一 Leica TC1610全站儀簡介 

Leica全站儀， 可謂是自動化程度最高、功能最完善、性能最好的全站儀。 由于其采用了全功能的樹菜單結構， 使其操作也比其它類型的全站儀相對簡單。 

Leica TC1610全站儀測角中誤差1.5″， 測距精度2mm＋2ppm，跟蹤測距精度5mm＋2ppm， 可選配REC模塊用于存貯外業測量數據。LCD顯示屏可顯示4行，每行可顯示16個字符。 

在開機狀態下， 顯示屏可隨時顯示水平度盤讀數(方位角)及豎盤讀數， 并隨儀器的轉動而即時更新。當按測距鍵DIST時，全站儀進行測距，同時內置于全站儀中的微機根據測得的斜距以及測點方向的方位角、豎直角、測點的棱鏡高、測站點的坐標及高程、儀器高、棱鏡常數、氣溫、氣壓等數據計算出測站點與測點間的水平距離、高差、測點的坐標及高程。 

由此可以看出： Leica TC1610全站儀與其它全站儀不同，它設有測角模式、測距模式、坐標測量模式之分，可以說Leica TC1610全站儀只有一種工作模式，這就是一種全能的工作模式。當按DIST時，全站儀除測定斜距外，還計算出所有的測量結果，而不管用戶此時是否需要。當然用戶必須按自己的需要在測距之前輸入有關數據，如用戶要測定測點的坐標就需先輸入已知方向的方位角、測點的棱鏡高、儀器高、測站點的坐標及高程、棱鏡常數、氣溫、氣壓等；如用戶要測定測站點到測點的平距就只需輸入棱鏡常數、氣溫、氣壓等數據(此時全站儀仍根據儀器中原先輸入的數據計算高差、測點坐標和高程等測量結果，只不過除斜距、平距外，其它測量結果均無實用價值罷了)。 

以上所有測量結果及用戶輸入的有關數據均可在顯示屏上顯示，或記錄在REC模塊中。?Leica TC1610全站儀的顯示屏可顯示4行，每屏可顯示4個測量數據，為了在顯示屏上顯示我們需要的測量數據，需定義顯示格式。用戶最多可定義9種顯示格式(或9個顯示屏)，每種顯示格式可包含4個測量數據，同一測量數據也可包含到多個顯示格式中。測量時，可翻屏依次查閱各顯示屏的測量數據(每按DSP?CONT一次翻一屏)。因此，用戶可根據不同工作的需要將所需數據定義到一個或幾個顯示格式中，測量時通過翻屏搜索到所需的顯示格式。 

Leica TC1610全站儀還可將測量數據記錄在REC模塊中(也可通過RS232串行口輸出至計算機)，所有測量結果及用戶輸入的測量數據均可被記錄。為了記錄我們需要的測量數據，需定義記錄格式， 每種格式可包含8個測量數據，最多可設定9種記錄格式。 如果我們想把所需測量數據存入REC模塊，就應先把所需數據定義到某記錄格式中，并指定該記錄格式為當前記錄格式。當按記錄鍵REC時， 所需的數據就被存入REC模中(存入的測量數據稱為一個測量塊)。 我們可以在全站儀的顯示屏上查閱REC模塊中的內容，也可在測量結束后用記錄模塊閱讀器GIF10查閱、編輯REC模中的數據，并可將REC模塊中的數據傳入計算機。 

REC模塊中不但可以存入測量數據， 還可以存入說明性信息， 如測量地點、時間、測站及測點的有關信息等。方法是： 按CODE鍵， 在屏幕上Code行輸入編碼號， 在Inf1行輸入第一條說明信息， 在Inf2行輸入第二條說明信息……最多可輸入8條說明信息；輸完后按REC鍵，以上信息即被存入REC模塊(存入的內容稱為一個編碼塊， 編碼號用于表示編碼塊的性質， 編碼號由用戶自定)。下文中我們稱存入說明性信息的操作為存入"××編碼塊"。 

Leica TC1610全站儀設有操作十分方便的菜單系統。在DSP顯示菜單下可十分方便地完成翻閱顯示屏、顯示格式的定義、十字絲與顯示屏照明。在MENU主菜單下可方便地完成對儀器的各種設定、測試、數據輸入、記錄格式的定義、REC模塊中 數據的查閱等操作。 

