工程测量中高程测量的方法及精度比较分析

论文总字数：20980字

摘 要

在测量工作中，高程测量是确定地面点位置的基本工作，常用测量高程的方法有水准测量、三角高程测量、GPS高程测量、重力高程测量等。本文在介绍了高程测量的研究现状和背景的基础上，主要讨论了工程测量中三种常用的高程测量方法，分别为水准测量、三角高程测量、GPS高程测量。对各种方法的原理、误差、过程、特点及精度进行了较详细的讨论和分析，同时也对大气折光的测量方法和计算方法进行了讨论。

本文主要通过实际观测比较水准测量、三角高程测量、GPS高程测量各方法的精度、优缺点、适应条件及适应范围以及对对大气折光相关的K值进行了计算。通过实验与分析，发现在小范围的测量区域内，三角高程测量是可以代替三四等水准测量的，但是GPS高程测量在小范围内的测量精度不高，不能用来代替四等水准测量。

关键词：水准测量 三角高程测量 GPS高程测量 大气折光

Comparison and analysis of the method and accuracy of elevation measurement in engineering survey

Abstract

In surveying work, the elevation measurement is the basic work to determine the ground point position, and the common methods of measuring elevation are leveling survey, trigonometric leveling, GPS leveling, gravity leveling and so on. The paper introduces the research status and background of elevation measurement, mainly discusses three common methods of elevation measurement in engineering survey, which are leveling survey, trigonometric leveling, GPS leveling. On various method principle, error, process, characteristics and precision of a detailed discussion and analysis, at the same time, also on the atmospheric refraction measurement methods and calculation methods were discussed.

In this paper, through actual observation comparison standards of measurement, trigonometric leveling, GPS elevation measuring precision of each method, advantages and disadvantages, to adapt to the conditions and adaptation range and of the atmospheric refraction correlation of K values were calculated. Through the experiment and analysis. It is found that within the small range of the measurement region, trigonometric leveling is can replace three or four leveling, but GPS height measurement in a small range of measurement accuracy is not high and cannot be used to instead of the fourth grade leveling.

KEY WORDS: Leveling survey, Trigonometric leveling measurement, GPS height measurement , Atmospheric refraction

目 录

摘要Ⅰ

AbstractⅡ

目录III

1. 绪论1

1.1 背景1

1.2 意义2

1.3 高程系统3

1.4 研究现状3

1. 高程测量方法5

2.1 水准测量5

2.1.1 水准测量原理5

2.1.2 水准测量误差分析5

2.2 三角高程测量7

2.2.1 三角高程测量原理7

2.2.2 三角高程误差分析 8

2.2.3 大气折光系数的计算8

2.3 GPS高程测量11

2.3.1 GPS高程测量原理11

2.3.2 GPS高程测量误差分析12

2.3.3 GPS高程拟合方法13

1. 实验方案及数据展示16

3.1 实验概况16

3.2 水准测量16

3.3 三角高程测量17

3.4 GPS高程测量19

3.5 大气光折射测量22

1. 数据分析与精度评定24

4.1数据展示24

4.2 数据分析25

1. 结论26

致谢27

参考文献（References）28

1. 绪论

1.1背景

在工程建设中，点位的高程测量极为重要，而高程测量的方法有多种，那么对各种方法及精度的比较和分析就显得十分重要，能让我们在实践中找到最好的方法去完成测量任务。

水准测量、GPS高程和三角高程测量是目前高程测量方法常用的三种方法。随着测绘仪器和测绘技术的日渐发展与创新，GPS水准测量越来越普及，慢慢的，GPS水准测量有了代替水准测量和三角高程测量的趋势，但是采用高精度的水准测量的方法仍然是确定等级较高的地面控制高程时所采用的常用方法。目前精密水准测量被认为是唯一一种得到精度高的地面点位高程的测量方法。精密水准测量除了用来布设国家统一高程系统的基础工作外，还可以用来提供工程建设以及地形图测绘的高程起算数据，同时还可以用来研究与地球的大小和地球形状等相关信息，各海洋面之间的高差和倾斜也可也通过它来实现。除了上述的作用外它还可以被用来测量现代地壳运动的垂直分量,研究地球重力场的方法和理论，同时研究和分析地震活动趋势等科学问题也可以通过它来完成。

科学技术高速发展的今天，我们在获取地面点位高程的同时，对它的精度要求也越来越高。我们想要提高获取地面点高程的精度,我们要做的就是在进行外业测量时尽量减小测量步骤所带来的误差，同时提高测定的精度。高精度电子水准仪投入到生产使用中，可以更加自动化的完成精密水准测量工作,同时大体上消除了老方法水准测量过程中人为误差的影响，明显提高了水准测量的精度。但是水准测量存在着很大的缺点，三角高程测量与水准测量相比，我们可以发现三角高程测量是通过测量垂直角和距离，然后推算两点间高差的测量方法。它具有测定高差效率高、简单方便、受地形条件限制不大等的优点，特别是在地形起伏较大，水准测量不太容易的地区很实用。许多研究人员通过实验分析得出结论，得到全站仪三角高程测量不能通过测距精度的提高去使相应高差测量精度得到提高，与水准测量相比，它的测量精度很低。因此，他们认为全站仪三角高程测量是不能够去替代水准测量的，特别是在等级较高的基平测量中水准测量是唯一可行的方法。与此同时也有学者提出，随着精度较高的电磁波测距仪普遍的投入生产实践中，无论在我国还是在海外三角高程测量都在高程测量中得到了广泛的应用。在我国，大多数的工程技术人员认同了可以通过三角高程测量来完成对水准测量的代替，同时，能三角高程能否替代水准测量也成为了我国测绘界十分看重的课题。

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