《多种高程测量方法精度分析》.doc

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1、摘 要 毕业论文是对我们在大学期间所学知识的进一步总结，是我们在实习阶段学习的理论与实践相结合的一种体现。编写此设计报告是我在实习期间技能与实践得到了很高的提升。 本报告是针对多种高程测量方法测量高程的精度分析而编写的。本报告在阐述高程测量的基础理论时注重与实践相结合，增加了报告的可行性。本报告中主要有水准测量、三角高程测量、对边测量、GPS测量 及其使用的仪器检校，对测量的学习和研究有很大的参考和帮助。关键词：三角高程测量，高程，水准测量，全站仪， GPSAbstract Summary of the thesis is on our University learned further c

2、oncluded, and we in the workplace learning theory and practice of a manifest. Write this design report is my internship skills and practice has been, a high elevation. This report is for a variety of leveling precision analysis and writing. This report explains the leveling when basic theory and pra

3、ctice, increase the possibility of a report. In this report are themain principles, leveling leveling, leveling, RDM, GPS and their instrument calibration, measurement of learning and research reference and help.Key words: measuring, elevation, error, leveling, total station， GPS 目录绪 论- 3 -第一章 水准高程测

4、量- 4 -1.1 水准高程测量简介- 4 -1.2 水准高程测量原理- 4 -1.3 自动安平水准仪检校- 5 -1. 4 水准外业原始记录- 7 -1.5 水准测量内业计算- 11 -第二章 全站仪的检验与校正- 13 -第三章 三角高程测量- 16 -3.1 三角高程测量原理- 16 -3.2 三角高程测量记录- 16 -3.3 三角高程数据计算表- 18 -第四章 对边测量- 21 -4.1 对边测量原理- 21 -4.2 对边测量数据记录- 21 -4.3 对边测量数据计算- 23 -第五章 GPS卫星定位测量- 25 -5.1 GPS卫星定位原理- 25 -5.2 GPS处理成果-

5、 26 -第六章 多种测量方法测量高差分析- 34 -6.1 不同距离多种测量方法中误差分析- 34 -6.2 多种测量方法测量高差精度分析结果- 36 -6.3 提高测量质量及精度的体会和建议- 37 -参考文献- 39 -致谢- 40 -绪 论 高程测量,就是根据一点高程与另一点的已知高差,然后按照已知高差的定义公式,求出测量点的高程。在测绘工作中,高程测量是最基本、最常见的测量方法,并且在工高程是确定地面点空间位置的基本要素之一，测量地面上各点高程的工作，称为高程测量。高程测量的日的是要获得地面点的高程，但一般只能直接测得两点间的高差，然后根据其中一点的已知高程推算山另一点的高程，所以测

6、量高差是测量的基本工作之一。 按所使用的仪器和施测方法的不同，测定地面点高程的主要方法有水准测量、三角高程测量和对边高程测量等。现在用全球卫星定位系统也能直接测定出地面点的高程。不同测量方法测得结果精度不同，根据不同精度需要选择不同测量方法，既快又准完成作业项目是学习及工作的重点。 本次设计就不同的测量方法在不同条件下进行分析，编写过程中参阅大量资料，在此向有关作者表示衷心感谢。由于编写水平有限，文中难免存在缺点、疏漏及错误，恳请导师批评指正。 第一章 水准高程测量1.1 水准高程测量简介 水准测量是利用水准仪建立的水平视线来测量两点间的高差，进而获得地面上的点的高程。水准仪是进行水准测量的主

7、要仪器。目前常用的水准仪从构造上可分为两大类：一类是利用水准管来获得水平视线的水准管水准仪，称为“微倾式水准仪”；另一类是利用补偿器来获得水平视线的“自动安平水准仪”。此外，尚有一种新型水准仪电子水准仪，它配合条纹编码尺，利用数字化图像处理的方法，可自动显示高程和距离，使水准测量实现自动化。水准仪的等级可分为 DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20 （D大地测量仪器 S水准仪 数字 表示仪器的精度，即每公里往、返测得高差中数的中误差（mm）。水准仪的作用是提供一条水平视线）。1.2 水准高程测量原理水准测量是利用水准仪提供的一条水平视线来测得两点的高差，然后依据其中一个已知点的高程，计

