全站仪三角高程测量方案优化设计
三角高程测量课程设计
三角高程测量课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握三角高程测量的基本原理和方法。
2. 学生能运用三角函数计算出两点间的高程差。
3. 学生能了解三角高程测量在实际工程中的应用。
技能目标：1. 学生能够正确使用测量工具，如全站仪、水准仪等，进行三角高程测量。
2. 学生能够根据测量数据，运用三角函数进行计算，得出准确的高程差。
3. 学生能够分析测量结果，评估测量误差，并提出改进措施。
情感态度价值观目标：1. 学生通过参与实践活动，培养对地理测量的兴趣和热情。
2. 学生在小组合作中，学会沟通与协作，增强团队意识。
3. 学生认识到三角高程测量在地理、建筑、水利等领域的实际意义，增强学以致用的意识。
课程性质：本课程为地理学科高二年级的实践课程，旨在让学生通过实际操作，掌握三角高程测量的基本技能。
学生特点：高二学生对地理知识有一定的了解，具备一定的数学基础，但实际操作能力有待提高。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
在教学过程中，注重引导学生主动探究，培养学生的创新思维和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际测量中，提高地理学科素养。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材内容，高二年级学生实际情况，制定以下教学内容：1. 三角高程测量原理：介绍三角高程测量的基本原理，包括相似三角形的性质、正弦定理、余弦定理等。
- 教材章节：第二章第三节《平面三角测量》2. 测量工具的使用：讲解全站仪、水准仪等测量工具的使用方法，以及操作注意事项。
- 教材章节：第三章第一节《测量工具与使用方法》3. 实际操作练习：组织学生进行三角高程测量实践，包括测站设立、观测、记录数据等。
- 教材章节：第三章第二节《测量实践》4. 数据处理与分析：指导学生运用三角函数对测量数据进行处理，计算高程差，分析误差来源。
- 教材章节：第四章第二节《数据处理与分析》5. 测量结果的评估与应用：讨论测量结果的准确性，分析可能出现的误差，并提出改进措施。
全站仪三角高程测量的原理、方法、精度分析
摘要在工程建设的勘测、施工中常常涉及到高程测量，现场采用的测量方法主要是水准测量和三角高程测量。
水准测量精度高，但是速度比较慢，效率低。
此外，水准测量的转点多，而且标尺与仪器也存在下沉误差，如果在丘陵、山区等地使用水准测量进行高程传递是非常困难的，有时甚至是不可能的。
近些年来，由于全站仪的发展，使得测角、测距的精度不断提高。
三角高程测量传递高程比较灵活、方便、受地形条件限制较少等优点，因此全站仪三角高程测量补充了水准测量不能在山区等地形起伏较大的地区施测的不足，成为水准测量的重要方法。
本文对全站仪三角高程测量的原理、方法、精度等进行了分析，认为用全站仪代替水准仪进行高程测量，在一定范围内可达到三等水准测量要求。
关键词：全站仪三角高程精度分析等级水准AbstractIn the construction survey, construction often involve the height measurement, the scene is the leveling measurement method is mainly used and trigonometric leveling. Leveling precision, but at a slower speed, low efficiency. In addition, the turning point of leveling and gauge and instrument is also sinking error, if in the hills, mountains and other places using the leveling elevation transfer is very difficult, sometimes even impossible. In recent years, due to the development of