用戶的各種設定、用戶輸入的各種數據、定義的顯示格式與記錄格式在關機后均會自動保存。 

目的： 

1.通過全站儀測圖，熟悉使用全站儀的方法， 掌握使用進行全站 儀數字測圖的方法，清楚一些有關的全站儀在使用中的細節問題。 

2.通過為全站儀所測數據畫草圖，掌握在畫草圖過程中應注意的問題及總結出一些行之有效的方法， 使畫出的草圖既簡捷明了又清楚易懂。 

3.通過使用全站儀傳數更廣泛地學習其有關的一些應用上的細節；而且通過使用Leica SurveyOffice進行展點和數據格式轉換， 掌握全站儀在內業中的應用方法。 

4.通過在計算機上畫圖，熟練掌握運用AutoCAD及Cass的畫圖方法。?對比AutoCAD及Cass更深刻地理解軟件開發的思想， 指導在以后測量工作中應盡可能地開發一些小軟件簡化內業工作。 

5.通過用經緯儀(J2)進行的測角實習，能夠較熟練地應用J2精確地測角，注意一些在其使用中的小技巧。 

6.通過全圓方向法的應用，把握J2在測角中的各個限差及在實際的測量工作中減小誤差的一些方法，從而達到因超限而進行的重復測回數， 提高精度和工作效率。 

7.通過在校園內布置建筑方格網，理解在實地的工程放樣中布網的方法和精度要求及評定方法。 

8.通過使用經緯儀在校園內模擬井下的貫通測量，總結出一些在貫通測量中應當注意細節，以及井下測量與井上測量的一些不同之處。 

任務： 

1.用全站儀在校園內進行數字測圖，繪制草圖， 并將圖展繪在計算機上。 

2.用J2經緯儀進行全圓方向法觀測，配合全站儀所測的距離，進行平差計算。 

3.用J2經緯儀在校園內布設施工控制網。 

4.設計和在校園內進行模擬貫通測量。 

儀器： 

全站儀(leica)一臺，架腿兩個、對中架、手扶桿，棱鏡兩個；經緯儀（TDJ2 380029）一臺， 鋼尺一把, 測釬四支， 記錄干張。 

二.用全站儀進行數字測圖 

步驟 

1.把全站儀設于已知控制點上， 粗略對中后，打開全站儀精確對中整平， 對中光斑30%左右即可。 在data中新建一個數據文件，輸入已知控制點的坐標（正常情況下， 應當將所有已知控制點的坐標全部輸入data文件中， 這樣做可以在以后測圖需要時方便地調用， 而且更重要的是， 在測圖時我們可以將那些已知控制點再測一遍，和輸入的已知的坐標進行對比， 樣當某測站上發生定向或某種重大操作失誤時， 可以及時地糾正出來）， 返回到上一步中， 在measure文件中找出與新建文件的同名文件，這樣做的目的是在測量文件中可隨意地調用數據文件中的已知或已測得的數據。 

2.調出設站點和要以之為定向的點的坐標后， 將全站儀照準定向點定向。 方法是：立尺員將棱鏡立于定向點位上后， 觀測者粗瞄照準后，因為全站儀采用的是摩擦制動， 所以此時已毋須制動， 只要在鏡中精確照準即可， 而且為了提高定向的精度， 一般我們先照準棱鏡根部， 然后用豎直微調使全站儀照準棱鏡的鏡子，雖然全站儀對光線的要求不太高， 但為了能夠使全站儀接收其返回的光線， 立尺者須將尺子立的稍立些， 何況，這時還要檢驗距離。 當我們可以從全站儀鏡中看到棱鏡時，連續按兩次continue后，再開始測圖， 而且要求在按continue時， 不能轉動全站儀， 否則會使全站儀的定向方向發生錯誤， 使得在該測站上所測得的數據的角度全都偏轉某一角度。 

3.當定向工作完成后，就可以測圖了， 主要是立尺員跑一些建筑物、道路、獨立點等特征點。 一般地， 在測圖員比較熟練的情況下， 可以同時應付多個跑尺員的工作，由于我們都不太熟練， 一晌午大約打300多個點， 后來隨著我們組員越來越熟練， 有時一晌可測得400到500個點， 這樣看來，全站儀較經緯儀測圖的優點就體現出來了。 

4.對于一個測量人員，大家都知道，畫草畫和測圖是同時進行的工作，而且將草圖畫得清楚易懂且又不出現錯誤是測量人員的一項基本功。在使用全站儀測圖時，尤其當測圖人員比較熟練，測圖工作進行的比較快時，能夠將地物畫得清楚明了且又能將點號標得準確無誤實屬不易，因為這時可能有多個跑尺員。 

