引文格式： 白少云，楊琦. 基于MS05AX測(cè)量機(jī)器人的精密三角高程誤差來(lái)源與精度分析[J].測(cè)繪通報(bào)，2015(2)：58-63.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0042

基于MS05AX測(cè)量機(jī)器人的精密三角高程誤差來(lái)源與精度分析

白少云1，楊琦2

(1. 云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650021； 2. 北京拓普康商貿(mào)有限公司，北京 101102)

Analysis of Errors and Precision for Precise Triangulated Height Based on

MS05AX Measuring Robots

BAI Shaoyun，YANG Qi

摘要：對(duì)影響三角高程精度的主要因素進(jìn)行了深入分析，詳細(xì)分析了三角高程測(cè)量中天頂距誤差來(lái)源及其對(duì)高差改正的影響，剖析了自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的主要誤差源，闡述了折光系數(shù)誤差是影響三角高程精度主要因素之一，提出了采用平差后高差進(jìn)行大氣折光系數(shù)修正的思路，利用動(dòng)態(tài)折光系數(shù)對(duì)三角高程進(jìn)行高差改正，為三角高程代替二等水準(zhǔn)提供了一種新的思路。最后以實(shí)據(jù)工程為例，驗(yàn)證了精密三角高程代替二等水準(zhǔn)的可行性。

關(guān)鍵詞：二等水準(zhǔn)；三角高程；動(dòng)態(tài)折光系數(shù)；天頂距誤差；精度分析

中圖分類號(hào)：P224.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

收稿日期：2014-06-02

作者簡(jiǎn)介：白少云 (1971—)，男，高級(jí)工程師，從事水利水電勘測(cè)工作、大型精密工程測(cè)量方法的研究及應(yīng)用。

E-mail：baishaoyun_cn@sina.com

一、引言

水利水電工程高程精度要求極高，大多數(shù)水電工程地處邊遠(yuǎn)山區(qū)，地形切割激烈。受地形條件和放樣方便等條件制約，大多數(shù)控制點(diǎn)埋設(shè)在較高的陡坡上，高差變化激烈，常規(guī)幾何水準(zhǔn)作業(yè)方式十分困難和危險(xiǎn)。有的點(diǎn)相互之間直線距離不到1km，但由于山高坡陡，3~5天也不一定能完成二等幾何水準(zhǔn)的聯(lián)測(cè)。水利水電項(xiàng)目聯(lián)測(cè)幾何水準(zhǔn)不僅成本高、耗時(shí)長(zhǎng),而且觀測(cè)條件也難以滿足相應(yīng)等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求。

隨著高精度測(cè)量機(jī)器人的出現(xiàn)，全站儀精密三角高程代替二等水準(zhǔn)測(cè)量在水電工程中逐步得到應(yīng)用，特別是在高山、峽谷、跨河等水電工程中用幾何水準(zhǔn)測(cè)量法傳遞高程非常困難的情況下，采用高精度測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行三角高程測(cè)量卻非常靈活、高效。文獻(xiàn)[1—2]主要從測(cè)量方法上研究精密三角高程測(cè)量在一定條件和范圍內(nèi)可以代替一、二等水準(zhǔn)測(cè)量，認(rèn)為在三角高程測(cè)量中采用等距法或中間觀測(cè)法進(jìn)行測(cè)量可以消除或減弱地球曲率和大氣折光的影響。但事實(shí)上由于溫度、氣壓及下覆地物的不同，同一邊長(zhǎng)對(duì)向觀測(cè)或不同方向同時(shí)觀測(cè)的大氣折光系數(shù)不相等，等距法或中間觀測(cè)法可最大限度消除或減弱垂線偏差、地球曲率、儀器量測(cè)誤差對(duì)高差改正的影響，但難以消除或抵消大氣折光對(duì)高差改正的影響，甚至?xí)?dǎo)致對(duì)向高差互差增大的情況。

