CN101403613A - 一种高程测量的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高程测量的新方法，其特征在于包括以下步骤：1)首先分别将测量仪和跟踪棱镜杆置于高程为H_A的位置A和高程为H_B的位置B上；用测量仪测出位置A和位置B之间的水平距离D_AB、测量仪和跟踪棱镜杆顶端连线与水平线的夹角α；2)再将测量仪置于高程为H_C＝H_A+i－v＝H_B－D_AB·tanα的位置C上，将跟踪棱镜杆置于待测高程的位置D上；用测量仪测出位置C和位置D之间的水平距离、测量仪和棱镜顶端连线与水平线的夹角θ；3)根据公式H_D＝H_C+D_CD·tanθ得出待测位置D的高程H_D；其中，i为测量仪的高度，v为跟踪棱镜杆的高度，B位置高程H_B为已知高程。本发明简化了操作步骤和减少了误差源，大大地提高了工作效率和提高了测量精度。

Description

一种高程测量的新方法

技术领域

本发明涉及一种高程测量的新方法，适用于要求精高的小范围工程测量。属于工程测量技术领域。

背景技术

在工程的施工测量中，常常涉及到高程测量，高程测量是根据一点的已知高程与另一点的高差，然后按高差的定义，求出未知点的高程。现阶段高程测量按使用的仪器和测量方法分为水准测量、三角高程测量、GPS测高、气压计测高法等。水准测量是采用水准仪和水准尺依据水平视线测定两点间的高差，用水准测量法在小区域范围内可得到较高精度的高程数据，但受视线短、高差小等限制，适用范围较窄。GPS测高是直接测定地面点的地心三维坐标，通过坐标转换为地面高程，它有两点间不需通视，距离不受限制等优点，但其观测费用较高，测量时间较长，数据延后，所以它不太适用于小范围的工程测量。气压计测高是根据高程面每上升11m，气压约下降1mm来测定地面高程，该法适用性较窄，不太适用于工程测量。现有技术中的三角高程测量是采用经纬仪和测距仪测定两点间的竖直角和距离，按三角学原理，计算两点间的高差，该方法是一种间接测高法，可以不受地形起伏的限制，且施测速度较快，尤其是随着全站仪的出现，及其测角、测距精度的不断提高，该法更是被广泛应用于地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中，但该方法也有其缺点：该测量方法精度较低，而且每次测量时都需量取仪器高和棱镜高，操作麻烦，且增加了误差来源。

发明内容

本发明的目的，是为了克服现有工程中三角高程测量方法不能解决精度低的缺点，提供一种高程测量的新方法。

本发明的目的可以通过采取以下技术方案予以实现：

一种高程测量的新方法，包括以下步骤：

1)首先分别将测量仪和跟踪棱镜杆置于高程为H_A的位置A和高程为H_B的位置B上；2)用测量仪测出位置A和位置B之间的水平距离D_AB、测量仪和跟踪棱镜杆顶端连线与水平线的夹角α；

2)再将测量仪置于高程为H_C＝H_A+i-v＝H_B-D_AB·tanα的位置C上，将跟踪棱镜杆置于待测高程的位置D上；用测量仪测出位置C和位置D之间的水平距离、测量仪和棱镜顶端连线与水平线的夹角θ；

3)根据公式H_D＝H_C+D_CD·tanθ得出待测位置D的高程H_D；其中，i为测量仪的高度，v为跟踪棱镜杆的高度，B位置高程H_B为已知高程。

当位置C和位置D的距离较远时，考虑地球曲率和大气折光的影响，对所测量到位置D的高程H_D进行修正。根据球差和气差修正公式，可以得位置D的高程 $H_D=H_C+D_{\mathrm{CD}}\·\tan \mathrm{\θ}+(1-k)\frac{{D_{\mathrm{CD}}}^2}{2R},$ 其中，k＝1/7，R为地球半径。

本发明的目的还可以通过采取以下技术方案予以实现：

本发明的测量过程中使用同一测量仪和同一跟踪棱镜杆，因此测量仪高度i和跟踪棱镜杆高度v是固定的，而测量仪为工程测量中常用的全站仪。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

