电磁波测距高程导线施测等级水准的实验研究
电磁波测距高程导线测量与四等水准测量的对比分析与结论
电磁波测距高程导线测量与四等水准测量的对比分析与结论[摘要]本文以某工程项目的一处闭合路段为测量对象，先是介绍了高程导线测量的精度要求并探讨了具体的施测方法以及保证精度的措施，然后介绍了四等水准测量的精度要求并讨论了具体的施测方法，最后就它们的外业测量数据展开比对分析，结论如下：在相关路线设计合理且观测条件许可的情况下，高程导线测量所得到的数据在精度方面能够达到四等水准测量的要求。
[关键字]电磁波测距高程导线测量四等水准测量对比分析结论在当前的高程测量领域，水准测量仍属于常用方法。
水准测量的优势是精度高且操作简单；水准测量的劣势是外业工作量大，容易受地形、环境影响，施测速度相对较慢。
电磁波测距高程导线测量不仅精度高，而且不受地形制约，在复杂地形以及山区的应用中表现出了极大的优势，另外，还具有施测快而灵活、节省投入等优点，在髙陡山区施工测量作业等方面的高精度测量中获得了认可与广泛的应用。
1 测量方案的确定选取某项目的一处路段（详见图1）为测量对象，分别施以高程导线测量以及四等水准测量，（二者所用的测量工具分别是全站仪、水准仪），获取外业数据，然后经过内业分析处理，得出各自测量精度，最后对比分析二者的精度，并得出结论。
测量路段的具体情况，详见图1[1]。
2 高程导线测量观测边长通常为200～500m，最长不得超过1000m。
竖角通常在10度以下。
2.1 高程导线测量的精度要求①观测边长<200m，需2测回，200m≤观测边长≤700m，需4测回，700m<观测边长≤1000m，需6测回；②对竖直角进行观测时，应按照3测回的标准进行，另外，光学测微器重复2次读数，读数相差不可超过3″，不管是竖直角测回差，还是指标差都需要控制良好，不可超过5″；③仪器安装就位后，应在测前测后用量杆各量取一次，并精确至mm级，棱镜高的量取采用同样的标准。
各自的2次读数互差不能超过3mm，最后求取2次读数的平均值[2]。
电磁波测距高程导线应用及分析
电磁波测距高程导线应用及分析张勇;刘江;张金辉【摘要】测角测距一体化及测量精度不断提高,使用三角高程测定控制点的高程得到越来越多的应用.某GNSS三四级控制网复测中,点的高程使用电磁波测距三角高程导线隔点设站法进行联测.依照规范,需要大量数据实时计算,过程比较繁琐,为配合这次作业,开发专用的电子手薄进行记录和外业计算,结合此次任务的部分观测数据对文中方法进行分析及总结.【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2018(027)011【总页数】5页(P5-8,14)【关键词】高程控制测量;测距高程导线隔点设站法;测量精度【作者】张勇;刘江;张金辉【作者单位】信息工程大学地理空间信息学院 ,河南郑州 450000;河南恒星工程管理有限公司 ,河南郑州 450000;信息工程大学地理空间信息学院 ,河南郑州450000【正文语种】中文【中图分类】P228.4在国家三四等水准测量中规定：在几何水准测量有困难的山岳地带以及沼泽、水网地区可使用电磁波测距高程导线进行测量[1]。
多数文献从误差来源及传播的角度进行分析，讨论出消除或减弱误差的方案。
由于全站仪的发展和普及，测距和测角不必再进行归心计算，而且目前测角精度普遍达到了1″、测距精度更是高达1/10万以上[2]。
如果使用特制的设备，不少学者甚至开始探讨这种方法替代二等水准测量的可行性[3]。
由此地矿产业部制定了“光电测距高程导线测量规范”、原总参谋部批定了“军用电磁波测距导线测量规范”。
一些内外业人员也提出了观测及数据处理中需要注意的事项[4]，这些行业规范和文献提供更详尽的作业方法及设备选型，为测距三角高程替代等级水准测量提供支持。
1 电磁波测距高程导线隔点设站法在三角高程中，以垂直角及距离计算出水平视线高度，因此特制了觇牌进行照准和测距，如图1所示。
参照水准测量中的双转点法，在觇牌上标出上、下两个照准标志，必要时进行单程双测，在觇板的下面安装了一个用于测量距离的棱镜，当距离测出后需归算至照准点。
物化探测量规范
中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T ０１５３—９５物化探工程测量规范①1主题内容与适用范围1.1主题内容本标准规定了物化探工程测量基本要求、技术设计、控制测量、规则与非规则测网点布设、观测资料整理、质量检查与验收及技术总结报告之编写。