國(guó)內(nèi)外曾有不少學(xué)者對(duì)大氣折光改正的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行過(guò)研究，但由于大氣折光隨溫度、氣壓、下覆地物、時(shí)間、空間等外界因素瞬息變化，各測(cè)站各方向的折光系數(shù)差異較大，在實(shí)際測(cè)量中，各方向折光系數(shù)大小不相等，符號(hào)也可能不同，往、返測(cè)有可能導(dǎo)致高差共同測(cè)小或測(cè)大，往返測(cè)均值不僅未能消除大氣折光影響，而且有可能會(huì)包含比單向觀測(cè)時(shí)更大的折光差[3]。

三角高程測(cè)量精度的主要誤差來(lái)源為邊長(zhǎng)誤差、天頂距測(cè)量誤差、儀器高和覘標(biāo)高量測(cè)誤差、大氣折光系數(shù)取值誤差等。本文針對(duì)大氣折光系數(shù)不確定性的特點(diǎn)，利用MS05AX測(cè)量機(jī)器人獲得試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)，從數(shù)值上分析大氣折光系數(shù)對(duì)天頂距測(cè)量精度、高差改正的影響，結(jié)合三角高程平差后的高差，提出了采用平差后高差反演求解動(dòng)態(tài)大氣折光的思路，對(duì)高差進(jìn)行二次改正，可有效減弱大氣折光對(duì)三角高程精度的影響，并結(jié)合工程實(shí)例，驗(yàn)證了該方法能夠滿足二等水準(zhǔn)測(cè)量精度的精度要求。

二、天頂距測(cè)量誤差分析及對(duì)高差改正的影響

自動(dòng)測(cè)量型全站儀又稱測(cè)量機(jī)器人，是一種能代替人進(jìn)行自動(dòng)搜索、識(shí)別、跟蹤和精確照準(zhǔn)目標(biāo)，獲取目標(biāo)相對(duì)測(cè)站的角度、距離等信息的智能型電子全站儀[4]。引起測(cè)量機(jī)器人天頂距測(cè)量誤差的因素有很多，主要包括外界觀測(cè)條件對(duì)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別 (automatic target recognition)的影響、大氣折射導(dǎo)致的天頂距誤差等。

1. 不同觀測(cè)條件下自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別天頂距測(cè)量精度分析

影響測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別天頂距測(cè)量精度的主要因素包括儀器置平誤差、讀數(shù)誤差及外界觀測(cè)條件等導(dǎo)致的系統(tǒng)識(shí)別誤差，試驗(yàn)中采用強(qiáng)制歸心盤(pán)，并采用自動(dòng)記錄模式，基本消除了前兩項(xiàng)誤差，外界條件是影響自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別測(cè)角精度的主要因素。

在陰天、清晨、逆光、中午、日落前、夜間等6種觀測(cè)條件進(jìn)行不同方向的天頂距觀測(cè)，分別采用人工和自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別模式，對(duì)各點(diǎn)按18測(cè)回進(jìn)行天頂距觀測(cè)，并計(jì)算最終天頂距觀測(cè)的平均值、中誤差和最大較差，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　不同觀測(cè)條件下的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與人工測(cè)值分析表

從表1分析可知，逆光條件下自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別天頂距測(cè)量誤差最大，逆光觀測(cè)條件影響圖像分割算法的穩(wěn)定性，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與人工觀測(cè)最大天頂距較差達(dá)到4.6″，中誤差也明顯低于其他觀測(cè)條件，其他條件下自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別精度與人工觀測(cè)精度相當(dāng)，天頂距測(cè)量誤差較小。由表1結(jié)果可以看出，夜間和陰天觀測(cè)精度較高，其他觀測(cè)條件天頂距中誤差基本一致，但正午時(shí)天頂距差值較大。在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，在上午9：00—10：30，逆光方向甚至為出現(xiàn)指標(biāo)差超限或無(wú)法識(shí)別目標(biāo)的錯(cuò)誤提示，只能采用人工觀測(cè)模式進(jìn)行測(cè)量，這也驗(yàn)證了逆光對(duì)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的影響。