5.傳數：為了及時檢驗所測數據的正確性，及時地將全站儀所測得的數據傳到電腦中是必要的。一般地，當我們進行了一晌的測量工作后， 就應將測得的數傳到電腦中，這樣做的好處是從電腦的展繪出的點位可以清楚地看出其形狀與實物對比相附程度，當展出的點與實物相差很大時，可能是我們在測圖工作中的某些操作有問題，可以及時地重測，尤其當我們可能應用到其中一些點時， 及時糾正還可限制錯誤的傳播，從這一點上講，用經緯儀測圖反倒沒有這種問題，這也是其弊病之一吧，但有的時候為了及時出圖，采用將全站儀和筆記本電腦結合在一起測圖，真是方便而又可避免不種錯誤。 傳數時，先用數據線將全站儀和電腦連結 然后打開全站儀， 即按其上面的on紐，選擇第五項，下頁的第二項，再下項的第三項，找出所建的數據文件， 將其拷貝到指定的目錄下即可。 

6.將全站儀中的數據傳輸到電腦， 用Leica SurveyOffice軟件經過一系列的轉化之后，得到擴展名為(.GIS)的數據文件，再采用相應的軟件將其轉化為擴展名為(.DAT)的數據文件，最后使用展點工具將對應坐標的點位在AtuoCAD中展繪出來， 通過menu命令將其轉化到Cass 5.1(或Cass 4.0)環境中來，?當然也可直接將點展繪到Cass 5.1(或Cass 4.0)中去。 為方便繪圖我們還須讀入測點點號， 即在屏幕菜單中選擇“測點點號”，然后在彈出的菜單中選擇數據文件再進行繪圖。 

碎步測量要點 

1.首先應熟悉儀器。 

2.在平原地區，野地地形較簡單， 但主要溝坎不可放過， 因地勢較平坦， 高程點可以稀一些， 但有明顯起伏的地方，?高處應延坡走向有一排點， 坡下有一排點， 這樣畫出的等高線才不會變形， 畫上溝坎后， 等高線鉆進溝坎，這樣等高線才不會相交。平原地區的房屋應在一排房的兩邊控制， 不可以用短邊兩點和長邊距離畫房， 那樣誤差太大。有必要時該上房則上房 ，可以得到事半功倍的效果。有些地方無法看到，可用儀器把周圍打出來，里面的用鋼尺量， 不要以為鋼尺量的不準， 實踐證明，量出來的和測的一樣準， 而且可以提高效率。 測圖時一定要注意電桿的類別和走向以及是否有地下接口。有的電桿上邊是輸電線，下邊是配電線或通訊線，應畫主要的。成行的電桿不必每一個都測，可以隔一根測一根或隔幾根測一根，因為這些電桿是等間距的，在做內業時可用等分插點畫出， 精度也很高， 但有轉向的電桿一定要測。道路要測一邊，量出路寬，這樣畫出來才好看。 地下光纜不可放過， 但有些光纜， 例如國防光纜須經某些部門批準方可在圖上標出。

3.在測山區時，主要是地形，但并不是點越多越好， 做到山上有點， 山下有點，確保山脊線，山谷線等地性線上有足夠的點， 這樣畫出的等高線才想且不變形。在山區特別是在半山腰建的房子，?要把周圍的大坎畫出 ， 這樣在圖上才可看出房屋是一層層的，有立體感。 在山區測圖最好在山頂或半山腰設站，這樣可以減少搬站，效率高。 

4.測量員要對各種地形地物有一個總體概念，知道什么地物由幾個點畫出，一般點壯物一個點， 線壯物兩個點， 圓形建筑物三個點， 矩形建筑物四個點…… 這也是對測圖軟件的熟悉程度。 

5.碎步草圖，在山區要和地形聯系起來。 房屋相對位置要畫好， 這樣回去后便于處理內業和查錯。 有寫地物如電桿， 井蓋， 可提出單獨畫，會使草圖清晰不亂。 

注： 

１.在碎步測量支站時，有時站支的太遠，定向要跑很遠，為了避免這樣，你可以一下支出兩站，讓兩站較進，一個做擺站點，一個做定向點。 

2.有些全站儀，如蘇一光，在換電池后須重新定向，但跑尺的正在另一個山上或很遠，再去定向很費時費事，你除了可以在搬站時換電池，還可以在電池快沒電之前，先測一個點，然后換下電池，再用測的這個點定向，問題就解決了。