１．２适用范围本标准适用于我国地勘行业内开展大、中、小比例尺地面物化探工程测量工作。
2名词术语2.1物化探工程测量应用大地、航测与工程测量等方法，解决物探化探测量领域内的三维定位问题，统称为物化探工程测量，又称物化探测地。
2.2规则测网按照物化探工作比例尺所规定的测点点距、线距构成的矩形或方形测网称之为规则测网。
2.3非规则测网2.4航空象片定位测量应用航空摄影象片上地物或地表特征点的影象，于实地辨认其位置，航测内业解求三维坐标的方法，称之为航空象片定位测量。
①中华人民共和国地质矿产部1995－０９－１４批准１９９６－０３－０１实施2.5物化探GPS定位测量GPS是Global Positioning System的缩写，即全球定位系统。
用其三维定位技术来确定物化探控制加密点或测点平面位置与高程的方法，称之为物化探GPS定位测量。
2.6精测剖面为了研究物化探异常进行定量推断解释或确定勘探工程位置时所布设的剖面，称之为精测剖面。
典型剖面为了了解异常特征，以定性解释为主或作概略定量推断解释时所布设的剖面，称之为典型剖面。
3基本要求3. 1坐标与高程系统3.1.1坐标系统暂时采用1954年北京坐标系；高程基准采用1985年国家高程基准。
3.1.2平面控制采用高斯正形投影，当物化探工作比例尺大于或等于1∶10 000时采用3°带，小于１∶１００００时采用6°带计算平面坐。
3.1.3在国家控制点稀少地区大比例尺物化探工作中的小面积测区，当无条件进行连测时，允许采用其它平面和高程系统或假定坐标系统。
假定坐标系统可以在已出版的地形图上量取概略坐标和高程值，作为工区起算点，并埋设固定标志，以便必要时与国家控制连测。
某市新兴产业园1_500数字化地形图测绘技术设计说明书
1概述随着XX市经济建设的飞速发展，工业用地日趋增加，城市规模不断扩大，原有图件已不能满足城市建设和国土管理的需求，需要对重点规划建设区域或已建成区域进行大比例尺数字化测绘，为国土资源管理、城市规划建设提供准确、现势性强的基础地理数据和图件，拟实现土地资源信息的科学化、信息化、规范化和社会化服务，为政府的正确决策提供科学依据，以满足社会经济发展及国土资源管理的需要。
为此，XX市国土资源局决定对位于齐心庄镇范围内约12.9平方公里未测图区域进行1:500全数字化地形测绘。
以满足XX市新兴产业园规划建设，管理和服务的需要。
1.1地理概述XX省XX市域地处北纬32°48′37″至23°05′04″之间，东西36公里，南北28.5公里，总面积643平方公里。
XX市地处燕山山前平原地区，总的地势北高南低，自北向南倾斜，按地形地貌特点，可分为低山丘陵，平原和洼地。
其中平原面积最大，主要由潮白河、蓟运河冲洪积扇构成，平均海拨高程5.9—31.9米(黄海标高)，地面自然纵坡1/1500左右，低山丘陵主要分布在东北部的蒋福山地区。
该区域周缘为海拨335.2—458.5米的龙门山和青龙山，中间为海拨200—212米的蒋福山盆地，此外在市区西北部还有一海拨90.4米的孤山挺立于倾斜平原上，洼地主要分布在本市东南部的引泃入潮与鲍邱河、潮白河两岸、地势低平，多积水洼地。
1.2项目测绘范围及主要内容1.21测区范围新兴产业园位于XX镇及其周围区域，总计12.91平方公里。
1.22测绘工作内容及工作量(1)在已有基础控制D级GPS网基础上加密5"、8"控制及图根制。
控制面积为12.9平方公里。
(2)采取全野外数据采集方式实施1：500数字化地形测量。
总共12.9平方公里。
1.3已有资料分析及利用(1)平面控制资料：测区各地块内均已有D级GPS控制点，该控制点采用XX市统一坐标系（采用1980西安坐标系，中央子午线为116º54′，投影面为-150米），可以直接利用作为本测区的平面起算资料。
关于电磁波测距高程导线代替三等水准的研究
关于电磁波测距高程导线代替三等水准的研究摘要：本文围绕电磁波测距高程导线代替三等水准的实验研究,阅读徕卡全站仪使用说明，基本掌握全站仪的使用及进行高程导线测量，进行对各方案的分析进行可行性设计。
提及地球曲率和大气折光的影响，按光电测距高程导线测量规范要求对测量数据进行改正、平差计算后，验证了其精度符合三等水准测量标准。
通过对大量文献分析、归纳和整理，了解到高程导线测量方法在实际生产中具有重大意义，很有研究价值。