2. 特殊條件下的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別精度分析

對(duì)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別觀測(cè)而言，如照準(zhǔn)點(diǎn)背景為亮白色、強(qiáng)反射物質(zhì)或玻璃背景時(shí)，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的精度會(huì)受到很大影響，尤其是類玻璃反射背景對(duì)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別穩(wěn)定性的影響最大。在實(shí)際觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，部分點(diǎn)布設(shè)在覆有白色地膜的坡地上，陽(yáng)光照射下棱鏡背景為強(qiáng)反射薄膜面，導(dǎo)致自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別觀測(cè)誤差超限，少數(shù)點(diǎn)甚至根本不能找到目標(biāo)。相關(guān)資料[4]研究表明: “背景為強(qiáng)反射背景影響自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的測(cè)角精度，導(dǎo)致水平方向1″～ 2″、豎直方向3″～5″的偏差，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的觀測(cè)精度明顯低于人工，其中玻璃背景對(duì)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的測(cè)角精度影響最大，水平角和垂直角的精度分別降至6.0″和4.2″。當(dāng)棱鏡后有強(qiáng)反射背景時(shí)，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的穩(wěn)定性識(shí)別能力降低，導(dǎo)致測(cè)角誤差增大”。因此在一、二等精密三角高程測(cè)量時(shí)，應(yīng)優(yōu)化觀測(cè)方案，選擇適合的時(shí)段進(jìn)行測(cè)量，盡可能避免逆光或背景為強(qiáng)反射物質(zhì)作業(yè)；觀測(cè)條件不好的點(diǎn)位，可選擇夜間或陰天進(jìn)行觀測(cè)，以保證天頂距測(cè)量精度。

3. 大氣折射影響天頂距測(cè)量精度分析

由氣象學(xué)常識(shí)可知，溫度隨高度增加而降低，海拔每升高1000m，溫度相應(yīng)降低6℃。由于地貌、地形和植被等下覆地物的不同，白天日照條件下，地表大量吸熱，造成地表附近下層空氣溫度升高，上層空氣由于未與地面直接接觸就顯得比較涼，造成上下溫差變大，導(dǎo)致空氣密度隨高度增加而逐步減小，加之氣壓隨高度而遞減，地表氣壓高但空氣密度大，隨著高度增加，空氣密度將逐步減小，導(dǎo)致空氣密度在上述條件下隨高度增加而減小，通常認(rèn)為在這種條件下出現(xiàn)的大氣折射為正常折射。

電磁波光線穿過(guò)不同密度空氣層將導(dǎo)致折射曲線，因此，在觀測(cè)負(fù)高差較大的目標(biāo)時(shí)(如圖1所示，從B點(diǎn)觀測(cè)A點(diǎn))，光線從密度小的空氣層進(jìn)入密度大的空氣層而產(chǎn)生折射，視線成為凹面向下的曲線，使目標(biāo)天頂距觀測(cè)值比實(shí)際值增大，導(dǎo)致負(fù)高差比實(shí)際高差增大[5]。反之，當(dāng)觀測(cè)正高差時(shí)(如圖2所示，從A點(diǎn)觀測(cè)B點(diǎn))，電磁波從密度大的空氣層逐步進(jìn)入密度小的空氣層而產(chǎn)生向上凸起的折射，高度越低彎曲也越大，隨著高度增加逐步趨于平緩，導(dǎo)致天頂距觀測(cè)值比實(shí)際偏小，所測(cè)高差值也比實(shí)際高差值偏大。但由于對(duì)向觀測(cè)大氣折光不同，電磁波所經(jīng)路徑也不重合，導(dǎo)致負(fù)高差觀測(cè)時(shí)天頂距與實(shí)際值偏離大于正高差觀測(cè)的偏離值，因此通常情況下出現(xiàn)對(duì)向觀測(cè)的負(fù)高差值大于正高差值。

