1、三角高程代替水准测量在工程中的应用摘要:三角高程测量作为高程控制测量的重要组成部分，在地形变化较大地区（如高山，沙漠，丘陵）的高程控制测测量中，发挥出了其优势所在。本文介绍了三角高程测量在榆神供水工程中的应用，说明了在高山地区高程控制测量中，为了提高作业效率，同时保证高程精度的前提下，三角高程代替等级水准测量是可以实现的。 关键词:三角高程测量 水准测量 高程控制 测量精度 中图分类号：P25 文献标识码：A 引言:传统的水准测量是一种直接测量高差的高程测量方法，精度较高，国家基础高程网就采用水准测量方法。但是水准测量受地形条件影响较大，而且外业测量速度慢，费用高。三角高程测量不受地形条件限制
2、，而且测量速度快，随着高精度全站仪的出现，三角高程测量已经很普及，可以替代水准测量。 三角高程测量基本原理: 基本公式: 仪器高 i1 觇标高 v2 参考椭球面 A/B/ 水准面 PE，AF 切线 PC（水准面 PE 的） 光程曲线 PN 切线 PM（光程曲线 PN 的，也就是视线） 垂直角 1。2，实测的，但真正的垂直角 应为 0 1。2-0 称为折光角 高差 h12 地球曲率半径影响 折光影响 由于 A，B 两点间的水平距离与曲率半径 R 之比很小，故可认为 PC近似垂直于 OM， 式中：C=（1-K）/2R 球气差系数， s0 实测的水平距离。 工程概况:榆林能源化工基地榆神工业区供水工
3、程位于陕西省榆林市，横跨府谷、神木两县，该工程由水源工程和输水工程两大部分组成，水源工程位于府谷境内黄河右岸河漫滩及一级阶地，输水线路起点位于府谷县崇塔沟一级泵站，终点位于榆神工业区净水厂，线路基本沿东西向布置，沿线穿越窟野河和秃尾河两大河流，窟野河以东主要为黄土丘陵沟壑区，输水方式以明流无压隧洞输水为主；窟野河以西为沙盖黄土梁峁区及沙漠区，输水方式对应不同方案分明流无压隧洞和压力管道输水两种。工程区域地形条件复杂，为基本控制测量带来很多不便。为满足后续工作的需求，必须建立相应等级的控制网。经研究决定采用四等高程网作为该工程可研阶段的基本高程控制网。但是该测区基本上不具备四等水准测量的条件。作
4、业时正直寒冬时节，地形条件很复杂。而三角高程测量不受地形条件限制，非常适宜这种地区，决定采用三角高程测量。按照水利水电工程测量规范 （规划设计阶段）SL197-97 和国家三、四等水准测量规范GB 12898-91 的要求，必须采用相应测角，测距精度的全站仪进行测量。布设成附合四等高程路线。 高程控制网的布设、施测与平差 榆神工业区供水工程四等三角高程控制网布设图见附图 1。其中头兴 33、头兴 35、兰保 45、榆神 012 为国家等级水准点，GP01、GP02、GP36，01、02、08 是为本工程可研阶段测量所留设的四等高程点。 附图 1 野外控制测量观测 （1）使用仪器： 本次测量采用
5、 leica TS06 全站仪，测角精度 2，测距精度2mm+2ppm，仪器检定合格，且在检定期内。 （2）观测方法： 本次测量采用单程双测。按照规范要求，架设仪器和棱镜，仪器高和棱镜高采用游标卡尺精确测量直高，可以减少采用钢卷尺测量斜高所带来的误差。读取气象数据，每边观测的始末分别观测温度和气压。观测斜距，斜距观测四测回，每测回独立测量四次。观测天顶距，对向观测，各测量两测回。 内业数据处理 （1）观测数据检查以及预处理 1.1 取测站天顶距各测回的平均值作为测站天顶距观测值。 1.2 取测站斜距各测回的平均值作为测站斜距观测值。 1.3 对斜距观测值进行气象改正。 1.4 对经气象改正后的
6、斜距进行加、乘常数改正。 S1=S+S 式中:S=a+bS S1经气象和加、乘常数改正后的斜距； S 经气象改正后的斜距观测值； a全站仪鉴定所得的加常数值； B全站仪鉴定所得的乘常数值。 1.5 由斜距和天顶距计算高差： V=S1cosZ+S12(1-K)/2R+i+j 式中: V测站与镜站之间的高差； S1经气象和加、乘常数改正后的斜距； Z天顶距； i仪器高； j棱镜高； R地球曲率半径，取 6370000m； K大气遮光系数，取 0.14。 1.6 经过以上数据处理后，可以得到每测站的四个高差值（两组往返双测值） 。分别验算两组高差不符值，合格后，取两组独立观测高差中数的平均值作为测站
7、高差最或然值。 1.7 由于该工程测区南北纬度差距较大，计算每测段的正常水准面不平行改正数。 （2）平差计算: 经过数据检查和预处理后，进行数据平差。本次按照国家三、四等水准测量规范GB 12898-91 中的“四等三角高程测量外业高差与概略高程差”要求进行数据平差处理。 （3）精度评价: 本次三角高程测量总长度为 140km，分为两条四等附合线路。两条附合线路的闭合差分别为：W=-0.095m（小于限差0.175m）和+0.010m（小于限差0.143m） ；,每千米高差中数偶然中误差 M=3.3mm（小于限差5mm） 。均符合规范要求。 结束语 通过上述工程项目中高程控制网的建立方法，说明三角高程代替水准测量是可行的，但是三角高程又不可能完全取代水准测量，二者各有其优越性，水准测量具有很高的精度，一般外业测量成本高。三角高程测量的精度取决于所采用的仪器测距精度以及角度测量中误差，随着高等级精密智能全站仪的出现，仪器带来的误差已经很小；还有大气折光影响，选择合适的时间段观测，并且采用当地的大气折光系数可以消除其影响；另外仪器与觇标高的量取精度也直接影响着高程精度，采用游标卡尺可以减小误差。 参考文献： 1.水电水利工程施工测量规范 （DL/T 5173-2003） ； 2.国家三、四等水准测量规范GB 12898-91。