8、算：出另一未知点的高程。例如图中，为了求出A、B两点的高差hAB，在AB两个点上竖立带有分划的标尺水准尺，在A、B两点之间安置可提供水平视线的仪器水准仪。当视线水平时，在A、B两个点的标尺上分别读得读数。则A、B两点的高差等于两个标尺读数之差。后视读数，是立在已知高程点上的水准尺的中丝读数，称为“后视读数”；前视读数是立在待求高程点上的水准尺的中丝读数，称为“前视读数”。两点的高差必须是用后视读数减去前视读数进行计算。高差hAB的值可能是正也可能是负，正值表示待求点高于已知点A，负值表示待求点低于已知点A。此外，高差的正负号又与测量工作的前进方向有关。1.3 自动安平水准仪检校1.3.1圆水准

9、器 检校目的：使圆水准器轴平行于仪器竖轴，圆水准器气泡居中时，竖轴便位于铅垂位置。 检验方法：旋转脚螺旋使圆水准器气泡居中，然后将仪器上部在水平方向绕竖轴旋转180，若气泡仍居中，则表示圆水准器轴已平行于竖轴，若气泡偏离中央则需进行校正。1.3.2 十字丝横丝的检验 目的：使十字丝的横丝垂直于竖轴，这样，当仪器粗略整平后，横丝基本水平，用横丝上任意位置所得读数均相同。 检验方法：先用横丝的一端照准一固定的目标或在水准尺上读一读数，然后用微动螺旋转动望远镜，用横丝的另一端观测同一目标或读数。如果目标仍在横丝上或水准尺上读数不变 图a，说明横丝已与竖轴垂直尺读数有变化图b，则说明。若目标偏离了横丝

10、或水准横丝与竖轴没有垂直，应予校正。 1.3.3 i角的检验和校正 目的：使水准管轴平行于视准轴，当水准管气泡符合时，视准轴就处于水平位置。（1）检验 如图所示，在地面上选择A、B两点，其长度约为6080m。在A、B两点放置尺垫，先将水准仪置于AB的中点C，读立于A、B尺垫上的水准尺，得读数为a1和b1，则高差h1a1b1，改变仪器高度，又读得a1和b1得高差h1a1b1。若h1h13mm，则取两次高差的平均值，作为正确高差hAB。A尺B尺A尺B尺上丝1713上丝1719上丝1595上丝1605中丝1499中丝1510中丝1381中丝1394下丝1284下丝1301下丝1159下丝1183视距

11、42.9视距41.8视距43.6视距42.2h1a1b1=1499-1510=-11mm h1a1b1=1381-1394=-13mmh1h1=-11-(-13)=2mm3mm hAB=( h1+h1)/2=-12mm然后将仪器搬至B点附近（距B点23m），瞄准B点水准尺，精平后读取B点水准尺读数b2，再根据A、B两点间的高差hAB，可计算出A点水准尺的视线水平时的读数a2b2+hAB，瞄准A点上的水准尺，精平后读取A点上水准尺读数a2，根据a2与a2的差值计算i角值。A尺B尺上丝1480上丝1915中丝1469中丝1481下丝1458下丝1045视距2.2视距87 a2b2+hAB=1481

12、+(-12)=1468 a2=1469 i=（1469-1468）/89.2*=0 i=0 此条件满足，不需校正。1. 4 水准外业原始记录 水准记录表一 天气：晴 日期2010-4-3测站编号后尺上丝前尺上丝视距差累计视距差方向标尺读数K+黑-红高差下丝下丝黑红19212269-0.1后80954960-13486992046前21586842322.222.3后-前-1349-1346-32675250510.9后52752140-18333792219前23617046229.628.6后-前-1834-1832-2348929252.93.8后2994988-2-24501052570