圖1　負(fù)高差觀測(cè)折光圖

圖2　正高差觀測(cè)折光圖

在近地面大氣層，大氣垂直折光系數(shù)K隨地區(qū)、氣候、季節(jié)、地面覆蓋物及視線超出地面高度等條件不同而變化，并非一個(gè)常系數(shù)。正常情況下大氣折射形狀主要表現(xiàn)為整條光線向上或向下彎曲，在異常情況下，由于受外界因素的影響，大氣折射表現(xiàn)形式非常復(fù)雜，對(duì)天頂距偏差的影響難于用準(zhǔn)確模型表示，對(duì)三角高差精度有一定影響。相關(guān)研究[6]表明，高空折射率低而低空折射率高，即折射率是高度的函數(shù)，一般地理?xiàng)l件下，大氣溫度越接近地表，溫度梯度越大，越向上越小。在進(jìn)行負(fù)高差觀測(cè)時(shí)，電磁波從高海拔低密度大氣層進(jìn)入低海拔高密度大氣層，電磁波彎曲程度較大，反之彎曲程度較小，影像天頂距測(cè)量精度。

三、大氣折光系數(shù)影響三角高程測(cè)量的誤差分析

采用大氣物理方法精確測(cè)定各觀測(cè)邊折光系數(shù)在現(xiàn)實(shí)中很難實(shí)現(xiàn)，故多數(shù)測(cè)繪生產(chǎn)部門(mén)通常用“測(cè)區(qū)平均折光系數(shù)K=0.14”對(duì)單向三角高程測(cè)量結(jié)果按式(1)施加折光改正。

(1)

式中，hAB為兩點(diǎn)間高差；D為A、B之間的平距；α為視線AB的豎直角；i為儀器高；v為鏡站高；R為地球曲率半徑(R=6371km)；K為大氣折光系數(shù)。

對(duì)于對(duì)向EDM測(cè)高，則認(rèn)為往、返測(cè)K值相等，取平均值就能抵消其影響[3]。事實(shí)上只有下覆地形及土壤、植被等條件相對(duì)于測(cè)線中點(diǎn)大致對(duì)稱，且同時(shí)進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)才能基本抵消折光影響，但事實(shí)上非對(duì)稱地形同時(shí)對(duì)向觀測(cè)和對(duì)稱地形的非同時(shí)對(duì)向觀測(cè)，取平均值都不能使折光誤差得以抵償，有時(shí)甚至還會(huì)出現(xiàn)均值中的折光誤差大于其中某一單向相應(yīng)值的情況。因此用測(cè)區(qū)平均折光系數(shù)進(jìn)行折光改正，顯然有悖于“K為變量”這一基本前提。

1. 工程實(shí)例

同一點(diǎn)不同方向的折光系數(shù)有很大的差異性，在牛欄江-滇池補(bǔ)水工程施工控制網(wǎng)測(cè)量中充分證明了這一點(diǎn)。以Ⅱ10點(diǎn)為測(cè)站對(duì)8個(gè)點(diǎn)Ⅲ68、Ⅲ67、Ⅲ54、Ⅲ70、Ⅲ52、Ⅲ51、Ⅲ49、Ⅲ65進(jìn)行三角高程觀測(cè)，在Ⅱ10點(diǎn)用TCA2003 按9測(cè)回測(cè)定以上8個(gè)點(diǎn)，并按同精度進(jìn)行了相應(yīng)對(duì)向觀測(cè)(如圖3所示)。

圖3　EDM 測(cè)高試驗(yàn)點(diǎn)分布圖

根據(jù)觀測(cè)量對(duì)斜距進(jìn)行嚴(yán)密改平后按式(1)進(jìn)行高差改正，大氣折光系數(shù)K取0.14。由表2計(jì)算可以看出，三角高程測(cè)量中由于視線經(jīng)過(guò)的地形、地物不同，雖然在同一點(diǎn)上觀測(cè)，且計(jì)算所采用的大氣折光系數(shù)相同，但不同方向?qū)ο蚋卟罨ゲ钶^大，最大互差達(dá)-167mm，最小高差較差為-42mm。

表2　高差改正計(jì)算

2. 天頂距誤差影響高差改正分析

從上面試驗(yàn)結(jié)果可以看出，高差較差不滿足二等水準(zhǔn)測(cè)量相關(guān)規(guī)范限差要求，為找到互差過(guò)大的原因，對(duì)式(1)進(jìn)行微分，并根據(jù)誤差傳播定理得出[6]

