浅析提高三角高程测量精度的方法

 浅析提高三角高程测量精度的方法

黄伟

临沂市自然资源开发服务中心276000摘要：三角高程测量是传统的高程测量方法之一，在很多工程项目中都会使用到它，特别是在大型的工程施工过程中，使用的频率很高。但是，由于三角高程测量法不能进行严格的水准测量，在高程控制网建立时也不能考虑其误差影响，其精度不能得到保证，因此本文对如何提高三角高程测量的精度进行了研究。

关键词：三角高程；测量；精度

前言：随着科学技术的发展及各领域对精密工程测量要求的不断提高，人们对工程测绘提出了更高的要求。传统的水准测量方法在工程中应用得很少。为了满足现代工程技术发展的需要，尤其是高精度要求，高程测量的方法应不断地加以改进和提高。目前常用的测量方法有水准仪、经纬仪、全站仪等。其中全站仪[1]和经纬仪是最常用和最经济的，而且精度也较高。其中全站仪和经纬仪中角差、方位角、视准轴等对三角高程测量精度影响很大，因此不能使用普通经纬仪进行三角高程测量。另外，水准仪器和高程仪器之间也有一定的差距，所以对三角高程测量精度也有一定的影响。

1三角高程测量的原理

三角高程测量[2]是通过两点间的垂直距离来间接推算大地高或高差的一种测量方法，其原理是根据地面点和水准点在地球上不同位置，两点之间高程差是随距离而变化的，根据这一原理，通过三角高程测量来推算两个不同位置点间的高程。

2三角高程测量所需条件

(1)能够使视线投准到两个已知点上；

(2)视线所达到点的高度角不小于30°；

(3)在视线方向上尽量不存在明显高差；

(4)视线与水准尺面垂直或成一定夹角；

(5)视野中没有障碍物；

(6)视线长度不能过长。当然，这些条件是相互矛盾的，只有具备了上述条件，才能使三角高程测量达到精度要求[3]。

3误差来源

三角高程测量的误差来源主要有三个：

(1)选择测量方法不合理。

(2)三角高程测量时，当两点间距离d大于水准管（或测绳）长度L时，即使两点间有一定的高差，也不能利用三角网进行高程测量。在测量时应按公式（2）计算所得到的高程。

(3)观测环境对水准测量有影响，如视线弯曲、大气折光等。同时由于观测人员的操作不熟练，也会造成误差[4]。

(4)计算上的错误。在计算时，由于两点间距离d大于水准管（或测绳）长度L，而水准管（或测绳）长度与其长度之比为L/d=b/a即b>c，所以，不能采用三角形高程测量法进行高程测量。

(5)仪器自身误差。

4观测过程中减少误差的措施

在进行三角高程测量时，必须严格按照国家《建筑工程施工测量规范》（GB50345-2013）的要求进行操作，在保证精度的同时，尽量减少误差。

(1)选择地形相对简单和方便使用的地方作为测站，如山坡、山脊、开阔场地等，使测站数大于或等于两个点；

(2)选择合理的测站点，避开视线不好或仪器盲区；

(3)在操作时，仪器距离视线应保持一定距离（一般为15-30米）。视线尽量垂直于水准面；

(4)观测时注意风向对测量精度的影响，风吹时应采取措施；

(5)用望远镜观测时，应尽可能使视线正对目标。如果不能实现，则应加视距片或棱镜；

(6)在使用经纬仪时，当两脚站立处的高差不超过±2 mm时，可将经纬仪水平放置。

   在一般情况下，在高程测量过程中，水准路线全长闭合是可靠的。但是由于人为原因或其他客观因素的影响，如：仪器不稳定、后视点高差过大、气象影响[5]等导致出现闭合差时，应进行改正。改正后的水平角误差及距离误差均能满足要求。由于仪器自身误差存在，不能完全消除。作业中，应严格按已定的水准路线和测量方法进行三角高程测量，并做到：

