TCA2003 智能全站仪三角高程测量精度分析
全站仪三角高程测量精度分析报告
全站仪三角高程测量精度分析作者修涛容摘要全站仪三角高程测量具有效率高，实施灵活等优点。
全站仪三角高程测量可以代替水准测量进行高程控制，主要有对向观测法和中间观测法。
在这两种方法中，前者将大气折光系数作为常数考虑，认为各个方向的折光系数相同，这与实际的情况有出入。
而中间观测法则将大气折光系数作为变量处理，并加以改正。
经研究并通过实践验证，在观测结果进行修正的条件下，全站仪三角高程测量完全能达到三、四等水准测量的精度要求，同时可借助Excel强大的数据处理能力，使观测数据的处理更为方便快捷[1]。
文章根据三角高程测量原理及误差传播定律，对全站仪三角高程测量在测量中的应用及精度进行了探讨。
对三角高程测量的不同方法进行了对比、分析总结。
通过试验，对全站仪水准法三角高程测量进行了精度分析。
关键词全站仪；三角高程测量；精度分析Total Station trigonometric leveling accuracy analysisAbstract Total Station trigonometric leveling with high efficiency, the implementation of the advantages of flexible. Total Station trigonometric leveling can replace the standard of measurement for elevation control, mainly on the observation method to the observational method and intermediate. In both methods, the former take into account atmospheric refraction coefficient as a constant, that the refraction coefficient in each direction, this discrepancy with the actual situation. While the rule of the middle observation of atmospheric refraction coefficient as a variable processing and correction. Research and verify through practice, Total Station trigonometric leveling observations amendment can fully meet the accuracy requirements of the third and fourth level measurement, Can take advantage of Excel's powerful data processing capabilities, more convenient to make the processing of observational data.Article based on trigonometric leveling principle and law of error propagation, Total Station trigonometric leveling application and accuracy in the measurement are discussed. Different methods of measurement for triangulation were compared, analyzed and summarized. Trigonometric leveling Total Station Standards test, measurement accuracy analysis.Key words Electronic Total Station;trigonometric leveling;accuracy analysis目录摘要 ..................................................... 错误!未定义书签。
三角高程自动监测系统精度分析
