精密三角高程测量技术在川藏铁路建设中的应用(2)
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【摘要】图2不考虑大气折光全站仪测距、测角对高差影响的极限误差范围线 图2为不考虑大气折光影响时,距离及垂直角对高差测量的影响极限误差满足二等水准测
图2不考虑大气折光全站仪测距、测角对高差影响的极限误差范围线
图2为不考虑大气折光影响时,距离及垂直角对高差测量的影响极限误差满足二等水准测量限差的限制范围。应该严格控制测距长短和垂直角大小,考虑综合误差影响,边长大于1 200 m时,高度角应控制在10°以内。当三角高程测量的距离变大时,必须适当增加三角高程测量的测回数,以提高三角高程的测角精度,从而减小测角误差mα对三角高程高差中误差的影响。
应对措施:①使用高精度智能型全站仪,应具有自动目标搜索、自动照准、自动观测功能,仪器标称精度不得低于0.5″、1 mm+1×10-6D;②每一测站应量取记录气象环境参数,并对采集的斜距进行环境参数和仪器加、乘常数改正改正,保证距离测量的准确;③当三角高程测量的距离变大时,必须适当增加三角高程测量的测回数,以提高三角高程的测角精度;④目标点棱镜应使用精密测量棱镜,棱镜相位中心稳定,使用前对一组棱镜进行重复性和互换性检核;⑤单站距离不能超过全站ATR自身性能,测量距离较长时,应采用专门设计的等高多棱镜组套件,提高觇标照准精度。
(2)大气折光
由式(4)可知,大气折光系数对高差中误差的影响为大气折光系数(K)受气象、地形、植被等多方面因素的影响,难以用明确的模型或公式进行精确定量计算。实际测区的空间环境与理想标准空间环境状态差异较大,并处于动态变化中,导致垂直折光系数理论计算模型与垂直折光的实际影响作用存在一定的偏差,mΔK成为动态随机误差影响[13]。考虑对向观测两个测站间空间环境的相关性,通常采取缩短视线长度、提高视线高度、同步对向观测及挑选适宜的时段来削减大气垂直折光误差影响。测区空间环境变化迅速且无规律时不应该安排作业,有条件时可在夜间进行观测。提高视线高度,视线穿越下方区域空旷,减弱地表起伏及覆盖物的折光影响,宜用于跨沟谷测量。
2 拉林铁路精密三角高程测量实践
2.1 测区概况
本次精密三角高程测量项目为新建川藏铁路拉萨至林芝段某标段精密测量控制网二等水准复测。测区位于西藏自治区林芝市朗县境内藏南高山区,属于高原山地地貌,山高谷深,气候极端恶劣。区内最高点海拔为4 540 m,最低点位于甲格冰川沟地带,海拔为3 085 m。测区属高原温暖半湿润气候,太阳辐射强烈,日照时间长,季风强劲,气温低,昼夜温差大。干湿季分明,雨水集中,植被以云杉、松树及低矮灌木丛构成的原始森林为主。
2.2 测量措施
(1)测量装备配置
本次精密三角高程测量使用了两台测量机器人,仪器型号为徕卡TS30,角度测量尽澹痪嗬氩饬烤任?1 mm+1 ppm)。配有蓝牙功能和ATR自动照准,自动目标搜索、自动照准(ATR)、自动观测、自动记录功能。测量棱镜采用Leica GPR121高精度金属外壳棱镜,棱镜相位中心稳定。每台全站仪均配备了2个高、低棱镜的套件,使用前均对棱镜进行了重复性和互换性检核。在联测起、终点的水准点时,使用了特制的强制对中棱镜基座。外业数据采集采用基于Android平台的精密三角高程测量系统Tri Level[14],可实现数据自动观测、记录及限差检核。
每台全站仪需配备遮阳伞,对正射目镜的阳光进行遮挡。每个测量小组配置一套高原气压计、温度计及湿度计,逐站输入测量气象环境参数[15]。
(2)选择适宜的观测时段
每个测区应根据现场实践总结,选择空间环境稳定的时间段进行外业数据采集,以减弱大气折光的影响。测量人员入场后,首先应进行点位普查及补埋、复测线路踏勘及线路设计。正式作业前选择一段进行试验,探索一天内测区气象条件变化情况。测区位于高纬度,太阳幅射强,日照时间长,日温差大(约20 ℃),阴坡与阳温差大,太阳辐射强烈及辐射快速变化造成的大气折光的影响尤为强烈。受高山深切割河谷地形地貌影响,温度垂直变化明显(每升高100 m,气温下降0.74 ℃)。根据现场试验,发现每天11:00~16:00太阳光照射较为强烈,空气对流剧烈(通过全站仪目镜可以观测到气浪),数据质量较差。因此,在此时段不能观测。另外,在日出及日落时分,温度变化迅速,也不宜观测。根据测区气象环境变化规律,制定每天作业计划,测量时间安排在8:00~11:00和16:00~19:00;对于地形平缓测段,测量时间可安排在晴朗天气的夜晚。
文章来源:《高原气象》 网址: http://www.gyqxzz.cn/qikandaodu/2021/0610/831.html