(1)水准路线及水准标志清晰，路线全长闭合；

(2)水准路线中点和后视点的平距、高差应均匀；

(3)每次观测应使用相同的仪器、相同的观测方法和相同的作业条件；

(4)对于测量中所用的仪器，要定期校正；

(5)使用前，应对水准路线及水准标志进行检查，确认无误后才可使用。

5水准点高程异常的改正

在进行三角高程测量时，要根据所测工程的高程精度要求，选择正确的测站数和观测方法。实际工作中，要以水准点作为观测站进行三角高程测量，避免测量误差的累积。水准点高程异常的改正可以分以下三种情况：

第一种是水准点高程异常的方向影响：在观测时，应按要求在四周均匀地布设测站，若某一测站与周边有较大面积的水域或树木、房屋等障碍物时，应首先测定水准点与障碍物之间的距离（至少应大于3m），并对测站进行定向，以消除水准点高程异常对三角高程测量的影响。

第二种是水准点高程异常大小影响：如果测站周围的地势平坦，则水准点与测站之间不存在障碍物时，可采用极坐标法进行测量。其方法是将测站设在水准点上（在有条件时应尽量采用水准点），并通过水准基点将水准测量成果转绘到测站上。在转绘后对测站的水平角进行改正。当测站点与周围障碍物不相重叠时，可采用极坐标法进行测量。

第三种是高程异常大小影响：当水准点所在位置较偏僻时，可采用极坐标法和高程异常法测量。具体做法是将水准点通过水准仪安置在测区附近相对平坦的地面上（如马路边、草坪、山坡等）。计算出各水准点间的高差和各水准点到测区内地势最高点的水平距离，然后利用极坐标法或高程异常法计算出各水准点与测站之间的水平距离和高程异常值。对其进行改正后即可直接计算出各水准点到测区内地势最高点的水平距离和高程异常值。

6测量过程中要注意的问题

(1)高程测量过程中，仪器要保持水平。在对中过程中，由于水准仪和经纬仪都是垂直向上的，这就会使仪器和视线产生一定的夹角，从而影响测量精度。因此，在操作时，仪器要保持水平，并将水准子镜竖直对中。

(2)在测量时要保证测回数大于或等于三个，如果小于三个时，要进行二次检核。

(3)在观测过程中，为保证测回数为3个以上，要时刻注意仪器是否处于竖直状态。如果不处于水平状态时，要及时调垂直角尺和竖轴丝瞄准的位置。在测量过程中如发生不正常的现象时，一定要及时处理。在不能确定结果时，要先采用高差中误差法对测回进行验算。

(4)为了提高测量精度和方便使用，在条件允许的情况下，尽量采用全站仪进行三角高程测量。全站仪可以自动记录数据并进行计算处理。根据不同的测量条件，可以采用不同的测量方法和不同的操作技巧。

(5)为了避免出现测量误差的累积与扩大以及由于气候原因而出现的误差、成果质量等方面问题或者需要对测回数据进行必要的检验与修正时，应考虑使用经过检定合格且精度能够满足要求的仪器和设备。

(6)由于仪器在测量时误差来源较多，因此在测回数较多时应做多次观测，以便使测回数尽量接近于零。只有这样才能使误差累积控制在一定范围内。

结束语

三角高程测量是在水准仪和全站仪上采用的一种观测方法，所以要求三角高程测量仪器具有较高的精度。首先要选用精度较高的仪器；其次在水准观测过程中要注意选择观测时间；再次要对每一个观测步骤严格要求，防止外界因素的影响；最后在实际工作中还可以采取一些措施来减少误差的影响。另外，为了使三角高程测量的精度进一步提高，还要根据具体情况对测站、测回间点与测回间、测回间距离、仪器高及棱镜高等进行相互校正，只有这样才能保证三角高程测量的精度。

参考文献：

[1]朱悦凯.全站仪中间设站三角高程测量在建立高程控制网中的应用分析[J].工程与建设,2022,36(06):1603-1606.

[2]杨伟明.对全站仪三角高程测量方法的分析[J].运输经理世界,2022(14):41-43.

[3]沈家海.一种简化对向三角高程测量方法的数据统计及精度分析[J].中国港湾建设,2022,42(10):26-30.

[4]乔小雷.三角高程测量在南京大胜关大桥高程传递中的应用[J].福建建设科技,2022(02):105-106.

[5]赵婧.不同因素对井下三角高程测量的影响研究[J].内蒙古石油化工,2021,47(12):19-20+45.