三角高程自动监测系统精度分析摘要：介绍了三角高程自动监测系统功能，对其工作原理中间法三角高程测量进行了数学模型的建立和精度分析，并对已采用三角高程自动监测系统的穿越工程作了简单介绍，从而得出三角高程自动监测系统可以代替静力水准仪自动监测系统的结论。
关键词：测量机器人；中间法三角高程测量；沉降观测；精度分析前言北京市南水北调东干渠工程为重力流输水隧道工程，第三方监测第一标段起始于五环路上清桥，沿北五环向东，至广顺桥向南折向东五环平房桥总长22.7km。
全线采用盾构法施工，隧道外径为φ6.0m，双层衬砌结构。
本工程需在穿越的16处桥梁安装静力水准仪对墩柱沉降进行高精度实时监测。
但在实际安装过程中，部分桥梁并不适合安装静力水准仪，主要有以下两方面原因：1.桥墩之间落差太大（约1m~8m），安装静力水准仪会因为转点过多而降低监测精度，且距地表3m以内静力水准仪容易被人为破坏。
2.静力水准仪之间的水管及数据线横跨高速公路容易被超高货车拉断，导致系统故障，且妨碍交通。
本文介绍了三角高程自动监测系统的功能、技术原理，并对系统进行了精度分析，为实际工程中采用该系统提供了技术依据。
一、三角高程自动监测系统简介三角高程自动监测系统是利用CDMA网络实现远程控制TCA2003全站仪，使其对监测点进行自动实时监测。
TCA2003 全站仪是瑞士Leica 公司生产的，具有自动目标识别（ATR）功能，该仪器是智能型全站仪的开拓者，被誉为测量机器人，也是当今世界上测量精度最高的全站仪之一，测角精度±0．5″，测距精度±(1mm+1ppm)。
三角高程自动监测系统软件是基于Vsiual Basic 6.0开发的，用于控制Leica TCA2003全站仪进行自动变形监测以及对监测过程中所采集的数据进行管理与处理。
该系统将自动测量、实时显示测量成果、实时显示变形趋势等智能化的功能合为一体，是进行各类建筑物自动变形监测、滑坡监测及大坝监测等的理想系统。
全站仪三角高程测量的精度分析及其应用
全站仪三角高程测量的精度分析及其应用摘要：测绘技术在建筑工程、交通运输以及水利水电等领域都有着广泛的应用，特别是随着我国测绘工程行业以及科学技术的不断发展，出现了越来越多的先进测量技术，并得以实践应用，测量技术的精确度也在不断提升。
加强对测绘工程测量技术的分析研究工作，对工程行业以及工程企业的持续发展有着重要意义，应当受到有关部门、相关企业以及从业人员的高度关注与重视。
基于此，本文章对全站仪三角高程测量的精度分析及其应用进行探讨，以供相关从业人员参考。
关键词：全站仪三角高程测量；精度分析；应用引言对于一项工程来说，测量为整个工程的质量保证等提供了重要的技术支持，而且测量结果也是整个工程项目开展与实施的重要依据。
随着测距技术的快速发展和测角精度的提高，全站仪三角高程测量以其简单、方便、测量效率高、累积误差小等优点在工程建设和数据采集中得到广泛应用。
一、全站仪的概念全站仪是全站仪电子测速仪的简称，可同时进行测角、测距、测高差等各种测量。
就此而言，高精度主轴得到广泛应用，并在高精度设备的建造和安装中发挥着重要作用。
全站仪的高程测量精度仍不确定，因为全站仪的电子测量对天气环境敏感，较纯光学原理的比例还不确定，通常采用高程测量法进行高精度测量。
但是，高程测量效率较低，通常适用于较平的测量环境，如果存在较大差异(例如高山和高层建筑)，则高程测量通常需要使用钢带进行高程转移，但随着差异的增大因此，将高程测量改为全桩号三角形高程将提高高程测量的效率。
二、全站仪的基本测量原理众所周知，测量的基本任务包括水平距离测量、水平角测量、竖直角测量、高差测量。
与传统测量方法相比，全站仪可以实现一次安置仪器完成测站上全部的测量工作，使距离测量、角度测量操作简单化和便捷化，且能够在一定程度上避免读数误差的产生。
这是全站仪独树一帜的强大特点，而这一特点的支撑在于仪器本身特殊的部件结构。
为了做到一次瞄准实现全部基本测量要素的测定功能，且保证测定结果的准确性，全站仪望远镜实现了视准轴、测距光波发射和接收光轴的同轴化，以及全站仪双轴自动倾斜补偿，即全站仪的基本测量原理。
全站仪三角高程测量的精度分析
牛 东峰 １ 董 婉 丽 ２
（ １中冶集 团武汉勘 察研 究 院有 限公 司 湖北 武 汉
摘
４ ０ ８ ２吉林 市规 划局 检 察支 队 吉林 吉林 ３００
１２ １ ） ３ ０ １
要 ： 站仪 三 角高程 测量具 有效 率 高 、 全 实施灵 活等优 点 ， 经研 究 并通过 实践验 证 ， 对观测 结果 进 在
参 考 文 献 １ 闫修 林 ． 增 苗 ． 波 图 技 术 在 雷 达 终 端 阮 杂
