毕业设计文献综述
院系：计算机与信息工程学院
2010级测绘工程年级专业：
姓
学名：号：余有军1020022123
精密三角高程测量方法研究及精度分析题目名称：指导老师评语：
指导教师签名：
年月日
精密三角高程测量方法研究及精度分析文献综述
【内容摘要】三角高程测量是一种间接测量高程的方法，这种方法具有速度快，简便灵活的优点，且受地形条件的限制较少，特别是在进行水准测量十分困难的高山地区，用此方法能很方便地进行高程测量，得到了很大的提高，通过一些特殊的观测方法，使得三角高程测量的精度得到了很大的提高。本文主要介绍了三角高程的研究背景与意义、三角高程方法与应用的国内外研究现状。
【关键词】三角高程、高程传递、水准测量、精度
导言
三角高程测量以它的测量时间、生产效率、经济效益优于几何水准测量得以广泛应用，尤其在山区作业，几何水准测量非常困难，三角高程测量发挥了很大优势，解决了几何水准测量难以解决的高程传递问题。随着现代科技的发展，全站仪的技术有了很大的进步，测距测角的精度大大提高。通过一定的测量方法又可以减弱或者消除三角高程测量中各种误差源的影响，从而达到高等级水准测量的精度[1]。
1研究背景及意义
2背景
80年代以来，随着电子经纬仪的间世，特别是全站仪的广泛应用，三角高程测量已引起国内外同行的高度重视。三角高程测量不仅在测边网或边角网中作为确定点位高程的普遍方法，而且进一步同传统的二维控制网相结合，发展成为同时确定点的空间位置的三维控制网，这类网的具体形式有用作某些工程需要的高程监测网和监测滑坡、矿体或大坝变形的监测网；另一种方法则是EDM 高程导线.这类导线又有两种形式，一种是采用类似于水准测量的观测方法，在两个标尺间设置仪器，称中间法或跳点法，也有称为三角水准测量。
1.2意义
在地形图测绘和工程的施工测量过程中,常常涉及到高程测量。以前传统的测量方法是水准测量和经纬仪三角高程测量,这两种方法虽然各有特色,但都有着明显的缺点。
目前，随着电子全站仪在测绘行业和工程施工单位的普及和其智能化发展方向的日益明显，利用全站仪进行三角高程测量的方法因其不受地形影响、施测速度快等优点而被越来越多的工程测量技术人员所关注和应用。
全站仪三角高程测量可以少受地形限制，在山区、高架桥、深基础施工高程放样中全站仪三角高程测量具有水准测量无法比拟的优越性。可以用于路、桥、涵、墩、台、深基础的施工高程测量，提高了精度、效率。对各种施工条件下的三角高程测量方法：高程放样测量、后方交会三角高程测量、悬高测量等进行了介绍和探讨，实践表明，全站仪三角高程测量完全可以取代三、四等水准测量，并有取代二等水准仪的趋势[3]。全站仪三角高程测量是测量中的一种重要方法，通过研究全站仪三角高程测量的方法并进行分析，对于提高测量的精度具有重要的意义。
3国内外研究现状
3.1国外研究现状
美国国家大地测量局于1984一1985年间用T2O00经纬仪和DIS 测距仪组成全站型仪器，按中间法和对向观测法施测了总长为30km 的线路，边长为300m 左右。求得1km 往返测平均值标准差小于士0.76mm 和士1.02mm，环线闭合差小于士4mm L (L为线路长度，以km 计)。
加拿大新不伦斯威克大学于同一时期，采用与美国类似仪器在大学校园内600m 的道路上按中间法进行试验，边长分别为200、250、30Om，垂直角观测8一12测回，求得每公里往返测平均值的标准差为士2.2mm。
德国德累斯顿大学使用Recota 全站仪(测距中误差5mm+2pm.D，测角精度为士1″.6)在1.2km 与1.5km 的两条闭合线路进行中间法和对向观测法试验，
[4]
共测得22次，总长为60ktn，平均边长为150m 与370m。其结果与几何水准测量比较，在有利观测条件和一般条件观测时，对向观测时每公里高差中误差均小于士3mm.两条导线的作业效率分别为1.3km/小时和2.3km/小时，实验表明在倾斜地面作业时更为经济[5]。
