基于TCA2003的精密三角高程测量研究

基于TCA2003的精密三角高程测量研究

【摘要】文章分析了三角高程测量的原理和误差来源,进一步分析了对向观测的误差源,得出了减弱各项误差和提高精度的一些结论。结合目前的TCA2003测量机器人,探讨了实现精密三角高程测量的可行性和便利性。

【关键词】精密三角高程测量;过河水准;测量机器人;精度估计

由于受到仪器精度、大气折光、垂线偏差、地球曲率等因素的限制,三角高程测量的精度一直没有得到突破性的提高。三角高程测量作为一种灵活的高程测量方法,在很多时候仅能应用于低等级水准测量、较低精度要求的施工控制等测量中。

三角高程测量是测量高程的传统方法,以其快速、简便且能保证一定精度而深受测绘工作者喜爱。特别是近年来全站仪的发展提高了测角和测距的精度,目前TCA2003测量机器人测角精度达到±0.5″,测距精度达到MD =±(0.5mm +10-6×D ),同时自动化程度越来越高。自动全站仪能自动识别、跟踪和精确照准目标,大大提高了工作效率。因此,以测量机器人代替水准仪进行高程测量,无疑具有明显的经济效益和社会效益。目前,三角高程测量已可以代替三四等跨河水准测量,但用于代替更高等级的精密过河水准测量仍处在研究阶段。

1 三角高程测量原理及误差分析

三角高程测量的基本思想是利用测站对照准点所观测的竖角(天顶距)和距离,计算测站点与照准点之间的高差。在不考虑大气折射、地球曲率等因素的影响下,可得

(1)

(1) 即为利用三角高程计算A 、B 两点高差的基本公式。

三角高程测量误差主要可分为三个方面,即测距误差、测角误差和外界环境的影响,详细可分为仪器高、觇标高、垂线偏差、地球曲率影响等误差。考虑这些误差影响后,三角高程测量单向观测的高差计算为

(2)

其中, 为平距; 为垂直角; 为仪高; 为标高, 为大气垂直折光系数; 为地球半径。令 , 一般称为球气差系数。由此可以看出,三角高程测量的精度 受测距中误差 、垂直角观测中误差 、仪器标量高 误差外,大气折光 和地球曲率 的共同影响。

对于仪器和规标高测量中误差,可以采用水准标尺读数法确定仪器高和规标


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