常用的高程测量手段和方法
随着测绘仪器的发展,针对不同的工程项目对高程的不同要求,以及观测条件的限制,出现了不同的高程测量方法和手段主要有以下几种:
1)几何水准测量
图1-1几何水准测量示意
几何水准测量是利用仪器建立一条水平视线,然后读取视线两端的水准标尺刻划,由刻划读数差计算出标尺立尺点的高差,如图l一1所示。因为精密水准仪的精度高,水准测量方法简便、成熟,所以该方法是目前高精度的测量高差的主要方法。但是,该方法受地形条件限制,要求标尺之间必须通视,水准路线土质坚实,而且视线不能过长,一般不超过100米。因而作业效率低、强度大。近年来,随着数字水准仪的出现和应用,水准测量的速度有了提高,大大降低了测量员的劳动强度。
2)三角高程测量
图1-2三角高程测量示意
三角高程测量是利用三角网边或导线边的长度和所观测的垂直角,以计算两点间的高差,进而计算大地点高程的方法。随着电子经纬仪、光电测距仪及全站仪的发展,三角高程测量的应用越来越广泛。与几何水准测量相比,它具有观测方法简单灵活,不受地形条件限制,速度快等优点,缺点是其精度除与大气垂直折射的影响有关外,还与垂直角观测精度以及垂线偏差的影响有关,推算高程的精度稍低,达不到国家一、二等水准测量的要求。
3)GPS高程测量
图1-3GPS高程示意
GPS技术近年来迅速发展,已经广泛应用于测量领域。由GSP定位技术获得地面点的直角坐标向量R(X,Y,Z),可以通过坐标转换公式得到WGS一一名4椭球的三维大地坐标(B,L,H),其中H是大地高。该方法的优点是外业工作量小,速度快。但是,GPS在高程测量应用不多,达不到我国一、二等水准测量的精度要求。
4)流体静力水准测量
图1-4流体静力水准测量示意
流体静力水准测量是根据流体在静止状态时其液面处在同一水准面的原理,测量各点位之间的高程差,从而直接得到垂直变形或者间接求得倾斜变化。该方法不要求两点之间通视,因此容易克服障碍物的阻挡,也有可能实现遥测。近年来通过改进静力水准仪的高差探测系统,采用超声传感器和激光等技术,使得静力水准仪对高差的分辨率己经达到了亚微米级的测量精度。双液体静力水准仪在同一仪器中装入两种液体,利用差分法测量高差,还可以消除外界温度、气压梯度等因素对静力水准仪测量精度的影响,可以获取更高的高差测量精度。但是,静力水准仪测量范围小,也无法用于外业测量环境,无法适应大地测量的要求。
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