量在工程测量中具有了极大的可行性。在确保仪器精度的一定条件下，四等三角高程测量是否可以代替三、四等水准测量，在现在测量环境越发复杂的情况下，具有极大的研究价值。本文就通过利用二等水准测量和四等三角测量实验对比，探究三角测量在一定条件下代替三四等水准测量的可行性。

目前，在国内外大多数施工建设为了保证数据精度，依旧是采取的传统水准测量，三角高程测量代替水准测量的情况较少，因此，探究三角测量代替水准测量有巨大进步空间。

2 水准测量原理

利用水准仪，从布设点出发，通过奇数站采用后—前—前—后，偶数站采用前—后—后—前的观测顺序，沿途布设若干个必要的临时转点，在两点中央进行仪器操作，最后达到测量高程的目的。

由于二等电子水准测量测定的精度远大于四等三角测量精度，经过数据处理后，可认定二等电子水准测量结果是两点之间的准确高程。

在二等水准测定过程中，为了消除或者减弱各种测量误差对观测结果的影响，采用以下规定进行操作：

（1）前后立尺距离尽量相等，前后视距差＜1m，累计差＜3m，下视读数＞0.55m，上视读数＜2.8m，由于实际测量过程中，坡度变化较大，采用皮尺拉距，这样可以消除或者减弱由于距离所带来的各种误差对观测高差的影响，如i 角和垂直折光等影响，并且消除或者减弱大气折光的影响;

（2）采用奇偶站交替的测站进行观测。在奇数站采用“后、前、前、后”的观测顺序，在偶数站采用“前、后、后、前”的观测顺序。通过进行这样的操作处理，可以消除或者减弱和时间成比例的变化误差对观测高差的影响，如i 角的变化和仪器的垂直位移等影响;

（3）总测站选用偶数站。消除或者减弱零点差;

（4）往返测量。消除或减弱性质相同、正负号相同的误差影响;

（5）选用在天气不同的情况下进行测量，消除或减弱天气因素对仪器等带来的误差，并且为了提高数据可信度，用两次在不同天气的二等水准测量结果求平均值，最后得出数据。

3 三角测量原理

通过全站仪测量出测站点到照准点之间的天顶距VD 以及水平距离HD 计算出两点之间的高差。也就是说，通过观测有限的点数，通过几何计算，计算出高差。倘若仪器精度足够，此法所测得的高程精度足以满足工程需要。

图1 三角测量原理图

通过测量出D，则高差Hab 为Hab=D×tanα+i-v

（1）在不同的天气情况下进行测量，消除或减弱大气折光的影响;

（2）进行对向观测，用所得到的高程绝对值的平均数可以消除二差影响;

（3）在操作仪器时，尽量同一个人操作仪器，减少偶然误差。

（4）多次测量，经过误差处理后进行数据平均。

4 数据处理

由于本次实验观测距离远小于300m，故可不顾及地球曲率与大气折光影响。

在本次实验中，我们在阴天与晴天，早晨与傍晚不同情况下分别进行了水准测量。测量过程中，严格按照规范，态度端正，测量过程中无人员变动，无中途停歇。水准测量从C1 到C2，C2 到C1 分别进行了两次测量，经过平均处理之后，得出C1 到C2之间的高程分别为16.67476m，-16.67483m，-16.67476m，16.67466m，平均值为16.67473m，由于二等水准测量的精度远大于四等三角测量，故可认定此次测量的高程准确值为16.67473m。

在三角测量过程时，依旧选择在阴天与晴天，早晨与傍晚不同情况下分别进行三角测量。测量过程中，严格按照规范操作，无人员变动。三角测量从C1 到C2，C2 到C1 分别进行了四次次测量，经过平均处理之后，得出C1 到C2 之间的高程分别为16.664m，16.617m，16.732m，16.712m 平均值为16.68125m，三角测量结果与水准测量结果相差0.00652m。

图2 三角测量结果计算表

5 误差分析

本次实验，多次三角测量，但是精度却不一样。通过对观测数据的分析发现，主要存在着以下的一些主要因素：

（1）仪器设备的不同。各个厂家的仪器虽然大体相同，但在精度方面依旧有些差距，有的仪器存放很久，精度与出厂时变化不大，有的仪器在使用过程中，由于使用时间过长，精度略有下降，加上仅进行过简单的校准，对精度有较大影响;

（2）仪器高与棱镜高误差。由于此次测量时，量取仪器高与棱镜高时，均只测量了一次，手工测量，难免存在误差，导致棱镜高与仪器高度均会产生误差，从而导致误差累计。其次，仪器与棱镜高度相同，与仪器高与棱镜高差别较大对于三角测量也有一定影响。仪器高与棱镜高度相仿时，所计算出的高程差距不大;

（3）地球曲率与大气折光影响。本次实验，由于距离较近，小于300m，故未考虑。但是，由于本地区海拔地势较高，日照强度大，地球曲率与大气折光对实验依旧产生了巨大影响。但是，由于条件不足，不能测出大气折光系数，加之大气折光系数测量条件复杂，故舍去;

（4）观测过程中，仪器对中误差、目标偏心误差的影响。

6 精度改进

（1）测量时，选用同一仪器。避免或者减少由于仪器所带来的误差积累;

（2）避免在强光下进行测量。由于光线过强，光线产生折射，对距离产生误差;

（3）测量仪器与棱镜高度时，应该多次测量，取平均值。由于三脚架有三个空隙，可以测量三次，保留到毫米，再求平均值;

（4）仪器高度与棱镜高度大于1.5m;

（5）在操作过程中，应高度集中注意力，往返测回均由一人操作读数，减小偏心误差;

（6）多次测量求平均值，避免偶然误差对结果造成的影响;

（7）三角高程测量时，距离选取不宜过大。误差与测量距离正比。

7 结论

综上所述，三角高程测量在特定场合可以代替低等级水准测量，可以满足勘测工程的需要。但在以下情况下，不适合使用三角高程测量代替水准测量：

距离过长，单向距离大于700 时，不适合代替三等水准测量，单向距离大于2000m 时，不适合代替二等水准，并且现有仪器条件下，还无法代替二等水准［2］；

高差过大，高差过大时，由于大气折光，地球曲率等情况会造成巨大误差；

在水准精度等级要求较高的情况下，三角高程测量暂时还不适合用于精密测量。