城市测量垂直角观测误差研究摘要.PDF

城市测量垂直角观测误差研究 唐仁超 沈阳市勘察测绘研究院 辽宁 沈阳 110004 摘要:在城市实施精密三角高程测量，其精度主要取决于垂直角测角精度。因城 市环境特殊，需要对垂直角观测误差进行深入的研究。 关键词:城市测量;照准误差;垂直角观测误差;近地面观测;大气垂直折光 Abstract: in the city to carry out precise trigonometric leveling, its accuracy depends mainly on the vertical angle measurement precision. Because the city environment, the need for vertical angle observation error of in-depth study. Key words: City measurement; error of sighting; vertical angle observation error; near surface layer; atmospheric vertical refraction1 中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号： 引言 城市建设离不开精密高程测量，测距三角高程测量将成为其主要方法。采用 一定的技术措施后，在山区和丘陵地区测距三角高程测量可以代替二等甚至一等 水准测量，而在城市能否代替则主要取决于垂直角测角精度。因此，有必要针对 城市的特殊环境，对垂直角观测误差进行深入的研究。 1、照准目标类型的选取 受城市人流、车辆的影响，在城市进行三角高程测量时，观测照准的棱镜高应在 2m以上。对于2m高的棱镜，观测时若倾斜1°，就会带来0.3mm的高差误差。 因此，观测时应使单杆棱镜处于铅直状态，并用水平丝照准棱镜中心或觇板中心。 对于距离测量只需照准棱镜的大致中心，但对于垂直角观测必须照准棱镜的几何 中心或固定标志线( 如觇板三角标志线，如图1所示)。要将单杆棱镜立稳、立 直，还必须借助脚架、竹杆(扶尺杆)等使圆水准器气泡居中。竖立单杆棱镜观测 垂直角可分为4种情况: 1)借助扶尺杆手扶竖立单杆棱镜，把棱镜中心作为照准标志。 2)借助扶尺杆手扶竖立单杆棱镜，把觇板横线( 三角标志线) 作为照准标志。 3)借助仪器脚架竖立单杆棱镜，把棱镜中心作为照准标志。 4)借助仪器脚架竖立单杆棱镜，把觇板横线作为照准标志。 2、不同视距对垂直角观测的影响 使用2″级全站仪，针对10 段不同视距(50 ～600 m)，各观测8测回垂直角。 观测时气象条件基本相同(不包含中午成像抖动情况)，照准2.0 m 以上高度并 带觇板的棱镜。表明:在600 m 范围内，只要成像清晰，垂直角的测角误差与视 距没有明显的关系.在一般的观测条件下,使用2″级全站仪，一测回垂直角测角 中误差精度可达到±1.3″。 3、不同照准高度对垂直角观测的影响 受近地面热辐射的影响，照准高度( 视线高度)对垂直角测角精度有一定的影响， 为此笔者作了大量观测试验并进行了分析。 3.1.春天(温差不大的天气) 的影响 在春天晴天成像比较清晰、棱镜杆竖立稳定的情况下，对24 条边( 距离为 229～438m)按棱镜高分别为2.0m、1.7m、1． 3m 的照准高度各测4 个测回， 观测统计表明: 垂直角测角精度有随照准高度降低而降低的趋势;同时也表明视 线高度在1． 3 m 以上，垂直角观测都能得到比较高的精度(＜1.4″) 。 3.2.夏天(温差大的天气)的影响 夏天温度高，地面吸热量大，导致近地面空气对流强烈，致使棱镜成像抖动。选 择水泥路面，在最高温度36°的情况下对不同棱镜高度(中间有障碍物)进行垂 直角观测(6～7测回)，试验统计结果(如表4所示)为: 视线高1.0 m时，平均 中误差为±2．2″;视线高0．6 m时，平均中误差为±2．73″;视线高低于0． 6 m时:平均中误差为±3.52″。可以看出，在炎热的夏天晴天的中午(12:00— 15:00)观测，垂直角的测角精度很差，应停止垂直角观测;再则，视线高度在1 m 以下，垂直角观测误差比较大，且随着照准目标高度的降低，垂直角测角精度 也降低。 3.3．汽车(强吸热体)对测角的影响 在城市进行测量，汽车对垂直角观测影响很大(汽车顶吸热、汽车尾气散热).笔 者作了视线通过汽车(2辆)上