13、前27487438-338.435.5后-前-2449-24501472324200.74.5后58152680-17024412145前22836970028.227.5后-前-1702-1702059252371-0.93.6后75154380-14425802017前21926881-234.535.4后-前-1441-144326939203114.6后69753813-11024551557前17966485-248.447.4后-前-1099-11045714532030-2.71.9后12085896-1-5569511501前17646452-150.252.9后-前-556-

14、5560814492060-1.30.6后120158880-6029491547前1803648915051.3后-前-602-601-1914272020-5.8-5.2后118858741-5649481483前17506439-247.953.7后-前-562-56531015531833-4.7-9.9后131760031-25610791312前15736259147.452.1后-前-256-256011174117313-6.9后14516139-1-911681188前14616147157.354.3后-前-10-8-212169516513.2-3.7后144861341

15、2612031191前14226108149.246后-前262601316801710-0.6-4.3后144561302-2612071231前14706158-147.347.9后-前-25-2831416811689-0.9-5.2后142961151-411801179前14326121-250.151后-前-3-6315184015661.5-3.7后15616249-126812831024前12945979255.754.2后-前267270-316198913811.2-2.5后17116399-16001438842前11125799055.153.9后-前599600-1

16、17197013902.90.4后1729641605681487936前11625848148.345.4后-前567568-11818231373-2.3-1.9后1621630534681404931前11505839-241.944.2后-前4714665192012843-3.1-5后17396428-211841467267前5575241354.557.6后-前11821187-5202279903-0.7-5.7后21086797-213801943560前7285418-333.634.3后-前1380137912122297770.1-5.6后210967960145219

17、87536前6575343124.224.1后-前14521453-12225657392.2-3.4后24227108118152279475前6055295-328.626.4后-前1817181342319911043-0.4-3.8后1919660339441855903前9745659213.614后-前94594412423139313.5-0.3后21956881113632078731前8325518123.520后-前13631363025252470510.7后23757061118122225416前5645248329.928.9后-前18111813-2-14水准记录

18、表二 天气：晴 日期2010-4-4测站编号后尺上丝前尺上丝视距差方向水准尺读数K+黑-红高差下丝下丝视距视距黑红181522189.8后67553620-14615342035前21386921428.118.3后-前-1463-1559-429232698-12.5后81856023-17137122362前25297217-121.133.6后-前-1711-1615436582642-0.8后5095199-3-19743612337前24857270229.730.5后-前-1976-2071-547172599-7.8后60053852-18414742278前24397128-2

19、24.332.1后-前-1839-17434570824633.2后4925180-1-17732812068前22677051342.739.5后-前-1775-1871-4689920421后61253981-11513291482前17626450-15756后-前-1150-105227145119422.8后12125900-1-5049721491前17186502347.945.1后-前-506-602-4814312089-5.7后118259672-6309311532前18106498-15055.7后-前-628-53139146019950.9后12125900-1-5

20、389661510前17526536349.448.5后-前-540-636-410181620339.4后126760513-2667201031前15316219-1109.6100.2后-前-264-16841117311740-7.6后1514620103212971230前14846268343.451后-前30-67-31217021752-4后147562593-3112491259前15046191045.349.3后-前-296831320311775-2.2后151261990268995717前124660303103.6105.8后-前266169-3142073148

21、81.9后1811659535741548982前12355923-152.550.6后-前576672415204914530.6后1799648605951550960前12055990249.949.3后-前594496-21620011392-0.5后1737652136031483869前11325819051.852.3后-前6057023171892855-1.8后16416330-210461392337前597538135051.8后-前1044949-5182238937-2.2后20776861313111920597前7645453-231.834后-前13131408

22、51925446893.2后23847072-118402226403前5465330331.828.6后-前18381742-42029364911.6后27487532324352562133前3114999-137.435.8后-前2437253342124088850.8后22876972215232162647前7655549324.623.8后-前15221423-1222403785-6.5后22847068316492165482前6335320023.830.3后-前1651174830-61.5 水准测量内业计算水准测量计算表（1）测点距离测站数往测高差反测高差高差闭合差1