the total station, the accuracy of Angle, distance to improve. Trigonometric leveling elevation is more flexible and convenient, and the advantages of less restricted by terrain conditions, so the triangle elevation surveying added leveling can't in mountainous terrain volatile regions such as measured by the insufficiency, has become an important method of leveling. In this paper, the principle and method of total station triangle elevation measurement, precision are analyzed, such as that using total station to replace the level height measurement, within a certain range can be up to three, the fourth level measurement requirements.Key Words:Total station, Triangle elevation, Accuracy analysis, Order leveling目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1 前言 (1)1.1.1 研究目的与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国内研究现状 (2)1.2.2 国外研究现状 (2)1.3 本文研究内容 (3)第2章全站仪三角高程测量原理和观测方法 (4)2.1 全站仪三角高程的基本理论 (4)2.1.1 全站仪三角高程测量的原理 (4)2.1.2三角高程测量的基本公式 (5)2.2 全站仪三角高程测量的方法 (7)2.2.1对向观测法 (7)2.2.2中间测量法 (8)第3章三角高程与几何水准高程误差及精度的对比研究 (9)3.1 全站仪对向观测法的精度分析 (9)3.2 全站仪中间观测法的精度分析 (11)3.3 三角高程测量方法的比较 (13)第4章实例分析 (15)4.1 测量过程 (15)4.2 观测结果分析 (17)第5章结论与展望 (19)致谢 (20)参考文献 (21)第1章绪论1.1 前言测量地面待定点的高程，传统的方法是通过仪器测量待测点与已知点间的高差，然后计算出待测点的高程。
全站仪三角高程测量方法及精度分析
全站仪三角高程测量方法及精度分析摘要：通过结合全站仪和跟踪杆，我们可以大大提升测量高程的准确性，并且随着应用频率的增加，这种方法也会受到越来越多的重视。
相比于传统的三角测量方法，新型的三角测量技术不仅可以克服其局限性，还能够大大降低误差，提升测量精度。
通过采用无需重复测量仪器和棱镜高度的方式，可以大大减轻外部作业的负担，并且提高测量的效率，这种方法在实际应用中表现出色。
关键词：全站仪；三角高程测量；测量方法；精度分析引言通过使用全站仪测量三角高程，我们可以建立一个三维坐标控制网。
这种方法包括对向观测法和中间观测法。
在进行对向观测时，我们通常会将大气折射系数视为一个常数，但是如果我们忽略了不同方向折射系数的差异性，那么我们就无法准确地评估整个系统的精度。
通过中间观测法，我们可以将折光系数作为一个方向变量来考虑大气折射误差对三角高程测量的影响。
因此，本文将详细介绍三角高程测量方法，并对它们的准确性进行比较分析。
1研究背景和现状高程测量是测量工作的重要组成部分，现代高程测量技术包括水准测量、三角测量和GPS高程测量。
然而，GPS 高程测量技术存在测量精度较低的问题，无法满足日常测量的需求。
此外，传统的三角测量技术，如全站仪测量，也存在一定的局限性，无法满足高程测量的需求。
通过使用全站仪进行三角测量，可以获得两点之间的垂直高度差，这种方法比传统的水平测量更加精确，而且由于没有受到地形的影响，可以更加迅速、准确地完成测量任务。