計算機技術的迅速發展和信息革命浪潮的沖擊
測繪必然由自動化、數字化、信息化方向發展。數字測圖取代模擬測圖將成為必然。目前數字測圖有兩種模式 1.數字測記模式： 野外測記， 業成圖。 一般使用的儀器是全站儀， 測量時全站儀直接記錄點號、三維坐標，但是不能記錄點間連接方式， 同時配畫標注測點點號的人工草圖， 到室內將坐標直接從全站儀傳入計算機， 然后根據草圖采用人機交式編輯成圖。 這種方法成本交低，且精度交高，被普遍采用。 2.電子平板測繪模式：內外業一體化 ，所顯即所測，實時成圖。電子平板模式——全站儀+便攜機+測圖軟件，外業測圖時同時把數據傳給計算機繪圖，從而使數字測圖的質量和效率全面超過白紙測圖。隨著便攜機價格的下降，電子平板將發展成數字測圖的住流。


隨著科技的進一步發展，數字測圖將向自動化方向發展。
1.全站儀自動跟蹤測量模式。測站為自動跟蹤是全站儀， 可以無人操作，可以遙控開機測量，全站儀自動跟蹤， 自動描準，自動記錄。我想在測量山地地區的等高線時十分方便。
2.GPS測量模式。隨著RTK實時動態定位技術的發展，它能夠提供測點在指定坐標系的三維坐標成果在測程20KM以內可達到厘米幾級精度。 RTK與電子平板測圖系統連接，就可以現場成圖，并能實時給出點位坐標，實現一步數字測圖（無需先控制后碎部）提高了勞動生產率。 
3.由于棱鏡技術的發展也將大大減輕野外作業的勞動強度 

三.施工控制網的布設 

選點 

為了把控制網的圖上設計放到地面上去，只能通過實際選點來實現。 

1.選點時使用的工具主要有：望遠鏡，通訊工具，木樁，鋼釘，錘子。 

2.選點時應考慮到便于進一步加密。 在實地選點時， 應注意點位避開土質松軟地段，確定點位時，應考慮到標石埋設后點位的穩固安全，并能長期保存， 便于施測。為此，點位應設置在地質上最為可靠的地點， 避免設置在水灘，沼澤，沙土，滑坡。 為了使能夠觀測，應使通視良好，且各點位間距離差不應太大。 

3.點選好后， 用鐵錘將木樁釘入地下， 并在木樁上釘上鋼釘。 在木樁上涂上紅漆， 在附近做好記號。 

4.做點之記，繪制控制網略圖。 

利用J2經緯儀觀測水平角部分。 

１.步驟 

（1）在目標點立桿， 使用垂球使標桿大致垂直。 

（2）整平對中儀器， 先移動角架時儀器對中， 然后伸縮較佳，使儀器上的圓水準氣泡居中，松動移項于腳架間的固定螺母，在腳架上平移儀器，使其精確對中，最后精確整平儀器。 

（3）按全圓方向法觀測，記錄。 

（4）兩側回變動度盤。 

２.實踐中遇到的問題及解決辦法。 

（1）由于零方向目標所處位置風大且人員流動過大，即使有人看尺，也時常碰動標桿，造成規零差超 限。應重新確定零方向目標，避開風大，人員流動大目標，減少照準不穩定目標的次數

（2）目標被車輛擋住，使側站觀測時間過長，本測回作廢，待車輛走后重新觀測。 

（3）測會開始時，難以找到目標或第二次找目標時困難。第一次找目標困難，可派人站到目標后，第二次找目標困難時，顆粒上次目標度盤位置尋找目標。 

（4）中午未休息觀測， 發現2C互差， 測回互差超限，發現原因是太陽直射，大氣變化大，儀器不穩定，待下午3時后觀測， 測站合格。 

精度分析： 

   在施工階段， 測量工作的任務是直接為施工服務， 測量工作的精度主要體現在相臨點位的相對位置上。 樣時的精度要求，根據建筑物竣工時對于設計尺寸的允許偏差來確定的。建筑物竣工時的實際誤差是由施工誤差和測量放樣誤差所引起的， 測量誤差只是其中的一部分。 由于各種建筑物， 或同一建筑物中各不同的建筑部分，對放樣精度的要求是不同的。因此，首先應考慮根據哪一個精度要求來控制網的精度。 在選擇時，應考慮到施工現場條件與施工方法。在確定了建筑物放樣的精度要求后， 就可以用它作為起算數據來推算施工控制網的必要精度。其精度如下： 