(2)

由式(2)分析可知，影響三角高程測(cè)量精度的主要誤差為垂直角測(cè)角誤差、大氣折光系數(shù)誤差、儀器高誤差、棱鏡高誤差4個(gè)方面的因素。該試驗(yàn)采用了強(qiáng)制歸心盤(pán)，并用經(jīng)過(guò)檢定的條形鋼尺在兩方向量取儀器高和目標(biāo)高，精度可達(dá)0.3mm，因此i和v的影響可忽略不計(jì)。觀測(cè)中使用MS05AX 進(jìn)行了18測(cè)回天頂距觀測(cè)后取平均值，且儀器測(cè)角精度為0.5″，測(cè)角精度ma不大于0.5″，垂直角對(duì)高差的影響隨著距離的增加而增大。由以上分析知，垂直角誤差是三角高程測(cè)量的主要誤差來(lái)源，K值誤差影響次之[6]，而D的誤差影響很小，取大氣折光系數(shù)K=0.14按式(1)進(jìn)行高差改正計(jì)算，可得出天頂距誤差對(duì)高程影響(見(jiàn)表3)。

表3　天頂距誤差對(duì)高差改正誤差影響計(jì)算表

從表3 分析可以看出，如只考慮天頂距誤差對(duì)高差改正影響的情況下，當(dāng)距離為500m左右、天頂距誤差為1″時(shí)，對(duì)高差改正產(chǎn)生2.3mm的影響，且高差改正誤差與天頂距誤差成正比，天頂距誤差越大，高差改正的誤差也越大；當(dāng)邊長(zhǎng)增加時(shí)，天頂距誤差對(duì)高差改正誤差的影響也增大，邊長(zhǎng)每增加500m，1″天頂距誤差導(dǎo)致高差改正增加2.5mm左右的誤差，影響值與垂直角大小有關(guān)。

3. 基于平差后高差反演K值修正

在垂直角誤差不變的情況下，如果所采用的K值與實(shí)際差異較大，將可能導(dǎo)致對(duì)向觀測(cè)高差的較差超限。關(guān)于折光系數(shù)的精度，過(guò)去有試驗(yàn)[6]說(shuō)明，折光系數(shù)的中誤差為0.03～0.04 ，現(xiàn)有文章認(rèn)為最大的可達(dá)0.16 ，這一誤差將導(dǎo)致三角高程測(cè)量高差較差增大。在相對(duì)對(duì)稱地形條件下，往測(cè)、返測(cè)時(shí)大氣折光系數(shù)變化較小，對(duì)往、返測(cè)高差影響相當(dāng)。由表2計(jì)算可知，在EDM測(cè)量中，采用K=0.14進(jìn)行高差改正是不適宜的。

大氣折光主要取決于電磁波所經(jīng)路徑上大氣密度分布和溫度、氣壓、濕度等因素，并與路徑下覆地物及地形對(duì)稱性有密切的相關(guān)性。以往采用取往返測(cè)高差均值的做法，只有在往、返測(cè)K值相近的情況下才能消除大氣折光的影響。但在實(shí)際工作中，同一測(cè)段的對(duì)象觀測(cè)的K值并不相等，通常采用K=0.14往往與實(shí)際K值相差較大，導(dǎo)致對(duì)向較差出現(xiàn)較大差值。從物理學(xué)上講，大氣折光系數(shù)應(yīng)等于電磁波所經(jīng)路徑上所有點(diǎn)折光系數(shù)的加權(quán)平均值(如式(3)中，a為理想氣體膨脹系數(shù)，P為氣壓，t為溫度)，但在實(shí)際應(yīng)用中幾乎不可能測(cè)定各點(diǎn)的折光系數(shù)，在實(shí)際工程中為求解各方向K值而精密測(cè)定所有點(diǎn)的高差也沒(méi)有實(shí)際意義。

(3)

