精密三角高程测量方法研究--研制报告 - 图文(3)

（11）与GPS1200具有相同的操作系统和数据库，任何一台TPS1200都可方便地升级为目前世界上独一无二的新型测量仪器：SmartStation；

（12）通过系统集成和可上载方式，向用户开放了更多的应用测量程序。

由于徕卡TCRP1201全站仪具有以上的特点，因此选择其作为高精度高程测量的工具，特别是ATR自动照准技术、PowerSearch技术、导向光技术以及无线遥控技术，对于自动实现高程测量提供了最大的方便。本项目中选用两台TCRP1201全站仪进行方案研究、系统开发、试验数据的采集和工程的实际应用。 2 仪器改装

为了达到同时对向观测的目的，进行仪器改装。改装的方法是将棱镜固定在全站仪把手上，要求仪器的中心和棱镜的测距中心在垂线方向的偏差不超过±1mm.

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图2 加装单棱镜

图3 加装高低棱镜

3 观测规定

采用二台1秒级或0.5秒级自动照准全站仪同时对向观测，按线路前进方向，先进行后测站观测，再进行前测站观测。每个测段进行单棱镜往返测或高低双棱镜观测，高低双棱镜观测顺序为：后测站观测低棱镜，前测站观测低棱镜，前测站观测高棱镜，后测站观测高棱镜。支线测段必须进行往返观测。

观测中用PDA或手簿进行记录，对观测值进行限差校核。 观测边长一般在200-500米，最长不超过1000米，高度角不超过10o。观测边长在100米以内观测2测回，在500米以内时测4测回，在500-800米之间测6测回，800-1000米测8测回。 各测回指标差不超过5秒，距离不超过3毫米。测段往返测高差不符值不超过?4L毫米（其中L以公里为单位），双棱镜观测时按高低棱镜观测值分别计算高差，不符值不超过?4L毫米（其中L以公里为单位），并在测站上要检核高低棱镜观测高差之差。

为了消除水准点上觇标高的量取误差，可采用固定长度的棱镜杆进行测量。另外为了避免量取仪器高和棱镜高误差，测段必须是偶数条对向观测边，即用同一台仪器对起点和终点进行观测。除首尾两站外，中间各站间的高差可简化为：

1''h2?h1'?(D1,2cosZ1'?D2,1cosZ2)????????????（12）

2

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五、系统开发

本系统数据记录采用PDA和电子手簿两种方式，PDA图形功能强，显示直观，处理速度快，但是没有键盘，不便于手工输入，当测回数增加时，在一个界面上无法显示所有测回的数据，因此在生产中采用了电子手簿记录方式，电子手簿带键盘，方便手工输入。 1、基于PDA的数据记录和处理程序的开发

利用Embedded Visual C++ 4.0或Visual Studio.net可进行基于PDA的数据采集和处理程序的开发，将数据记录在PDA的存储卡上。由于观测过程中是两台仪器协同作业，因此将观测高程点的仪器定义为主测仪器，而与之对向观测的仪器称为辅测仪器，测段测量结束后，将两台仪器的测量数据放在同一文件夹下，系统即可自动进行本测段高差的计算，在测量过程中系统可以计算每一测站的观测精度等信息。在作业之后每个测段形成两个文件，记录的数据格式如表3所示。

表3测段记录文件数据表

序号 起点 终点 高差 距离 天顶距 日期 时间 主测仪器观测数据 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 3 3 5 5 7 7 #12 -0.30296 10.83765 91.36046 2006-04-29 11-22-29 2 2 4 4 6 6 8 -0.43854 48.46415 90.31064 2006-04-29 11-26-21 4.45262 107.95503 87.38174 2006-04-29 11-42-31 2.88652 262.51795 89.22121 2006-04-29 11-47-35 6.51576 168.05312 87.46467 2006-04-29 11-58-59 -1.84871 265.57862 90.23558 2006-04-29 12-31-39 -0.25391 306.99153 90.02506 2006-04-29 12-40-36 -6.77450 270.19068 91.26106 2006-04-29 12-44-49 12

9 10 11 12 9 9 11 11 8 10 10 3.97047 268.21337 89.09068 2006-04-29 13-04-09 -0.76452 261.03977 90.10041 2006-04-29 13-16-58 0.64055 383.29988 89.54153 2006-04-29 13-24-13 200 -0.22231 11.77823 91.04528 2006-04-29 13-40-43 辅测仪器观测数据 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 2 4 4 6 6 8 8 10 10 1 3 3 5 5 7 7 9 9 11 0.90787 48.46372 88.55365 2006-04-29 11-29-43 -4.00315 107.95283 92.07253 2006-04-29 11-32-14 -2.49815 262.51487 90.32428 2006-04-29 12-02-19 -6.08916 168.04950 92.04306 2006-04-29 12-07-54 2.23009 265.57685 89.31080 2006-04-29 12-17-45 0.59399 306.98910 89.53209 2006-04-29 12-28-16 7.15160 270.19010 88.29017 2006-04-29 12-49-26 -3.58142 268.21002 90.45541 2006-04-29 12-57-08 1.15189 261.03472 89.44498 2006-04-29 13-09-06 -0.32668 383.29667 90.02558 2006-04-29 13-26-16 无论是采用手工记录还是PDA记录，数据处理程序是相同的，测量完成后将主测仪器和辅测仪器的测量数据放在同一目录下，即可用程序自动进行处理，数据采集与处理程序的主界面如图4。

图4 数据采集与处理程序主界面

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2、基于电子手簿的数据记录和处理程序的开发

电子手簿的开发是在DOS操作系统下采用Borland C编程语言进行开发。在每个测站现场计算观测值的平均值，进行实时限差检查和高低棱镜观测高差校核。测段高差的计算在计算机上另外处理。 六、系统试验 1、角度观测精度分析

在观测中采集的数据量比较大，根据已有的观测数据，对角度观测中误差进行了统计分析，对不同的距离范围分别进行了统计，如表4。 表4 按距离范围统计的角度观测精度

距离范围 100米以内 100-200米 200-300米 300-400米 400-500米 中误差最大值（″） 中误差最小值（″） 中误差平均值（″） ±1.73 ±1.50 ±2.04 ±2.30 ±1.98 ±0.21 ±0.15 ±0.08 ±0.13 ±0.31 ±0.67 ±0.78 ±0.79 ±0.84 ±0.79 根据测量数据分别绘制了角度观测中误差的分布图，如图5至图9所示。

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