2全站仪的基本测量原理测量是一项重要的技术，它的主要目的是测量物体的位置、倾斜角、高差。
与传统的测量方式不同，全站仪可以快速、准确地完成测量，大大提高了测量效率，并有效地减少了测量结果的偏差。
全站仪望远镜具有独特的优势，它的核心技术就是其精准的视准轴、高精度的测距光波发射与接收光轴的同轴化，以及可靠的双轴自动倾斜补偿，使得它可以一次性完成所有的测量要素，并确保测量结果的准确性。
3全站仪三角高程测量方法特征分析以及研究进程3.1单向观测法使用全站仪三角高程测量单向观测法可以获得较高的水准测量精度，但是在进行测量之前，必须充分考虑地球曲率和大气折射带来的可能影响，这将会对测量结果产生重大影响。
免棱镜全站仪三角高程导线测量精度分析
免棱镜全站仪三角高程导线测量精度分析摘要:本文介绍了免棱镜全站仪三角高程导线测量的技术设计方案及施测情况,经实验分析电磁波测距三角高程测量成果满足四等水准测量精度要求,所得结论对高程控制测量工程有重要的借鉴作用。
关键词:全站仪三角高程导线测量精度分析用全站仪三角高程测量代替水准测量精度的原理方法、初步实验已经报道很多,但针对免棱镜全站仪三角高程测量的高程精度分析不多。
鉴于本单位最新购置了一批国产winCE免棱镜全站仪,为检验其高程测量性能,特进行了野外实验,现将实验和精度情况介绍如下。
1.实验方案设计实验是在2010年5月进行,测区位于遵义市郊区,实地设置了12个固定点标志,组成内有两个闭合环的三角高程导线网,导线边长控制在400m以内。
施测时用2秒级国产WINce免棱镜全站仪进行对向三角高程测量,并做针对地球曲率和大气折光影响的两差改正。
观测技术要求按照四等电磁波三角高程测量执行,详见表1。
2.实验数据计算与分析实验数据用南方平差易统一平差计算完成,控制网平差报告如下:起始点为水工03,高程是1140.5960(m),平差后每公里高差中误差9.23mm,小于四等水准10mm的限差。
计算方案设计见图1,图2为原始数据输入界面。
图22.1观测数据及高差计算观测数据及高差计算见表2、3。
2.2闭合差统计分析本网有两个闭合环,高差闭合差均小于四等水准环线闭合限差。
1.几何条件:闭合水准1路径:[GE-03-GE-06-GE-04-GE-02-水工04-水工03-GE-01]高差闭合差=15.4(mm),限差=37.1(mm)路线长度=0.551(km)2.几何条件:闭合水准2路径:[GE-09-GE-10-GE-08-GE-06-GE-03-GE-05-GE-07]高差闭合差=4.9(mm),限差=32.7(mm)路线长度=0.428(km)2.3高程平差计算与精度分析在环线闭合差符合精度要求的基础上,使用平差易自动迭代平差计算,高程平差结果见表4。
提高全站仪三角高程测量精度的方法
±2.70
A1-A2 0.221 0.021732 0 1.469 1 0.661 1.77 A1-A3 0.630 0.026471 0 11.941 1 43.675 7.52 A2-A3 0.441 0.027817 0 5.851 1 10.486 4.16 A2-A1-4 0.240 5.462179 0.055 1.717 1 0.920 1.92
（2.4）-（2.5），从而得到对向观测三角高程高差的计 算公式：
( α α ) h S S i v i v = 1 AB 2
往 sin
往−
返 sin
返+ 往−
返−
+
返
往
（2.7）
上式表明：全站仪三角高程采用对向观测方法在气象条 件稳定时可以不考虑地球曲率及大气折光的影响，与单向观 测法比较有明显的优势。
三、实例分析
对某水库的除险加固工程高程控制中，采用全站仪三角 告成测量代替四等水准高程测量。在施工区域范围外，在地 质条件稳固的地方，选 4 个高程点，与已知点一起共五个点， 各点之间互相通视，由此组成大坝告成控制网。
测量方法原理图
边长、垂直角及高差采用日本拓普康 GTS-300 全站仪
观测两个测回，每点均设站对向往返观测，采用三联脚架法。
第 08 卷 第 01 期
2008 年
01 月
中国水运 China Water Transport
Vol.8 No.01 January 2008
提高全站仪三角高程测量精度的方法
韩占文