3.2国内研究现状
在我国，近十几年来，对三角高程测量的研究相当普遍。1982年11月和1987年9月先后在昆明和北京召开了“电磁波测距仪在工程测量中应用”的学术讨论会。1992年11月在厦门召开了“大气折射与测距三角高程代替水准测量学术讨论会”，这标志着我国在这一领域的研究进入了新的阶段[6]。
先前的研究着重于EDM 三角高程代替三、四等水准测量问题。如云南省水利水电勘测设计院用DM502(或DM503)测距仪测边，用DKM 一ZA 经纬仪观测天顶距3测回，施测高程导线103条，边长从116m-1147m。试验结果表明，当用中间法观测，边长在1km 以内，EDM三角高程测量可以代替四等水准测量，而对向观测当边长小于1.1km 时，可以代替三等水准测量。
河海大学于1990年与1991年在南京市进行了约10km 的EDM 三角高程导线测量，用中间法与对向观测法分别施测了10个闭合环，最大边长338m，最短40m，平均边长189m，用DI5测距仪与T2000经纬仪观测，在因瓦水准尺上作固定标志，专门制造了量高设备，使量高精度达士0.2mm.同时用二等水准测量施测了全部点的高程。由闭合环的闭合差计算1km 高差中误差，当两期观测按中间法施测时各为士1.87mm 与士1.37mm。两期都用对向观测法时，混合计算得1km 高差中误差为士1.94mm.用三角高程测量与水准测量差值计算1km 高差中误差为士
1.53mm。这表明该项试验达到了二等水准测量的精度要求[7]。
大气垂直折光是影响三角高程测量重要误差影子，在我国，大气垂直折光影响的研究工作也取得进展。肖复何教授于文献中在webb 的分层区计算位温梯度的基础上，提出分层区计算折光系数的模式，这是因为在山区或丘陵地区进行大地测量时，控制点一般都设在山顶上，这时观测垂直角的视线将穿过不同的层区，由于各层区点折光系数函数式的定义域不同，中提出利用分段积分法来计算该气象条件下沿视线的平均折射系数，所得结果比不分层计算的精度要高[8]。
中国科学院安徽光学精密机械研究所根据大气湍流理论对大气折射的不均匀性进行研究.分析了现有乡一些修正方法，包括平均光线弯曲修正、两点折射率平均修正、通量模式修正的根据，并推荐相应的温度廓线修正方法[9].武汉大学对实验网连续垂直角时序观测值按频谱法进行分析，证明大气垂直折射变化确有明显的周期性变化。河海大学对试验场和某站连续观测成果分析，也初步得出大气垂直折射系数在不同季节、视线通过不同覆盖情况下的变化规律。这些为我国进一步研究和大气垂直折射规律奠定了基础。
从已有资料可以看出，三角高程测量的精度与大气垂直折射的影响有关外，还与垂直角的观测精度以及垂线偏差的影响有关，一般说来，用J2型仪器(如TZ、DKMZ 等)测定垂直角一测回中误差在士2″左右[10]。配合中等精度的测距仪，采用适当的观测方案，用以代替三、四等水准测量是可行的。而用T2003电子经纬仪或El、E2等全站仪，可使测角误差达士0.5~0.7″.再配以高精度的测距仪和其它设备与措施，高程测定有望达到二等水准测量的精度[11]。目前，一些测量部门已将EDM 三角高程测量代替三、四等水准测量的作业方法与技术规格订入相应的规范文本.而代替二等水准测量的试验研究表明，其精度与主、客观条件和采用的方法有很大关系，还须进一步试验研究。
4总结
从上述已有文献资料可以总结出三角高程测量降低了劳动强度，提高了生产效率、经济效益。尤其在山区作业，几何水准测量非常困难，三角高程测量发挥了很大优势，解决了几何水准测量较难解决的高程传递问题，应用到各种困难地区高程测量和过河水准测量等工程中。