M= 
M為放樣后點位總誤差； 

為控制點所引起的誤差； 

為放樣所引起的誤差； 

所測數據見表。 

建筑方格網 

1.對于建筑物多為矩形且布置比較規則和密集的工業場地， 亦可將施工控制網布置成規則的矩陣格網，即所謂的建筑方格網。控制網根據建筑場地的地形和建筑物的布置情況可采用不同的布網形式：對于地勢平坦、建筑物布置規則而且密集的工業場地，采用建筑方格網較為適宜，它可使得放樣工作簡單方便，而對于地勢平坦、建筑物布置不規則的工業場地，則可采用導線網作為施工控制網，此時網點布置比較靈活，當建筑區的地形起伏較大，則采用三角網。 

建筑方格網的主軸線是在場地平土以前進行測設的。根據設計的主軸線及施工坐標，按照所在地區的地形條件， 用坐標換算的公式將它們的施工坐標換算成測量坐標。然后根據勘測控制點將其在現場進行定位。點位定出以后， 將它們連接到已知的勘測控制點上，再精密的測出其實際坐標，與原設計坐標進行比較，在標樁上進行歸化改正。 

[1]本組是在主教以西進行建筑方格網的布設。所布設的網形如下圖所示:?其中B1、B2、B3、B4組成一正方形， 其內的各點均為欲放樣的點位，各點位之間的距離均為100米，B1是由已知控制點測設所得（已知控制點為A11、A12）。 


[2]點位放樣：先將儀器架在A11點，以A12點為定向點， 根據設計的方向和長度放樣出點B1。具體作法是定好向后，將儀器轉到設計所計算的方向上去，沿著該方向拉鋼尺，在預定的長度處放上測釬， 員在觀測員的指導下反復移動， 直到達到滿意的效果。此時，移開測釬，再用鋼尺檢驗一下距離，因為在測釬移動過程中， 距離可能發生一定的變化，在鋼尺與測釬間反復調試，最后仍用十字絲雙絲精確卡準測釬的下部， 直至認為距離和方向都符合要求為止。 

③檢驗與校正：根據上述的方法將剩余各點放樣出來，采用在不同點放樣同一點位來檢驗最弱點位的放樣誤差，看其是否超限。 

四.貫通測量 

設計方案如下： 

分別從A14、A15和A1、A2兩頭測設， 在14號點貫通，另外沿學校的道 

路在實驗樓西側做一圓曲線， 圓的半徑為33.8米，最后在禮堂南側貫通。 

根據設計貫通誤差不會太大應該大約橫向誤差1cm左右，長度方向上的誤差 

為1cm左右。設計的圖形見上圖。 

貫通的實施步驟如下： 

1、在A2點設站，對中整平,盤左對準A1點定向，調零。 

2、順時針轉動β1角，定出方向，在此方向上量取距離S1,放樣第一號點1’ 