摘 要：传统的三角高程测量由于竖直角的观测精度不高，特别是受大气垂直折光的影响，使得它的应用受到限制。
近年来由于对大气折光问题的研究越来越深入，并且随着全站仪的广泛应用，三角高程测量引起国内外同行的高度
全站仪三角高程测量方法与精度分析
位置并不完全相同 。另外 ， 虽然天线 的相位 中心 和几何 中心时刻 达到相对较 高的水平 ， 并已经被 广泛应用 于生 产和生 活中的诸 多 保持绝对的一致 ， 也不 能完全 保证定 位结果 的准确 ， 天线 的性能 方面 ， 在城市规划建设 、 森 林开 发 、 航海、 道路行 驶等 诸 多方面 均 对于定位 的结果 同样有着不可忽视的影响 。 发挥了巨大的作 用 ， 同时为当代人们 的生 活及 生产提供 了前所 未 在实际的动态 Ｇ Ｐ Ｓ测量过程 中为了消除相 位误差 的影 响 ， 大 有的便 利。但是 ， 相对于动 态 Ｇ Ｐ Ｓ的精 度控 制 ， 尚且存 在大 幅度 多在多个观测站上采用相同类型 的天线 予 以测量 ， 通过 多个观测 的提升空间。所 以 ， 相关人员应 当系统化 的分析影 响动 态 Ｇ Ｐ Ｓ测 站对 同一卫星 的数 据进 行 同步观测 ， 由此 求得差 值 ， 然后将 差值 量精度的因素 ， 尽快 的制定 出动态 Ｇ Ｐ Ｓ测量 的优化 方案 ， 从 而进 作为修正参数来对 相位 中心 的偏移进 行修 整。同 时对 于 天线 的 步提高动态 Ｇ Ｐ Ｓ 测量 的精度 。 安装有诸多的要求 ， 除 了必须 采取 同一类 型的天 线之外 ， 天线之 参考文献 ： 间的距离不能过 远 ， 各 天线安 装 时还需依 据测 量指 向磁北 极 ， 天 ［ １ ］ 白 帆． 高动 态 Ｇ Ｐ Ｓ单 点定位 的精度 分析 ［ Ｊ ］ ． 现 代 导航 ，
仪， 距离依靠钢尺 测量 。在 测量面 积较 大的 区域 时 劳动 强度 大 ， 提高 。 测 量结果受到天气因素的影响较大 ， 甚至在复杂的条件下根本不 １ 全 站仪 三角 高程 的传统 测量 方法
全站仪三角高程测量的方法与误差分析本科毕业论文
全站仪三角高程测量的方法与误差分析本科毕业论文全站仪通过发射一束可见光束，测量激光束从仪器到目标反射点的时间，并通过时间差计算出仪器与目标点之间的距离。
三角高程测量是利用全站仪的水平角和垂直角的测量结果，结合已知的基线长度，通过三角形计算出目标点的高程。
1.设置仪器：将全站仪放置在测站点上，确保仪器的水平和垂直准星位于同一平面上。
2.瞄准目标点：通过望远镜瞄准需要测量高程的目标点。
3.测量水平角：通过全站仪记录目标点与两个已知点的水平角。
4.测量垂直角：通过全站仪记录目标点与水平面的垂直角。
5.计算高程：根据测量的水平角和垂直角以及已知基线长度，通过三角形计算出目标点的高程。
6.数据处理：根据多次测量的结果，进行数据平差处理，获得更准确的测量结果。
在全站仪三角高程测量中，需要考虑的误差主要包括仪器误差、自然因素和操作误差。
仪器误差包括仪器刻度误差、指向误差和折射误差等，可以通过定期校准仪器和使用精确的仪器控制误差。
自然因素包括大气折射、大地水准曲率和大地水准面偏差等，可以通过校正和补偿来减小误差。
操作误差主要包括读数误差、瞄准误差和放样误差等，可以通过培训和规范操作来减小误差。
为了进一步分析误差，可以采用误差理论进行误差分析。
误差理论可以通过误差传播法则计算最终测量结果的误差范围。
同时，可以通过实验和模拟等方法验证误差分析的有效性，并提出改进测量方法和减小误差的措施。
综上所述，全站仪三角高程测量是一种常用的测量方法，能够提供准确的高程数据。
在实际测量中，需要注意仪器的校准和控制、自然因素的校正和补偿，以及规范的操作。
通过误差分析，可以评估测量结果的准确性，并提出改进测量方法和减小误差的建议，从而提高测量的可靠性和准确性。
提高全站仪三角高程测量精度的方法
±4.70 ±7.94 ±6.64 ±4.90
A2-A1-5 0.166 7.932786 0.106 0.813 1 0.211 1.46
±4.07
由表 3 计算结果可知，各对向观测高差中误差均满足四 等水准测量规范的误差要求。因此全站仪三角高程测量代替 四等水准测量的方法是可行的，其高程测量成果可用于大坝 混凝土工程施工测量放样及检查。
以此进行，直至测量全部结束。