根据以往文献资料本以及所学精密工程测量相关知识，分析研究现有常规精密三角高程测量方法，在此基础上设计一种改进的精密三角高程测量方法，减少误差来源，并进行精度分析，提高三角高程测量的精度，从而解决现代大型桥梁、大型水电工程、跨江跨海隧道等工程跨越障碍物的高程传递问题。
参考文献
[1]李凯，石力，朱清海. 应用精密三角高程测量替代二等水准测量[J].城市勘测，2012（10）：89-90
[2]陈代鑫. 基于全站仪的精密三角高程测量研究[D].黑龙江工程学院，2008
[3]倪忠利. 全站仪三角高程测量的方法与误差分析[D].南昌工程学院,2010
[4]无名. 在工程测量中三角高程与水准高程的对比研究[D].中南林业科技大学，2010
[5]刘志德，章书寿.EDM 三角高程测量[M].北京：测绘出版社，1996
[6]刘立欢. 不同观测环境对三角高程测量精度影响分析[D].南京信息工程大学，2013
[7]张高兴. 全站仪水准法测量高程的精度研究[J].龙岩学院学报，2006(3)：82-92
[8]蒋利龙. 近地层大气折光系数变化特征分析[J].东北测绘，1990（1）：40-41
[9]翁宁泉，曾宗泳，龚知本. 卫星目标光学测量大气折射修正[J].量子电子学报，2001（06）
[10]AS-SALEKJA, SCHWABDJ High-frequerncy Water level fluctuations in lake
[J.JWtiwyPort Coast @OcEngrg, 2004, 45(2):130-131
[11]Ayhan Ceylan ，Orhan Baykal . Precise Height Determination Using Leap-Frog
(3)No. 3，August1，2005Michigan Trigonometric Leveling [J]. Journal of Surveying Engineering ，Vol.
毕业设计文献综述
院系：计算机与信息工程学院
2010级测绘工程年级专业：
姓
学名：号：余有军1020022123
精密三角高程测量方法研究及精度分析题目名称：指导老师评语：
指导教师签名：
年月日
精密三角高程测量方法研究及精度分析文献综述
【内容摘要】三角高程测量是一种间接测量高程的方法，这种方法具有速度快，简便灵活的优点，且受地形条件的限制较少，特别是在进行水准测量十分困难的高山地区，用此方法能很方便地进行高程测量，得到了很大的提高，通过一些特殊的观测方法，使得三角高程测量的精度得到了很大的提高。本文主要介绍了三角高程的研究背景与意义、三角高程方法与应用的国内外研究现状。
【关键词】三角高程、高程传递、水准测量、精度
导言
三角高程测量以它的测量时间、生产效率、经济效益优于几何水准测量得以广泛应用，尤其在山区作业，几何水准测量非常困难，三角高程测量发挥了很大优势，解决了几何水准测量难以解决的高程传递问题。随着现代科技的发展，全站仪的技术有了很大的进步，测距测角的精度大大提高。通过一定的测量方法又可以减弱或者消除三角高程测量中各种误差源的影响，从而达到高等级水准测量的精度[1]。
1研究背景及意义
2背景
80年代以来，随着电子经纬仪的间世，特别是全站仪的广泛应用，三角高程测量已引起国内外同行的高度重视。三角高程测量不仅在测边网或边角网中作为确定点位高程的普遍方法，而且进一步同传统的二维控制网相结合，发展成为同时确定点的空间位置的三维控制网，这类网的具体形式有用作某些工程需要的高程监测网和监测滑坡、矿体或大坝变形的监测网；另一种方法则是EDM 高程导线.这类导线又有两种形式，一种是采用类似于水准测量的观测方法，在两个标尺间设置仪器，称中间法或跳点法，也有称为三角水准测量。
1.2意义
在地形图测绘和工程的施工测量过程中,常常涉及到高程测量。以前传统的测量方法是水准测量和经纬仪三角高程测量,这两种方法虽然各有特色,但都有着明显的缺点。
