4. 3电磁波测距三角高程测量
4. 3. 2电磁波测距三角高程测量的主要技术要求:
1直返觇观测每千米高差中误差。
1)直返觇观测每千米高差中误差的计算公式为:
(44)
式中mhkm——直返觇观测每千米高差中误差;
a——垂直角;
S——电磁波三角高程测量斜距;
R——地球曲率半径,
mG——仪器和觇标的量高中误差;
mΔk——直返觇折光系数之差的中误差.
2)各项误差估算:
测距误差:ms对高差的影响与垂直角a的大小有关,一般中、短程电磁波测距仪器的测距精度ms,为5+5ppmXD,由于测距精度高,因此它对高差精度的影响很小。
测角误差:垂直角观测误差m0或对高差的影响随边长S的増加而増大,这一影响比测边误差的影响要大得多。为了削减其影响,主要从两方面考虑,一是控制边长不要太长,本规范规定不要超过1km。二是増加垂直角的测回数,提高测角精度。
测角误差估算如下:
设 m正镜=m倒镜=m半测回 (45)
则,指标差中误差和指标差较差中误差为:
(46)
(47)
垂直角一测回测角中误差和测回较差的中误差为:
(48)
根据本规范4. 3. 3条中指标差较差和垂直角较差的规定限差,即,四等为7 ",五等为10 "。则相应的m半测回值,四等为3. 5 ",五等为5 "。四等3测回观测的测角中误差为1.43 ",五等2测回观测的测角中误差为2.5 "。该推算结果和1985年在广东珠海地区的实验结果是吻合的,多年来的工程实践证明,也是容易达到的。
这里需要提出的是,2"级全站仪和电子经纬仪的垂直角观测精度通常为2 " , 2 "级光学经纬仪的垂直角观测精度相对较低,且不同厂家的仪器差别较大,所以,当釆用2 "级光学经纬仪进行垂直角测量时,应根据仪器的垂直角检测精度适当增加测回数,以3〜6测回为宜。
大气折光影响的误差:垂直角釆用对向观测,而且又在尽量短的时间内进行,大气折光系数的变化是较小的,因此,即刻进行的对向观测可以很好地抵消大气折光的影响。但实际上,无论釆取何种措施,大气折光系数不可能完全一样,直觇和返觇时的K值总会有一定差值,所以,对向观测时mΔk应是直返觇大气折光系数K值之差的影响。
根据在河南信阳市郊区平坦地的电磁波测距三角高程测量试验研究资料,计算出1h、0. 5h、15min折光系数变化的影响如表6所示。
表6 折光系数的变化对高差平均值和高差较差的影响
| 时间间隔 | 1h | 0.5h | 15min |
| 0. 06833 | 0.02416 | 0.00854 | |
| 0.16524 | 0.05842 | 0.02065 |
顾及以上四种主要误差的影响,即测距中误差取5+5ppm×D;垂直角观测中误差,四等取2 ",五等取3 ";折光系数按1h变化估计;仪器和觇标的量高中误差取2mm,可推算出电磁波测距三角高程对向观测的每千米高差中误差(见表7)。 表7电磁波測距三角高程测量对向观测的毎千米高差中误差
| 距离(km) | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | |
|
mhkm (mm) |
四等 | 5.5 | 5.4 | 6.0 | 6.8 | 7.6 | 8.4 | 9.3 | 10 |
| 五等 | 6.5 | 7.3 | 8.4 | 9.6 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
从表7验算可看出,边长为1km时,每千米高差测量中误差四等可达7.6mm、五等可达11mm,若再顾及其他系统误差的影响,如垂线偏差等,则要满足四等10mm、五等15mm是不困难的。
2电磁波测距三角高程测量的对向观测高差较差。
1)一些试验和工程项目证明:用四等水准测量的往返较差20mm要求电磁波测距三角高程测量的对向观测较差是很难达到的。试验结果统计见表8,其较差取30。 表8电磁波测距三角高程测量对向观测高差较差
| 地 区 | 项 目 | 边数 | 边长(km) | 较差大于±30 | 备 注 | ||
| *大 | *小 | 边数 | 百分比 | ||||
| 珠海 | 试验项目 | 62 | <1 | 3 | 4.8 | ||
| 西南某矿区 | 试验项目 | 61 | 1.83 | 0.05 | 5 | 8.2 | 其中两条边大于1km |
| 迁安 | 工程项目 | 70 | 0. 92 | 0.14 | 4 | 5.7 | |
| 西南某矿区 | 工程项目 | 126 | 一 | — | 2 | — | |
2) 大气折光对直返觇较差的影响比对高差平均值的影响大2〜3倍(表6)。
3) 垂线偏差对直返觇较差也有一定影响。
顾及以上三点,本规范将四等对向观测高差较差放宽至±40;五等相应调整为±60。
3附合或环形闭合差。
由于对向观测高差平均值能较好地抵消大气折光的影响,并顾及其他影响因素,本规范表4.3.2中附合或环形闭合差规定为:四等,五等,即和四、五等水准测量的限差相一致。
4有些学者认为:“三角高程测量的误差大致与距离成正比,因此其'权'应为距离平方的倒数,不能简单的套用水准测量的精度估算与限差规定的形式。”
修订组认为,本次规范修订正式将电磁波测距三角高程测量应用于四五等高程控制测量,因此其主要技术指标,如每千米高差全中误差、附合或环线闭合差必须与水准高程控制测量相一致。
至于观测权的问题,需在水准测量和电磁波测距三角高程测量混合平差时考虑。
4- 3. 3为了减少大气折光对电磁波测距三角高程测量精度的影响(参见表6),要求即刻迁站进行返觇测量,这样整个测线的环境条件相对稳定,折光系数变化不大,取往返高差的平均值可削弱折光差的影响。
4. 3. 4由于电磁波测距三角高程测量,大多是在平面控制点的基础上布设的。测距边超过
200m时,地球曲率和折光差对高差将产生影响,因此,本条1款规定应进行此项改正计算。