关键词：全站仪；高程导线测量；三等水准Abstract: this paper focus on the electromagnetic wave ranging elevation instead of three level of wire experimental study, reading tachometer instructions measurement card, master the use of basic tachometer and elevation traverse survey, the different scheme for feasibility analysis of the design. Mention the earth curvature and the influence of atmospheric refraction, by photoelectric measuring standard requirements wire ranging elevation measurement data to correct them, adjustment with calculation, to verify its accuracy level measurement standard with three classes. Through the analysis and induction of a large number of documents and arrange, understand to elevation measurement method in practical production wire has great significance, is very good value.Keywords: tachometer; Elevation traverse survey; Third level一、前言:随着电磁波测距技术在测量中的普及和应用,以及测距精度的不断提高,随之带来了新的测量手段—电磁波测距高程导线测量。
三、四等导线测量规范
导线测量规范（Ⅰ）导线测量的主要技术要求各等级导线测量的主要技术要求，应符合表3.3.1的规定。
注：1 表中n为测站数。
2 当测区测图的最大比例尺为1：1000时，一、二、三级导线的导线长度，、平均边长可适当放长，但最大长度不应大于表中规定相应长度的2倍。
3.3.2 当导线平均边长较短时，应控制导线边数不超过表3.3.1相应等级导线长度和平均边长算得的边数；当导线长度小于表3.3.1规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13㎝。
3.3.3 导线网中，结点与结点、结点与高级点之间的导线段长度不应大于表3.3.1中相应等级规定长度的0.7倍。
（Ⅲ）水平角观测3.3.7 水平角观测所使用的全站仪、电子经纬仪和光学经纬仪，应符合下列相关规定：1 照准部旋转轴正确性指标：管水准器气泡或电子水准器长气光在各位置的读数较差，1秒级仪器不应超过2格，2秒级仪器不应超过1格，6秒级仪器不应超过1.5格。
2 光学经纬仪的测微器行差及隙动差指标：1秒级仪器不应大于1秒，2秒级仪器不应大于2秒。
3 水平轴不垂直于垂直轴之差指标；1秒级仪器不应超过10秒，2秒级仪器不应超过15秒，6秒级仪器不应超过20秒。
4 补偿器的补偿要求：在仪器补偿器的补偿区间，对观测成果应能进行有效补偿。
5 垂直微动旋转使用时，视准轴在水平方向上不产生偏移。
6 仪器的基座在照准部施转时的位移指标：1秒级仪器不应超过0.3秒，2秒级仪器不应超过1秒，6秒级仪器不应超过1.5秒。
7 光学（或激光）对中器的视轴（或射线）与竖轴的重合度不应大于1㎜。
3.3.8 水平角观测宜采用方向观测法，并符合下列规定：1 方向观测法的技术要求，不应超过表3.3.8的规定。
表3.3.8水平角方向观测法的技术要求注；1 全站仪、电子经纬仪水平角观测时不受光学测微器两次重合读数之差指标的限制。
2 当观测方向的垂直角超过±30的范围时，该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内2C互差的限值。
电磁波测距高程导线施测等级水准的实验研究
电磁波测距高程导线施测等级水准的实验研究摘要：测定两地面点之间高差的方法有很多。
如：普通水准测量、经纬仪三角高程测量等，但都有一定的限制。
利用全站仪精确测距的优势进行三角高程测量能否普遍代替高等级水准测量，就成为我们急待解决的问题。