目前，随着电子全站仪在测绘行业和工程施工单位的普及和其智能化发展方向的日益明显，利用全站仪进行三角高程测量的方法因其不受地形影响、施测速度快等优点而被越来越多的工程测量技术人员所关注和应用。
全站仪三角高程测量可以少受地形限制，在山区、高架桥、深基础施工高程放样中全站仪三角高程测量具有水准测量无法比拟的优越性。可以用于路、桥、涵、墩、台、深基础的施工高程测量，提高了精度、效率。对各种施工条件下的三角高程测量方法：高程放样测量、后方交会三角高程测量、悬高测量等进行了介绍和探讨，实践表明，全站仪三角高程测量完全可以取代三、四等水准测量，并有取代二等水准仪的趋势[3]。全站仪三角高程测量是测量中的一种重要方法，通过研究全站仪三角高程测量的方法并进行分析，对于提高测量的精度具有重要的意义。
3国内外研究现状
3.1国外研究现状
美国国家大地测量局于1984一1985年间用T2O00经纬仪和DIS 测距仪组成全站型仪器，按中间法和对向观测法施测了总长为30km 的线路，边长为300m 左右。求得1km 往返测平均值标准差小于士0.76mm 和士1.02mm，环线闭合差小于士4mm L (L为线路长度，以km 计)。
加拿大新不伦斯威克大学于同一时期，采用与美国类似仪器在大学校园内600m 的道路上按中间法进行试验，边长分别为200、250、30Om，垂直角观测8一12测回，求得每公里往返测平均值的标准差为士2.2mm。
德国德累斯顿大学使用Recota 全站仪(测距中误差5mm+2pm.D，测角精度为士1″.6)在1.2km 与1.5km 的两条闭合线路进行中间法和对向观测法试验，
[4]
共测得22次，总长为60ktn，平均边长为150m 与370m。其结果与几何水准测量比较，在有利观测条件和一般条件观测时，对向观测时每公里高差中误差均小于士3mm.两条导线的作业效率分别为1.3km/小时和2.3km/小时，实验表明在倾斜地面作业时更为经济[5]。
3.2国内研究现状
在我国，近十几年来，对三角高程测量的研究相当普遍。1982年11月和1987年9月先后在昆明和北京召开了“电磁波测距仪在工程测量中应用”的学术讨论会。1992年11月在厦门召开了“大气折射与测距三角高程代替水准测量学术讨论会”，这标志着我国在这一领域的研究进入了新的阶段[6]。
先前的研究着重于EDM 三角高程代替三、四等水准测量问题。如云南省水利水电勘测设计院用DM502(或DM503)测距仪测边，用DKM 一ZA 经纬仪观测天顶距3测回，施测高程导线103条，边长从116m-1147m。试验结果表明，当用中间法观测，边长在1km 以内，EDM三角高程测量可以代替四等水准测量，而对向观测当边长小于1.1km 时，可以代替三等水准测量。
河海大学于1990年与1991年在南京市进行了约10km 的EDM 三角高程导线测量，用中间法与对向观测法分别施测了10个闭合环，最大边长338m，最短40m，平均边长189m，用DI5测距仪与T2000经纬仪观测，在因瓦水准尺上作固定标志，专门制造了量高设备，使量高精度达士0.2mm.同时用二等水准测量施测了全部点的高程。由闭合环的闭合差计算1km 高差中误差，当两期观测按中间法施测时各为士1.87mm 与士1.37mm。两期都用对向观测法时，混合计算得1km 高差中误差为士1.94mm.用三角高程测量与水准测量差值计算1km 高差中误差为士
1.53mm。这表明该项试验达到了二等水准测量的精度要求[7]。
大气垂直折光是影响三角高程测量重要误差影子，在我国，大气垂直折光影响的研究工作也取得进展。肖复何教授于文献中在webb 的分层区计算位温梯度的基础上，提出分层区计算折光系数的模式，这是因为在山区或丘陵地区进行大地测量时，控制点一般都设在山顶上，这时观测垂直角的视线将穿过不同的层区，由于各层区点折光系数函数式的定义域不同，中提出利用分段积分法来计算该气象条件下沿视线的平均折射系数，所得结果比不分层计算的精度要高[8]。