实测情况：全网共五个点，对向往返测量高差共 7 段，
各项观测限差要求均按《水利水电工程施工测量规范》要求
进行捡核和计算，结果为：对向观测高差最大互差为 5.0mm，
最小互差为 4.0mm，测量结果见表 1、表 2。 表 1 对向观测高差统计
测段/m
A1-A1-4 A1-A1-5 A1-A2 A1-A3 A2-A3 A2-A1-4 A2-A1-5
大。垂直角的观测误差主要有照准误差、读数误差、气泡居 中误差以及对外界空气对流和空气能见度影响造成的误差。
由于人眼的分辨力为60'' ，在工作中垂直角用红外全站仪观测
两个测回，则照准误差 m 照 = 60''V = 60'' 30 = 2.0'' (V 为望远镜放
大倍数)；读数误差 m读 = ±1.0'' ，气泡居住那个误差 m汽 = ±0.3'' ； 外界空气对流和空气能见度对垂直角影响 m空 虽然不能用公 式计算，但根据观测经验可以估算其值，可以取 m空 = ±0.3'' 、
c和r 的算式为：
S α α S 2
c = cos 2R
2
，
r= k
2
cos
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全站仪三角高程测量方案优化设计
论文：应用全站仪进行三角高程测量的新方法_建筑设计
关键字:全站仪三角高程测量新方法发布时间:08-29 10:54
应用全站仪进行三角高程测量的新方法
张英杰
摘要：使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及，使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。
经过长期摸索，总结出一种新的方法进行三角高程测量。
这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。
使三角高程测量精度进一步提高，施测速度更快。
关键词：全站仪三角高程测量新方法
1引言
在工程的施工过程中，常常涉及到高程测量。
传统的测量方法是水准测量、三角高程测量。
水准测量是一种直接测高法，测定高差的精度是较高的，但水准测量受地形起伏的限制，外业工作量大，施测速度较慢。
三角高程测量是一种间接测高法，它不受地形起伏的限制，且施测速度较快。
广泛应用,但精度较低，且每次测量都得量取仪器高，棱镜高。
麻烦而且增加了误差来源。
随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及，使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。
经过长期摸索，总结出一种新的方法进行三角高程测量。
这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。
使三角高程测量精度进一步提高，施测速度更快。
2 三角高程测量的传统方法
如图一所示，设A，B为地面上高度不同的两点。
已知A点高程HA，只要知道A点对B点的高差HAB即可由HB=HA+ hAB得到B点的高程HB。
图一
图中：
D为A、B两点间的水平距离
а为在A点观测B点时的垂直角
i为测站点的仪器高，t为棱镜高
HA为A点高程，HB为B点高程。
V为全站仪望远镜和棱镜之间的高差（V=Dtan а）
首先我们假设A，B两点相距不太远，可以将水准面看成水准面，也不考虑大气折光的影响。
为了确定高差hAB，可在A点架设全站仪，在B点竖立跟踪杆，观测垂直角а，并直接量取仪器高i和棱镜高t，若A，B两点间的水平距离为D，则hAB=V+i-t
故 HB=HA+ Dtanа+ i-t （1）
这就是三角高程测量的基本公式，但它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。
因此，只有当A，B两点间的距离很短时，才比较准确。
当A，B两点距离较远时，就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响了。
这里不叙述如何进行球差和气差的改正，只就三角高程测量新法的一般原理进行阐述。
我们从传统的三角高程测量方法中我们可以看出，它具备以下两个特点：
1、全站仪必须架设在已知高程点上