在不考慮天頂距測(cè)量誤差的理想條件下，經(jīng)過(guò)兩差改正后的三角高差在理論上應(yīng)該與精密水準(zhǔn)高差相等。假設(shè)已知測(cè)線兩點(diǎn)精密水準(zhǔn)高差，通過(guò)觀測(cè)高度角a和平距D，精確量取儀器高和目標(biāo)高，由式(1) 變換得式(4)，可按式(4)計(jì)算該方向的K值

(4)

為獲得測(cè)線兩端點(diǎn)的嚴(yán)密高差，可先取K=0.14按式(1)進(jìn)行全網(wǎng)高差改正，并檢查改正后的三角形閉合差、高差互差。在限差條件滿足規(guī)范要求條件下，進(jìn)行高程網(wǎng)平差，平差時(shí)可適當(dāng)增加一些已知水準(zhǔn)高程點(diǎn)作為起算點(diǎn)進(jìn)行三角高程網(wǎng)約束平差，求出相應(yīng)點(diǎn)間嚴(yán)密高差，并按式(4)進(jìn)行各個(gè)方向的K值計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　各方向K值計(jì)算及高差修正

從表4計(jì)算結(jié)果看出，三角高程測(cè)量中，由于視線穿過(guò)的地形、地物不同，雖然在同一點(diǎn)上觀測(cè)，同一測(cè)站不同方向折光系數(shù)相差懸殊，最大達(dá)0.11，最小為-0.06，一個(gè)方向的折光系數(shù)不能用于描述整個(gè)測(cè)區(qū)范圍的折光場(chǎng)；同時(shí)也可看出，同一測(cè)線對(duì)向觀測(cè)的K值變化也很大，最大為0.06，最小為-0.06，互差0.12，對(duì)向觀測(cè)高差互差較大。因此以某一方向折光系數(shù)對(duì)其他方向的高差加以改正，則將引起較大差異。如果按K值的大小進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可以看出，K值的分布有明顯的規(guī)律，它表現(xiàn)為正態(tài)分布，這一點(diǎn)從對(duì)向K殘差為0.02可以看出，其符合偶然誤差的特性，說(shuō)明數(shù)據(jù)可用。

對(duì)比表2和表4計(jì)算所得高差互差可以看出，表2中取常用K =0.14進(jìn)行高差改正，與實(shí)際折光系數(shù)誤差較大，導(dǎo)致對(duì)向高差互差過(guò)大，且出現(xiàn)負(fù)高差均大于正高差的現(xiàn)象。表4中采用各方向動(dòng)態(tài)K值進(jìn)行高差改正，計(jì)算結(jié)果看出，高差互差明顯減小，且正、負(fù)高差符合正態(tài)分布，滿足二等水準(zhǔn)精度要求。從三角高程網(wǎng)嚴(yán)密平差結(jié)果分析可知，采用動(dòng)態(tài)K值進(jìn)行高差改正的平差精度明顯優(yōu)于使用K=0.14進(jìn)行高差改正的精度，三角形高差閉合差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范要求，與已知水準(zhǔn)點(diǎn)高程差也從原來(lái)的21mm下降到7.6mm，這說(shuō)明用平差后高差反演K值后二次修正高差是完全可行的。

相關(guān)研究[7]表明，早上9:00至12:00，K值由大變小，變化劇烈；12:00至16:00，K值由大緩慢變小，達(dá)最小值；16:00至18:00，K值由最小值緩慢變大；18:00 至19:00，K值由小變大，變化較劇烈；19:00至20:00，K值由小緩慢變大；20:00以后K值趨于穩(wěn)定。因此天頂距觀測(cè)最好的時(shí)段為夜間，此時(shí)對(duì)向K值基本一致。其次是中午12：00至18：00，此時(shí)段K值變化緩慢，也適合進(jìn)行天頂距的觀測(cè)。

四、結(jié)束語(yǔ)

水電工程地處山區(qū)，在進(jìn)行精密三角高程測(cè)量代替二等水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)天頂距誤差和大氣折光系數(shù)誤差對(duì)三角高程測(cè)量精度影響較大，由于大氣折光變化的復(fù)雜性及測(cè)線折光系數(shù)難以測(cè)定，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