23、 102.72 -3.1793.175-0.0042 199.53 -5.5945.592-0.0023 198.92 -1.6581.653-0.0054 202.92 -1.1651.1670.0025 211.12 -0.2650.26-0.0056 95.21 -0.0260.02607 1010.312-11.88711.873-0.014第二次水准测量计算表（2）测点距离测站数往测高差反测高差高差闭合差1102.72-3.1743.172-0.0022198.83-5.5885.586-0.00232062-1.6551.649-0.0064203.62-1.1681.1690.0

24、015209.81-0.2660.2680.002694.41-0.0320.031-0.00171015.311-11.88311.875-0.008水准测量精度计算表测点距离测站数测站闭合差闭合差中误差备注1102.700 2-0.0030.0042199.150 3-0.0020.0023198.900 2-0.00550.0064203.433 20.0020.0025209.767 2-0.00150.004694.667 10.000 0.00171008.617 12-0.0110.013在本次测量中我们实测的是一个闭合水准路线。闭合水准路线高差的代数和在理论上应为零。即h理=0

25、。由于各种外界因素影响，测量成果中不可避免地出现一些误差，所以对水准测量的测量成果进行分析，得出结论。第二章 全站仪的检验与校正2.1 管水准器的检验与校正：松开水平制动螺旋、转动仪器使管水准器平行于某一对脚螺旋A、B的连线，再旋转脚螺旋A、B，使管水准器气泡居中。将仪器绕竖轴旋转90，再旋转另一个脚螺旋C，使管水准器气泡居中。再次将仪器旋转90，重复步骤、，直到四个位置上气泡居中为止。 2.2 圆水准器的检验与校正：管水准器检校正确后，圆水准器气泡亦居中就不必校正。2.3 望远镜分划板的检验与校正：整平仪器后在望远镜视线上选定一目标点A， 用分划板十字丝中心照准A并固定水平和竖直制动螺旋。转

26、动望远镜竖直微动螺旋，使A点移动至视场的边沿（A点）。若点是沿十字丝的竖丝移动，即A点仍在竖丝之内的， 则十字丝不倾斜不必校正。2.4 视准轴与横轴的垂直度（2C）：（1）检验：距离仪器同高的远处设置目标A，精确整平仪器并打开电源。在盘左位置将望远镜照准目标A，读取水平角L。松开竖直及水平制动螺旋中转望远镜，旋转照准部盘右照准同一A点读取水平角R。检验数据如下：2c值检校盘左0 0 0盘右179 59 5100009盘左323 58 22盘右143 58 1400008经检验计算2CL(R180)920，不需校正。（2）校正：用水平微动螺旋将水平角读数调整到消除C后的正确读数：取下位于望远镜目

27、镜与调焦螺旋之间的分划板座护盖，调整分划板上水平左右两个十字丝校正螺丝，先松一侧后紧另一侧的螺丝，移动分划板使十字丝中心照准目标A；重复检验步骤，校正至2C20符合要求为止。将护盖安装回原位。2.5 竖盘指标差(i角)和竖盘指标零点设置的检验与校正：（1）检验：安置整平好仪器后开机,将望远镜照准目标A,得竖直角盘左读数L。转动望远镜再照准A，得竖直角盘右读数R。若竖直角天顶为0，则i(LR360)/2；若竖直角水平为0则 i(LR180)/2 或(LR540)/2若i10则需对竖盘指标零点重新设置。检验数据如下：竖盘指标差盘左88 53 4800018盘右271 06 30盘左88 53 31

28、00019盘右271 06 10 数据显示指标差过大需要校正，经校正后指标差如下：竖盘指标差盘左88 49 3800005盘右271 10 17经反复校正后指标差符合要求。如经反复操作仍不符合要求时，检查补偿器补偿是否超限或补偿失灵或异常等。2.6 光学对中器检验与校正：将仪器安置到三脚架上，调整好光学对中器的焦距，地面上十字交叉位于视场中心。转动脚螺旋， 使对中器的中心标志与十字交叉点重合。旋转照准部，每转90，观察对中点的中心标志与十字交叉点的重合度。如果照准部旋转时，光学对中器的中心标志一直与十字交叉点不重合则需校正光学对中器。如果照准部旋转时，光学对中器的中心标志一直与十字交叉点重合，