2、要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高。
3 三角高程测量的新方法
如果我们能将全站仪像水准仪一样任意置点，而不是将它置在已知高程点上，同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理测出待测点的高程，那么施测的速度将更快。
如图一，假设B点的高程已知，A点的高程为未知，这里要通过全站仪测定其它待测点的高程。
首先由（1）式可知:
HA=HB-(Dtanа+i-t) （2）
上式除了Dtanа即V的值可以用仪器直接测出外，i,t都是未知的。
但有一点可以确定即仪器一旦置好，i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定t值也固定不变。
从（2）可知：
HA+ i-t=HB-Dtanа=W （3）
由(3)可知，基于上面的假设，HA+i-t在任一测站上也是固定不变的.而且可以计算出它的值W。
这一新方法的操作过程如下:
1、仪器任一置点，但所选点位要求能和已知高程点通视。
2、用仪器照准已知高程点，测出V的值，并算出W的值。
（此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程，仪器高，棱镜高均为任一值。
施测前不必设定。
）
3、将仪器测站点高程重新设定为W，仪器高和棱镜高设为0即可。
4、照准待测点测出其高程。
下面从理论上分析一下这种方法是否正确。
结合（1），（3）
HB′=W+D′tanа′ (4)
HB′为待测点的高程
W为测站中设定的测站点高程
D′为测站点到待测点的水平距离
а′为测站点到待测点的观测垂直角
从(4)可知,不同待测点的高程随着测站点到其的水平距离或观测垂直角的变化而改变。
将（3）代入（4）可知：
HB′=HA+i-t+D′tan а′（5）
按三角高程测量原理可知
HB′=W +D′tanа′+i′-t′ (6)
将（3）代入（6）可知：
HB′=HA+i-t +D′tanа′+i′-t′ (7)
这里i′,t′为0,所以:
HB′=HA+ i-t +D′tanа′ (8)
由(5),(8)可知,两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。
也就是说我们采取这种方法进行三角高程测量是正确的。
4结论
将全站仪任一置点，同时不量取仪器高，棱镜高。
仍然可以测出待测点的高程。
测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了误差来源。
整个过程不必用钢尺量取仪器高，棱镜高，也就减少了这方面造成的误差。
同时需要指出的是，在实际测量中，棱镜高还可以根据实际情况改变，只要记录下相对于初值t增大或减小的数值，就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。
全站仪三角高程测量两种方法精度浅析
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在工程测量中,高程控制是各种工程高程施工放样的基础。
传统的高程控制的测量方法是几何水准测量和三角高程测量。
水准测量直接测得地面两点间高差,操作简单,测量精度也高,但受地形的限制;三角高程测量是一种间接测得两点高程的方法,它不受地形条件的限制,且测量速度快,但精度较低。
因此,有研究者提出一种全站仪三角高程测量的新方法。
即将全站仪安置在两测点中间,在不量取仪器高和棱镜高的情况下,利用三角高程的原理测得未知
点的高程,然而此方法误差随观测距离和竖直角的增大而增加。
上述三种方法虽各有优缺点,但适用于不同的范围,下面从三角高程测量原理出发,利用误差传播定律,对这两种三角高程测定方法进行精度分析。
1全站仪安置于已知点的三角高程中误差1.1观测原理全站仪单向三角高程测量如图1所示,其中A为高程已知点,B为待测高程点,将全站仪安置于A点,量取仪高为i,将棱镜置于B点,量得棱镜高为v。
由图1可得A,B两点间的高差计算公式
为:hAB=S·sinα+c-r+i-v。
其中,hAB为A,B两点的高差;S为斜距;α为竖直角;c为地球曲率改正数;r为大气折光系数改正数。
在用全站仪进行三角高程测量时,一般进行对向观测,。