系列 处理 ．完 成 后 传送 Ｎ ＲＣ通 道 输
出及 控 制参 数 ．同时 在 引脚 Ｆ Ａ 上 Ｌ Ｇ１
产生低 脉 冲 ．使 ＡＤ Ｐ ４进 入 中断服 务 Ｓ＃
程序 ， 收 由 Ａ Ｓ ＃ 送 出的数 据 。 接 ＤＰ１
有 限 ， 前 只 在 中 、 比例 尺地 形 图测 以 小
１ 三 角 高 程测 量 高差 计 算
１１ 三角 高程测 量高 差计 算原 理 ．
如 图 １所 示 ． 在 地 面 点 Ａ 安 置 全 设
站仪 ．照 准 Ｂ点 棱镜 测 得垂 直 角 为 ． 斜 距 为 Ｓ， 为 仪 器 高 ， ｉ ｖ为 觇 标 高 ， Ｅ Ｐ 和Ａ Ｆ分别 为 过仪 器 中心 Ｐ和地 面点 Ａ
２ 陈 国海． 机栽 脉 冲 多普 勒雷达 的 中脉 冲重 复频 率波形 设计 ［ ］ Ｊ． 现代 雷达 ，９ ９ ２ １９ （ ） ３ 徐俊 毅 ， 秀坛 ， 王 彭应 宁．ＡＭＴ 系统 频 Ｄ
响 应 接 收 中断 ．开 始 接 收 从 ＡＤ Ｐ ２发 行 ．各 ＡＤ Ｐ计算 数据 开销 的 时间必 须 Ｓ＃ Ｓ
的 水 准 面
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。
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。
徕卡TCA2003操作说明
徕卡 TCA2003系列全站仪徕卡 TCA2003简易操作手册徕卡 TCA2003系列全站仪TCA2003全站仪简易操作手册一、根本操作1、仪器根本性能、仪器保养性能：TCA2003系列全站仪的特点是精度高，主要应用于高精度的变形观测、大地控制测量等精细工程测量领域。
TC(A)2003角度测量精度为0.5秒，距离测量精度为1mm+1ppmTC(A)1800角度测量精度为 1.0秒，距离测量精度为 1mm+2ppm 仪器的保养和使用：仪器必须装箱运输，防止受剧烈振动；仪器不宜受潮；防止在强磁场内作业，影响精度；放置温度在-40℃~+70℃枯燥环境中；保持目镜和物镜的清洁；充电器不能在潮湿环境中使用；雷雨天气不能进展野外测量，可能遭受雷击；不能使用望远镜对准太阳，会损坏眼睛；操作人员不能离开仪器，随时注意周围环境，防止意外事故发生；定期对仪器进展调试和检校；激光不能直接照射眼睛；电磁干扰可能降低测量精度；2、徕卡 GSI数据格式简介：徕卡 GSI数据记录格式是徕卡仪器的专用记录格式，它是由字索引+测量数据构成一个测量数据块，一行记录由一个或多个数据块组成。
例子：110001+00000005 21.324+00000004 22.324+08545254 31..06+00044207110002+00000007 21.324+00020034 22.324+09019410 31..06+00033750110003+00000009 21.324+18019579 22.324+26942383 31..06+00033751以上数据中，110001+00000005中 11表示测量点号的字索引，用于标识该数据块，“+〞之后为测量点号，21.324+00000004中的 21表示水平角的字索引，00000004 是水平角 0癨ul000′00.4″；22.324+08545254中的 22表示垂直角的字索引，08545254 是天顶距 85癨ul045′25.4″；31..06+00044207中的 31表示斜距的字索引，00044207 是斜距 4.4207m。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1．引言
传统的几何水准测量和三角高程测量都是通过测定已知高程点与待定点之间的高差来
确定待定点高程的[1]。
但目前在山区和丘陵地区水准测量效率太低，一般适用平坦地区。
模拟水准测量的方法，结合全站仪三角高程测量原理，通过实践总结，中间法三角高程测量在高精度的全站仪配合下，在一定的范围内，其高差测量精度可达到三、四等水准测量的精度要求，甚至更高。
2．TCA2003 智能全站仪的优势
TCA2003 全站仪是瑞士Leica 公司生产的，具有自动目标识别(ATR)功能，该仪器是智
能型全站仪的开拓者，被誉为测量机器人，也是当今世界上测量精度最高的全站仪之一，其标称测角精度±0．5″，测距精度±(1mm+1ppm) [2]。
TCA2003 全站仪已广泛应用在精度要求