中国科学院安徽光学精密机械研究所根据大气湍流理论对大气折射的不均匀性进行研究.分析了现有乡一些修正方法，包括平均光线弯曲修正、两点折射率平均修正、通量模式修正的根据，并推荐相应的温度廓线修正方法[9].武汉大学对实验网连续垂直角时序观测值按频谱法进行分析，证明大气垂直折射变化确有明显的周期性变化。河海大学对试验场和某站连续观测成果分析，也初步得出大气垂直折射系数在不同季节、视线通过不同覆盖情况下的变化规律。这些为我国进一步研究和大气垂直折射规律奠定了基础。
从已有资料可以看出，三角高程测量的精度与大气垂直折射的影响有关外，还与垂直角的观测精度以及垂线偏差的影响有关，一般说来，用J2型仪器(如TZ、DKMZ 等)测定垂直角一测回中误差在士2″左右[10]。配合中等精度的测距仪，采用适当的观测方案，用以代替三、四等水准测量是可行的。而用T2003电子经纬仪或El、E2等全站仪，可使测角误差达士0.5~0.7″.再配以高精度的测距仪和其它设备与措施，高程测定有望达到二等水准测量的精度[11]。目前，一些测量部门已将EDM 三角高程测量代替三、四等水准测量的作业方法与技术规格订入相应的规范文本.而代替二等水准测量的试验研究表明，其精度与主、客观条件和采用的方法有很大关系，还须进一步试验研究。
4总结
从上述已有文献资料可以总结出三角高程测量降低了劳动强度，提高了生产效率、经济效益。尤其在山区作业，几何水准测量非常困难，三角高程测量发挥了很大优势，解决了几何水准测量较难解决的高程传递问题，应用到各种困难地区高程测量和过河水准测量等工程中。
根据以往文献资料本以及所学精密工程测量相关知识，分析研究现有常规精密三角高程测量方法，在此基础上设计一种改进的精密三角高程测量方法，减少误差来源，并进行精度分析，提高三角高程测量的精度，从而解决现代大型桥梁、大型水电工程、跨江跨海隧道等工程跨越障碍物的高程传递问题。
参考文献
[1]李凯，石力，朱清海. 应用精密三角高程测量替代二等水准测量[J].城市勘测，2012（10）：89-90
[2]陈代鑫. 基于全站仪的精密三角高程测量研究[D].黑龙江工程学院，2008
[3]倪忠利. 全站仪三角高程测量的方法与误差分析[D].南昌工程学院,2010
[4]无名. 在工程测量中三角高程与水准高程的对比研究[D].中南林业科技大学，2010
[5]刘志德，章书寿.EDM 三角高程测量[M].北京：测绘出版社，1996
[6]刘立欢. 不同观测环境对三角高程测量精度影响分析[D].南京信息工程大学，2013
[7]张高兴. 全站仪水准法测量高程的精度研究[J].龙岩学院学报，2006(3)：82-92
[8]蒋利龙. 近地层大气折光系数变化特征分析[J].东北测绘，1990（1）：40-41
[9]翁宁泉，曾宗泳，龚知本. 卫星目标光学测量大气折射修正[J].量子电子学报，2001（06）
[10]AS-SALEKJA, SCHWABDJ High-frequerncy Water level fluctuations in lake
[J.JWtiwyPort Coast @OcEngrg, 2004, 45(2):130-131
[11]Ayhan Ceylan ，Orhan Baykal . Precise Height Determination Using Leap-Frog
(3)No. 3，August1，2005Michigan Trigonometric Leveling [J]. Journal of Surveying Engineering ，Vol.