3、盤右對準A2點定向，調零，倒轉角360-β1度，定出方向, 在此方向上量取距離S1,放樣第一號點1”。 

4、取盤左盤右放樣的中間值，定出所需要的1號點。 

5、搬站， 在1號點設站, 對中整平,用A1定向， 調零。 

6、重復步驟2、3、4放樣2號點 

7、依以上方法放樣出所有的點,直至14號點 

8、在另一已知A14點處設站， 依以上步驟放樣出所有的點， 直至14號點 

圓曲線（14號點和15號點間）的放樣過程如下：（偏角法） 

1.延長線段13-14和線段16-15交與一點，將儀器架設于15點，對中整平,盤左對準交點，調零。 

2.在交點處設站， 后視15號點，撥180－a/2,得分線方向，量外失距E,得主點ZD 

3.將儀器架設于15點， 對中整平,盤左對切線方向， 調零。 

4.撥偏角1β， （β＝C*180/2R*Д）在此方向上量取l得A點。 

5.撥偏角2β， 在此方向上量取2l得B點 

6.依次放樣出各個圓曲線上的點，直至主點14號點。 

7.重復以上步驟依次放樣處曲線上得各個點。 

GPS部分靜態測量 

GPS靜態網的布設 

一、PS基線： 

1.有共同時間的兩段GPS數據才能構成一條GPS基線。 

2.軟件只采用共同時間段內的數據進行基線計算，其余數據對這條基線無效。 

二、態布網形式 


3.連式 

相鄰同步圖形只通過一個點進行連接。如圖： 



特征：作業效率高，進展快，但圖形強度低，單點連接校正麻煩。 

2.邊連式 

相鄰圖形有一條公共邊相連。如圖 

特征：作業效率高，圖形強度好。 

3、混連式 

根據具體情況，有選擇地采用幾種方式地混和應用。如圖： 

特征：設計好的即可以保證效率，又可以使圖形強度滿足要求。但設計方案有眾多形式，需根據經驗而定。

二、注意事項 

1、靜態施測前對測量方案的擬定非常重要，主要包括外業測量環境調查、埋石、與本地坐標系統已知點的聯測方案、交通條件、通訊設備等。 

2、為減少遮擋，點位應選在開闊地區；為減少多路徑影響，點位應盡量避開高層建筑、大面積水域；為減少電磁波干擾，點位應避開大功率發射電臺、高壓輸電線地域。 

3、注意點位永久保存的其它方面。 

RTK測量 

1．RTK測量時電臺的連線應保證正負極不要接反了，否則就可能燒掉保險管。要按照標準的連線和拔除，連線順序：先連接電臺發射天線，在連接電源，最后連接與接收機的數傳線，拔除時與此相反。原因：如果在發射前未連接電臺發射天線，就有可能燒掉電臺；如果先連接與接收機的數傳線，后加電，則可能由于因接收機電池通過數傳線給電臺供電，但電壓不足，而導致電壓上“電量不足”的錯誤提示。 

2．電臺信號不穩定的原因：可能由于距離太遠或功率太低，但大部分情況時由于受外界較強的電磁波干擾所致，應避開強的電磁波干擾源，如大功率無線電發射設施，高壓輸電線，為安全或保密原因而人為設置的信號屏蔽區域等，有時改換工作頻率也能解決問題。 

3．流動站接不到信號的原因可能有：首先檢查基準站電臺是否正常發射，電量是否充足，此外如果距離遠，功率應選為25W，但距離大于10km,條件不好時也可能接受不到信號，在保證基站電臺正常發射的情況下，若仍接不到信號，則要考慮下面因素（外界環境和流動站方面的原因）： 

①、保證流動站硬件無故障，正確連線。 

②、流動站接收天線是否接好，型號是否正確 

③、“流動站無線電”一項，接收電臺類型要正確，對于Trimble 5700/5800要選Trimble interal,連接之后，Freqency和 Base radio mode均要與基準站一致。 

④、若仍不成功，檢查基準站無線電發射天線內部接觸片和發射頭是否氧化了，將表面的氧化膜磨掉。 

⑤、是否位于信號屏蔽區或受到強電磁波信號干擾，可以回到基準站附近試試。⑥、若仍不成功，按住流動站接收機電源鍵15秒以恢復廠家設置后再試。 

⑦、若有替換部件，可將有疑問的部件替換后再試，以進行故障定位，⑧經上述檢查，仍無法接收，就要考慮硬件方面的原因了。 

五 全站儀三角高程測量的誤差分析 

隨著測量技術的高速發展,全站儀現已普遍用于控制測量、地形測量及工程測量中,并以其簡捷的測量手段、高速的電腦計算和精確的邊長測量,深受廣大測繪人員的鐘愛。但是,利用全站儀精確測距的優勢進行三角高程測量能否普遍代替水準測量,已成為測繪人員急待解決的問題。如果這一提議成立,不但可大大減輕高程測量的重負,也可相應提高高程測量速度。能否利用全站儀進行三角高程測量代替水準測量,只進行這兩種測量方法的誤差分析即可。 

1.三角高程測量的誤差分析 

三角高程測量計算高差的公式是: 

ｈ=ｓ.ｔｇα 

式中Ｓ為距離,α為垂直角。設Ｓ與α的中誤差分別為ｍｓ及ｍα,根據“一般函數中誤差等于該函數按每個觀測值所求的偏導數與相應觀測值中誤差乘積之平方和的平方根據這一定論得: 

