中點單覘法三角高程測量及其精度分析
前 言
目前,隨著測距技術的發展,精度的提高,以及測距儀、全站儀的普及,三角高程測量作為高程控制測量的一種有效手段,正逐步受到廣大測繪工作者的青睞。在三角高程測量方法中,現階段主要采用的是直返覘法——用往返觀測測定相鄰點的高差的方法;而應用中點單覘法(在兩置覘點中間安置儀器測定覘點間高差的方法)的人卻較少。
雖然直返覘法在建立平面控制網的同時,為求這些待定平面點的高程而建立三角高程控制網時較為方便,但由于平面控制點大多建在制高點上,用其作為高程控制點,使用較為不便,一般平面控制網與高程控制網均分開布設,高程點布設在利于保存、使用的地方,此時運用中點單覘法來進行三角高程測量,較之直返覘法有較強的靈活性與實用性。
中點單覘法三角高程測量有以下幾個特點:
a 測站不需對中,不需量取儀器高;
b 采用適當方法,可不量取覘標高;
c 測站選在中部時,可減弱大氣折光的影響;
d 減少勞動強度、提高作業速度等。
1 中點單覘法三角高程測量原理及精度分析
1.1 高差計算公式的推導
如圖1所示,為求A、B兩點間的高差,將全站儀置于A、B兩點大致中間位置的D點處,則
圖1
故A點至B點的高差為:
式中:
s——經氣象改正后的斜距;
z——天頂距的觀測值;
V——覘標高;
R——測區地球平均曲率半徑;
K——大氣折光系數。
由于前、后視高差觀測是在相近條件下進行的,可認為其折光系數,kA≈kB,令kA=kB=k,代入式(3)得:
中點單覘法三角高差測量時,每一測站均應獨立施測兩次,滿足要求后,取其平均值作為最后成果,即
式中:
h′AB——第一次觀測高差;
h″AB——第二次觀測高差。
由上述可知,中點單覘法三角高差測量時,不需對中和量取儀器高。
1.2 中誤差計算式
對式(4)進行全微分,得:
由于式(6)等號右邊前四項括號中的第二項較小、相對于第一項而言,可忽略不計,并顧及DA=sAsinzA、DB=sBsinzB,則得:
運用誤差傳播定律,考慮到觀測量之間相互獨立,得:
由于采用中點單覘法進行三角高程測量時,儀器大致在兩置覘點的中部且一般距離較短,則可近似認為m2sA=m2sB=m2s;并顧及m2zA=m2zB=m2z,m2vA=m2vB=m2v,
由上式可得:
式中:
mh——中點單覘法三角高差的中誤差;
ms——測邊中誤差;
mz——天頂距觀測中誤差;
mk——大氣折光系數測定中誤差;
mv——覘標高量取中誤差;
Z——天頂距的觀測值;
D——水平距離,D=s·cosz;
R——測區地球平均曲率半徑;
ρ——取206265″.
則,高差平均值的中誤差為:
1.3 精度分析及結論
設ms=±10 mm、mz=±1.8″、mk=±0.05、mv=±1 mm,取不同的平距D和天頂距Z,按式(10)計算高差平均值的中誤差,結果列于表1中。
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