高的精密工程测量、变形监测及自动化要求较高的无人值守等工程测量中，如：特大型桥梁结构监控、地铁隧道结构监控、滑坡及大坝变形监测等，在平面及高程测量方面取得了较好的精度。
高精度测量机器人的出现，能够尽可能的代替人工作业，实现测量自动化，减少人为测
量误差，应用中间法三角高程测量，使其能在一定条件下代替水准测量，实现快速测量，高精度，高效率，是今后丘陵和山区三角高程测量的主要手段之一。
3. TCA2003 智能全站仪高程测量精度分析
基于传统三角高程测量方法和水准测量的启发，全站仪中间法在工程中得到了广泛的应用。
如图1 所示，为测定A、B 点之间高差，可仿照水准测量方法,在A、B 两点上竖立棱镜，在两点间大致中间的位置P 处架设全站仪(中间法由此得名)，后视A 点棱镜测得高差1 h ，前视B 点棱镜测得高差2 h ，则A 点至B 点的高差为
式中， 1 S 、2 S 分别为后视及前视距离； 1
α、2 α为后视和前视竖直角；i 为仪器高；v1 、
v2 为后视和前视棱镜高； 1 K 、2 K 为后视和前视观测时的大气折光系数；R 为地球曲率半径
（取R=6371km）； 1 D 、2 D 为后视及前视水平距离。
则有
当测量中采用不变换高度的对中杆，即1 2 v = v 时，式（4）变为
由上式可知，采用似水准法测定高差，只与距离、竖角及大气折光系数有关，而与仪器高、棱镜高完全无关。
对式（5）进行全微分，根据误差传播定律，可得高差中误差计算公式为
在式（6）中，可以看出，为了提高高差测量精度及简化精度估算公式，可以要求前后视距尽量相等，前后视竖直角尽量相等，即能假设
；在一定条件下，如测线周围地形条件基本对称，气压
温差稳定时，在短时间内K 值变化很小，可以近似假定。
则（6）
式可以写成
换算成每千米高差中误差，其公式为
式中：n 为每千米的测站数，L 为每测站前后视距之和。
按照（7）式分别计算测角精度，测距精度以及大气遮光系数误差对高差精度的影响，
可见角度测量误差是引起高差精度的主要因素。
1km 内他们对高差精度的影响如图2 所示。
由图2 所示，在1 千米的范围内，测角精度是影响高差精度的主要因素，距离次之。
在
距离超过600 米后折光差的影响迅速加大，几乎和距离影响相同，表明在中间法三角高程测量中应控制边长的长度以减少大气折光的影响。
以通常观察时的平均边长200～300m，平均竖直角20°计算，距离和角度对高差精度的影响几乎相近，而此时大气折光系数误差几乎可以忽略，此时中间法的高差精度为最好。
上述高差精度的估算条件与实际测量条件通常有一定的差距，如：测站前后视距不尽可
能相同，前视竖直角与后视竖直角不一定相等，前后测站对中杆高度也不严格同高，前后视线的大气折光系数也有差异等。
如在实际测量中采取相关措施，保证前后视距差小于视距10%，前后视竖直角之差小于10°，尽量缩短每测站的观测时间以减少大气折光系数差异的影响等[1]。
其假设条件对高差精度估算值的缩小效果足以被TCA2003 智能全站仪的高精度观测值所抵消。
因此，表中的观测精度估算值是客观可靠的。
则，在本文所定条件下，TCA2003 智能全站仪中间法三角高程测量精度能满足三、四等水准测量限差要求，甚至二等水准测量精度要求，能用于丘陵和山区的三角高程测量中。
总结
利用中间法三角高程测量，结合高精度的智能全站仪，在山区或丘陵地区能快速，简洁，有效完成测量任务，并能满足三等、四等水准测量的精度要求，应用范围广泛。
其施测条件为：
1.观测过程中，不需要量取仪器高和棱镜高，减少了误差的来源，以提高高差精度[4]。
2.观测过程中，优化设计观测路线，应尽量使仪器前、后视距相等，或前后视距差不超
过视距和的10%，从而可以有效的消除或减弱地球曲率和大气折光对高差测量的影响。
尽
量使竖直角观测值较小，平均值在20°左右，前后竖直角差最大不超过10°[1]。
进一步提高精度。
3.应用高精度测量仪器，在最优观测条件下，全站仪中间法三角高程测量在山区或丘陵
地区能代替三等、四等水准测量，甚至二等水准测量。
参考文献
[1] 余代俊．全站仪中间法代替二等水准测量的精度分析与实验[J]．测绘与空间地理信息,2006，29(05)：117-120．
[2] 孙景领，黄腾，邓标．TCA2OO3 全站仪自动识别系统ATR 的实测三维精度分析[J]．测绘工程，2007，16(03）：48-51．
[3] 陆国胜．《测量学》[M]．北京：测绘出版社，2004．
[4] 张勇，王波．全站仪三角高程新方法及精度估算[J]．测绘工程，2007，16(06)：46-48．。