ｍｈ=±( Ｆ Ｓ)2·ｍｓ2+( Ｆ α)2·ｍα2 

因 Ｆ Ｓ=ｔｇａ, Ｆ α=ｓ·ｓｅｃ2α 

代入得:ｍｈ=±(ｔｇ2α·ｍｓ2+ｓ2·ｓｅｃ4α·(ｍ”αρ”)2 

式中,ｍα是以度、分、秒為單位的角度誤差,必須化成以弧度為單位, 

即:ｍα=ｍ”α/ρ”,(ρ”=206265)實際測量中,全站儀測距Ｓ的誤差極小,一般可忽略不計;

垂直角α的數值一般也很小,此時ｔｇα≈0、ｓｅｃα≈1, 

則有:ｍｈ=±ｓ·(ｍ”αρ”) 

三角高程測量中必須往返測量高程,按誤差傳播定律得往返測高差中誤差: 

ｍｈ雙=12ｍｈ代入上式得: 

ｍｈ雙=12Ｓ·(ｍ”αρ”) 

此式說明,當垂直角測量誤差ｍα一定時,三角高程測量高差中的誤差與距離成正比,距離越遠,誤差越大。而提高測距精度,也無法減小測量誤差。當在兩點間進行三角高程測量,需多次設站測設高差才能閉合時,根據誤差傳播定律得兩點間高差中誤差: 

Ｍ=±ｍ2ｈ雙1+ｍ2ｈ雙2+…+ｍ2ｈ雙ｎ 

=±12·(ｍ”αρ”)·Ｓ21+Ｓ22+…+Ｓ2ｎ 

當三角高程每站測量距離大致相等時,兩點間距離 

Ｌ=Ｓ1+Ｓ2+…+Ｓｎ 

即:Ｌ=ｎ·ｓ,Ｓ=Ｌ/ｎ 

所以:Ｍ=±12(ｍ”αρ”)ｎ·Ｓ2 

=±12(ｍ”αρ”)ｎ·Ｌ2ｎ2 

=±12(ｍ”αρ”)·Ｌｎ 

從此式看出,當ｎ增大時,中誤差Ｍ才可減些?也就是說,測量距離越短,精度越高。這樣,就失去了三角高程測量可減小水準測量工作負荷和提高測量速度的意義。 

2.水準高程測量的誤差分析 

若在兩點間進行水準測量,中間共設ｎ站,兩點間的高差等于各站的高差和,即:ｈ=ｈ1+ｈ2+…+ｈｎ 

式中ｈ1、ｈ2、…、ｈｎ為各站的高差,若每站的高差中誤差為ｍ站,根據誤差傳播定律,則兩點間的高差中誤差為: 

ｍｈ=±ｎ·ｍ站 

式子表明,當每站的高差中誤差ｍ站一定時,水準測量的高差中誤差與測站數的平方根成正比。若每站的距離大致相等,以Ｓ表示,則路線全長Ｌ為: 

Ｌ=ｎ·ｓ 

或ｎ=Ｌ/Ｓ 

將ｎ值代入上式,得: 

ｍｈ=±Ｌｓ·ｍ站 

=±ｍ站ｓ·Ｌ 

由于Ｓ大致相等,ｍ站在一定的測量條件下,也可視為常數,故ｍ站ｓ可視為定值,用μ表示, 

即μ=ｍ站1Ｓ 

則:ｍｈ=μ·Ｌ 

式子表明: 水準測量的高差中誤差與距離全長的平方根成正比。 

3兩種高程測量的精度對比 

從三角高程測量誤差公式Ｍ=±12(ｍ”ａρ”)·Ｌｎ與水準高程測量誤差公式ｍｈ=±ｎ·ｍ站=μ·Ｌ中可以看出： 

3.1在同等距離兩點間進行高程測量,三角高程測量誤差與距離成正比;而水準高程測量誤差與距離的平方根成正比。很明顯,水準高程測量精度高于三角高程測量精度。 

3.2三角高程測量誤差與測站數的平方根成反比,測站數越少,誤差反而越大;水準高程測量精度與測站數的平方根成正比,測站數越少,誤差越些?因此水準測量精度優于三角高程測量精度。 

3.3兩種測量方法均存在水準尺讀數誤差,因此對ｍ站的大小在此不進行對比分析。 

4結論 

從兩種高程測量的誤差分析可得出結論。全站儀三角高程測量不能因提高測距精度而相應提高高差測量精度,其施測精度遠低于水準高程測量。因此,全站儀三角高程測量無法普遍代替水準高程測量。只有在精度較低的高程測量中才可使用全站儀三角高程測量。