本文将着重阐述利用全站仪进行等级水准测量的理论、方法、精度等，并研究其可行性。
关键词:全站仪；高程；三角高程；水准测量；闭合差；精度abstract: there are many methods for the determination of height difference between two points. such as: ordinary leveling, triangulated height measurement, but there are certain restrictions. the advantage of using total station ranging trigonometric leveling can replace high grade universal leveling, becomes an urgent problem. this paper focuses on the theory, method, precision grade leveling with total station, and to study its feasibility.key words: total station; elevation; trigonometric leveling; leveling; closure; accuracy中图分类号： tu195 文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2013）1前言在测绘领域里，测定地面上两点之间高差比较原始的方法是普通水准测量，但普通水准测量是借助水平视线方法进行测量的，所以存在局限性，此方法较适用于平坦地区。
电磁波测距三角高程测量在航道高程测量中的应用
电磁波测距三角高程测量在航道高程测量中的应用引言高程测量是航道基本测量的重要内容，它包括高程控制测量、跨河水准测量、水面比降观测等。
用水准测量测定两点间的高差，其精度较高，是高程测量中常用的方法，但是，对于山区河流的高程测量却又十分困难。
山区河流地面起伏大、沟壑多，其高程测量通常采用电磁波测距三角高程测量的方法来实现。
随着测量仪器的发展，测距和测角精度的提高，三角高程测量代替水准测量的技术已发展成熟，而且也完全可行。
三角高程测量代替水准测量的依据和技术指标《水运工程测量规范》（JTJ（203-2001））和《工程测量规范》，对电磁波测距三角高程测量代替水准测量的等级、适用范围和精度评定方法做了规定，这是我们进行三角高程测量的依据。
规范规定: “4.3.1三角高程测量分为电磁波测距三角高程测量和经纬仪三角高程测量。
电磁波测距三角高程测量可代替四等水准测量和图根水准测量。
经纬仪三角高程测量只适用于图根水准测量。
”三角高程测量主要技术指标如下：注：①表中D为高程传递边的水平距离（km）三角高程测量的原理和精度分析三角高程测量的原理是用全站仪测定两点间的斜距和垂直角，把距离测量和角度测量结合起来，计算两点间的高差和点的高程。
如图所示，当测距较近时，根据全站仪测定的倾斜距离和竖直角，用三角函数，计算水平距离D、垂直距离V和高差h，再量取仪器高i和目标高L，计算出A、B两点间的高差，这种方法称为三角高程测量。
其计算高差的公式为：hAB=V+i-l。
然后，再根据A点高程和两点间的高差，计算B点的高程。
计算公式为HB=HA+hAB。
三角高程测量示意图当测距较大时，还需要加入球、气两差改正值。
首先是地球曲率影响的改正。
当测距在300米以上，对于工程测量，地球曲率对高程的影响已不容忽视，应进行改正，用f1=D2/（2R）计算改正值。
第其次是大气垂直折光影响改正。
地面大气层受重力影响，低层空气密度大于高层空气的密度，观测垂直角时，视线穿过密度不均匀的介质，成为一条向上凸的曲线，使视线的切线方向向上抬高，测得垂直角偏大，应进行气差改正，用f2=-kD2/（2R）计算改正值。
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电磁波测距高程导线施测等级水准的实验研究
摘要：利用水准仪进行的普通水准测量较适用于平坦地区，对于高程差别较大
的地区，此方法作业速度慢、工作量大，且有些地形条件下很难进行。
利用电磁
波测距高程导线方法进行等级水准施测比普通水准测量作业速度要快得多、效率
较高，在山区作业优势明显。
本文通过理论与工程实验，阐述了利用全站仪进行
等级水准测量的理论、方法、精度等，并寻求达到等级水准测量精度的切实可行