29、则不必校正。经检验仪器符合要求，不需校正。第三章 三角高程测量3.1 三角高程测量原理三角高程测量，通过观测两点间的斜距和高度角求定两点间高差的方法。三角高程测量的基本原理如图A、B为地面上两点，自A点观测B点的竖直角为 a， S为两点间的斜距，I 为A点仪器高， L为B点觇标高，则A、B两点间高差为 H=S*SINa+I-L上式是假设地球表面为一平面，观测视线为直线条件推导出来的。三角高程路线有附和和闭合两种。我们本次对一条闭和路线进行了三角高程测量根据测量的结果我将对它进行精度及误差的分析。3.2 三角高程测量记录三角高程第一次测量数据记录表： 天气：晴 日期2010-4-6测站仪器高后视

30、镜高斜距竖 直 角2倍指标差竖直角高差前视盘 左盘 右11.627 21.460 102.66391 52 15268 08 142991 52 00 -3.17421.460 11.621 102.66888 08 30271 51 451588 08 23 31.544 199.67591 34 53268 25 191291 34 47 -5.58831.499 21.542 199.67488 23 19271 37 113088 23 04 41.388 200.23590 30 35269 29 502590 30 23 -1.65441.554 31.490 200.23389

31、32 58270 27 262489 32 46 51.555 200.51390 20 06269 40 041090 20 01 -1.16251.557 41.447 200.51389 42 14270 18 041889 42 05 61.603 208.98390 03 51269 56 231490 03 44 -0.26761.601 51.552 208.9889 56 40270 03 381889 56 31 71.579 93.15690 00 13269 59 54790 00 09 -0.02171.577 61.601 93.15890 00 09270 00 0

32、41390 00 02 -11.871005.2371.548 61.601 93.15989 59 13270 01 041789 59 05 0.02161.601 71.556 93.15890 01 16269 59 021890 01 07 51.552 208.98289 56 35270 03 421789 56 27 0.26951.552 61.601 208.98490 03 43269 56 20390 03 42 41.573 200.51689 39 58270 20 222089 39 48 1.16541.572 51.559 200.51490 20 22269

33、 39 41390 20 20 31.565 200.23189 31 44270 28 22689 31 41 1.65531.567 41.569 200.23390 28 27269 31 42990 28 23 21.570 199.67788 23 54271 36 181288 23 48 5.59821.572 31.564 199.67691 36 53268 23 231691 36 45 11.642 102.67088 11 18271 48 51988 11 14 3.17811.641 21.571 102.66491 49 06268 10 58491 49 04

34、1005.2311.884三角高程第二次测量数据记录表： 天气：晴 日期2010-4-7测站仪器高后视镜高斜距竖 直 角2倍指标差竖直角高差前视盘 左盘 右11.500 21.544 102.65891 45 08268 15 091791 45 00 -3.17921.563 11.500 102.6688 15 16271 44 52888 15 12 -3.19231.493 199.67891 37 18268 22 45391 37 17 -5.57931.495 21.536 199.67688 23 10271 36 57788 23 06 -5.58641.607 200.29

35、0 26 29269 33 34390 26 27 -1.65341.609 31.495 200.23189 33 43270 26 24789 33 40 -1.64851.515 200.51290 21 46269 38 18490 21 44 -1.17451.516 41.608 200.51189 38 37270 21 341189 38 32 -1.16161.617 208.9890 03 03269 57 161990 02 53 -0.27761.615 51.516 208.97989 57 37270 02 391689 57 29 -0.25271.479 93.15990 04 20269 55 511190 04 15 -0.02171.480 61.615 93.15889 56 14270 04 021689 56 06 -0.0291005.2-11.871