1) 通常情況下，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別具有很高的穩(wěn)定性和可靠性，天頂距測(cè)量精度也優(yōu)于人工測(cè)量，但在逆光、目標(biāo)背景為亮白色、強(qiáng)反射物質(zhì)或玻璃背景時(shí)，ART的可靠性和穩(wěn)定性將受到極大影響，精度也明顯低于人工測(cè)量。大氣折射對(duì)天頂距測(cè)量也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，在進(jìn)行精密三角高程測(cè)量代替二等水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇最佳觀測(cè)時(shí)段，試驗(yàn)表明夜間觀測(cè)精度最優(yōu)。

2) 三角高程測(cè)量精度受大氣折光影響極大，方向不同、時(shí)段不同、植被不同會(huì)導(dǎo)致大氣折光系數(shù)不同。當(dāng)精度要求不高時(shí)，三角高程測(cè)量高差改正可采用K=0.14進(jìn)行改正；而距離較長(zhǎng)、精度要求較高時(shí)，三角高改成的高差改正必須考慮大氣折光影響；大氣折光誤差對(duì)高差改正的影響隨邊長(zhǎng)增大而增大。采用本文介紹的利用三角高程平差后高差反演各方向K值，對(duì)高差進(jìn)行二次修正可以有效減弱大氣折光系數(shù)的影響。

3) 精密三角高程測(cè)量代替二等水準(zhǔn)測(cè)量在牛欄江-滇池補(bǔ)水工程施工控制網(wǎng)的成功應(yīng)用，為今后山區(qū)水電工程建立高精度三角高程代替二等水準(zhǔn)測(cè)量提供了一種新的解決方案，該項(xiàng)目的實(shí)施驗(yàn)證了精密三角高程測(cè)量代替二等水準(zhǔn)測(cè)量的可行性。為在困難地區(qū)觀測(cè)條件差的情況下，進(jìn)行高程數(shù)據(jù)的采集工作，開(kāi)拓了新方法，有重要的推廣意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊曉明，楊帆，宋瑋,等．中間法電磁波測(cè)距三角高程代替精密水準(zhǔn)測(cè)量的研究[J]．測(cè)繪科學(xué)，2012，37(2)： 172-184.

[2]韓昀，程新文，劉成,等．精密三角高程代替二等水準(zhǔn)測(cè)量在山區(qū)鐵路勘測(cè)中的運(yùn)用[J]．測(cè)繪科學(xué)，2011，36(4)：106-107.

[3]沈月千，黃騰，歐樂(lè),等．動(dòng)態(tài)求解大氣折光綜合系數(shù)法在三角高程網(wǎng)中的應(yīng)用[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2013(4)：42-44.

[4]郭騰龍，岳建平.測(cè)量機(jī)器人ATR性能分析與測(cè)試[J]．測(cè)繪通報(bào)，2012(8): 92-94.

[5]劉念，盛新蒲．三角高程測(cè)量中大氣折光影響的分析[J]．測(cè)繪科學(xué)，2012，37(6)：26-36.

[6]張正祿，鄧勇，羅長(zhǎng)林,等．精密三角高程代替一等水準(zhǔn)測(cè)量的研究[J]．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2006，31(1)：5-8.

[7]王文利，陳俊勇．珠峰高程測(cè)量大氣垂直折光系數(shù)的研究[J].測(cè)繪科學(xué)，2007,32(4): 7-13.

[8]周清正，劉文堂，王平，等．大氣折射及其對(duì)光電測(cè)量技術(shù)的影響[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，5(2): 20-24.

[9]蔣利龍，易又慶．近地層大氣折光系數(shù)的新反演法[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)報(bào)，2005，25(4)：88-90.

[10]周顯平.全站儀三角高程測(cè)量及精度[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，30(3):717-720.

[11]齊冬梅，蔡?hào)|健，勾啟泰.精密全站儀性能測(cè)試與分析[J]．測(cè)繪通報(bào)，2010(2)：71-73.