的方法和措施。
关键词：全站仪；三角高程；水准测量；闭合差；精度
１概述：
测定地面两点间高差常用的方法是普通水准测量，普通水准测量以其较高的精度和可靠性，被广泛用于各等级高程控制测量当中，普通水准测量借助水平视线方法进行，存在局限性，对于高差较大的地区，作业过程缓慢艰难。
根据经纬仪测角测边的工作原理，理论上可
以解决这一问题，但由于其测距精度较低，所以高差测量精度同样也较低。
随着电磁波测距
技术的快速进步，一种兼有自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化工具――全站仪随之出现，改善了测距精度低的难题。
本文将理论联系实际，验证电磁波测距
高程导线施测等级水准的可行性。
2用全站仪进行等级水准测量的可行性
2.1全站仪进行等级水准测量的理论可行性
全站仪通过微处理器的控制，自动完成天顶距（Z）、斜距（D）和水平方向等的测量，
根据全站仪的工作原理，利用公式（2.1）计算得出高差。
（2.1）
如果测距精度和测角精度足够高，此方法所得精度能够满足等级水准测量的精度要求的话，那么利用全站仪进行等级水准测量在理论上是可行的。
2.2 全站仪进行等级水准测量的实施方案
通过对全站仪工作原理的分析，有如下三种施测方案：一：在两高程点之间设站（量觇
标高不量仪器高）、二：在高程点上设站（量仪器高和觇标高）、三：在两高程点之间设站（不量仪器高和觇标高，即：另前后觇标高等高）。
经分析，方案三是最理想的，不用测量
仪器高和棱镜高，减少了人为测量的偶然误差，也减少了外业工作量。
假设分别在A、B点设置觇标，若A点的高程已知为，在不需要测量仪器高和觇标高的
情况下，B点的高程为如下公式（2.2）：
3 。
3.３平差计算
已知A1点高程为120.000m，利用DJC数字测绘平差软件对所测得的数据进行平差计算，得到各点平差值及精度如表3.3：
平差计算得到：每公里高差中误差为0.1mm，《工程测量规范》GB50026-2007规定四
等水准测量每公里高差全中误差不超过±10mm。
四等水准测量：0.1mm < 10mm；符合规范
要求。
经比较可知，利用全站仪进行电磁波测距高程导线施测等级水准，可以代替普通水准测
量中的四等水准测量，能够满足相应规范和实际工作中的精度要求。
４误差来源分析及误差消除方法
4.1 误差来源分析
电磁波测距等级水准的精度受天顶距观测误差、边长误差、大气折光误差等诸多因素的
影响。
用现代仪器测得的边长，精度是相当高的，其影响很小可以忽略，因此，可认为三角
高程测量的主要误差来源是天顶距的观测误差和地球曲率以及大气垂直折光系数的误差。
4.2误差消除方法
4.2.1采用适当的观测方法
可通过在两高程点之间架设仪器，使前后视距相等来抵消地球曲率的影响，或在两高程
点上分别架设仪器进行对向观测，并计算各自所测得的高差取其绝对值的平均值的方法来消除。
4.2.2加入改正计算进行消除
在独立交会、单向观测等没有抵消误差条件的情况下，需要考虑加入改正计算的方法来
消除。
借助文献[6]中138至140页单向观测计算高差的基本公式的推导过程来推导两点间设
站单向观测计算高差的基本公式：
因为A、B两点上棱镜高相等且仪器高不变，所以可整理为如下公式（4.1）：
此式即为加入大气折光和地球曲率改正后的两点之间的高差计算公式。
５结语
经过以上研究可知，通过采用适当的观测方法或者加入改正计算等方法，利用电磁波测
距高程导线测等级水准的方法所测得的数据能够达到预想的结果，所以可得出如下结论：利
用全站仪进行电磁波测距高程导线施测等级水准，可以代替普通水准测量中的四等水准测量，能够满足相应的工程测量规范要求和实际工作中的水准测量精度要求，由于光电测距仪和全
站仪在高程测量过程中的巨大优越性，因此利用全站仪进行等级水准测量将被广泛应用，这
将大大地促进测绘行业的快速发展。
参考文献：
[1]光电测距三角高程导线测量规范[M].北京：地质出版社.1992：1-3，7-9.
[2]郑汉球.电磁波测距三角高程测量[M].北京：地质出版社，1993.
[3]武汉测绘大学.控制测量学[M].北京：测绘出版社，1995.
[4]赵长胜，石金峰.测量平差[M].北京：科学教育出版社，2000.
[5]中国有色金属工业总公司.工程测量规范[S].建设部标准定额研究所，1993：18-22.
[6]潘正风，杨正尧.数字测图原理与方法[M].武汉：武汉大学出版社，2002：77-142.。