本发明的利用已知高程计算出一个适当位置来避免测量仪和跟踪棱镜杆的高度对测量结果的影响，从而避免了测量仪和跟踪棱镜杆高度的测量，简化了操作步骤和减少了误差源，大大地提高了工作效率和提高了测量精度。另外，由于本发明只要选定了适当位置后不受高差的制约，可以更方便地在地形起伏较大的区域进行高程测量和对精度要求较低的沉降变形监测，如软基处理中沉降板的监测等，用本发明的测量方法代替三、四等水准测量来测量高程，大大加快了测量速度。

附图说明

图1是本发明的一个具体实施例的测量方法示意图。

具体实施方式

本发明的测量原理如下：

如图1所示，由图中的关系可以知道，位置B的高程为

H_B＝H_A+D_AB·tanα+i-v    (1)

假设B点高程为已知高程，A点高程为未知高程，通过在A点摆站，来测得其它待测点高程。由(1)式可得

H_A＝H_B-(D_AB·tanα+i-v)    (2)

上式除了D_AB·tgα的值可以用全战仪直接测得外，测量仪高度i和跟踪棱镜杆高度v都是未知的，但只要仪器整平架好后，仪器高i值是固定不变的，在观测过程采用同一跟踪棱镜杆，其高度v也是不变的，因此(2)式可化为

H_A+i-v＝H_B-D_AB·tanα＝H(3)

由上面假设分析可知，H_A+i-v的值在仪器摆好后是固定不变的，即H值不变，也是可以计算得出的。因此，只要测量出待测位置点与高程为H点的水平距离D_AB、测量仪和棱镜顶端连线与水平线的夹角α就可以得到待测位置的高程。

具体实施例1

本发明的测量方法包括如下步骤：

1)分别将测量仪和跟踪棱镜杆置于高程为H_A的位置A和高程为H_B的位置B上；

2)用测量仪测出位置A和位置B之间的水平距离D_AB、测量仪和跟踪棱镜杆顶端连线与水平线的夹角α；

3)重新将测量仪置于高程为H_C＝H_A+i-v＝H_B-D_AB·tanα的位置C上，将跟踪棱镜杆置于待测高程的位置D上；

4)用测量仪测出位置C和位置D之间的水平距离、测量仪和棱镜顶端连线与水平线的夹角θ；

5)根据公式H_D＝H_C+D_CD·tanθ得出待测位置D的高程H_D；

其中，i为测量仪的高度，v为跟踪棱镜杆的高度，B位置高程H_B为已知高程。

具体实施例2

在本实施例中，将位置C设置在离待测位置D较远距离，考虑地球曲率和大气折光的影响，对所测量到位置D的高程H_D进行修正，其他与实施例1相同。根据球差和气差修正公式，可以得位置D的高程 $H_D=H_C+D_{\mathrm{CD}}\·\tan \mathrm{\θ}+(1-k)\frac{{D_{\mathrm{CD}}}^2}{2R},$ 其中，k＝1/7，R为地球半径。

具体实施例3

除将位置C设置在离待测位置D较近距离外，其他与实施例1相同。

Claims (2)

1、一种高程测量的新方法，其特征在于包括以下步骤：

1)首先分别将测量仪和跟踪棱镜杆置于高程为H_A的位置A和高程为H_B的位置B上；用测量仪测出位置A和位置B之间的水平距离D_AB、测量仪和跟踪棱镜杆顶端连线与水平线的夹角α；

2)再将测量仪置于高程为H_C＝H_A+i-v＝H_B-D_AB·tanα的位置C上，将跟踪棱镜杆置于待测高程的位置D上；用测量仪测出位置C和位置D之间的水平距离、测量仪和棱镜顶端连线与水平线的夹角θ；

3)根据公式H_D＝H_C+D_CD·tanθ得出待测位置D的高程H_D；其中，i为测量仪的高度，v为跟踪棱镜杆的高度，B位置高程H_B为已知高程。

2、根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：当位置C和位置D的距离较远时，考虑地球曲率和大气折光的影响，对所测量到位置D的高程H_D进行修正，根据球差和气差修正公式，得位置D的高程 $H_D=H_C+D_{\mathrm{CD}}\·\tan \mathrm{\θ}+(1-k)\frac{{D_{\mathrm{CD}}}^2}{2R},$ 其中，k＝1/7，R为地球半径。

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