括如下步驟： 步驟1:布設(shè)基準點及待測點 本步驟包括如下具體步驟： 1) .首先根據(jù)工程需求布設(shè)待測點，即布設(shè)觀測目標點；在待測點確定的基礎(chǔ)上開展 基準點的布設(shè)，包括用于對待測點直接觀測的基準點的布設(shè)以及用于測定實時大氣垂直折 光系數(shù)的基準方向點的布設(shè)； 2) .確保基準點在基準點的一個復(fù)測周期內(nèi)不發(fā)生顯著變形，這里采用t檢驗法對各 基準點進行位移顯著性檢驗以確定是否發(fā)生顯著變形； 3) .所布設(shè)的基準方向，應(yīng)與待測方向視線所穿越的地形結(jié)構(gòu)及朝向情況接近，確保兩 者近地氣層結(jié)構(gòu)相似，其中基準方向指由基準點至基準方向點所確定的方向，待測方向指 由基準點至待測點所確定的方向； 4) .如果滑坡體周邊沒有滿足步驟2)和步驟3)要求的基準點，則在異地獨立建造輔助 基準點與基準方向，要求異地所建的輔助基準點與基準方向應(yīng)與基準點至待測點方向視線 所穿越的地形結(jié)構(gòu)及朝向一致，確保兩地地形及朝向一致，光照條件一致； 步驟2 :獲取基準點及待測點高程 基準點、待測點布設(shè)完成后，聯(lián)測基準點及待測點已知高程，采用水準或者精密測距三 角高程測量的方式聯(lián)測，基準點高程要準確測定，測量精度高于待測點一個等級；待測點初 始高程精度需高于設(shè)計的精度要求，對于部分獲取待測點精確高程存在困難的項目，則采 用單向測距三角高程測量結(jié)果，每次反演大氣垂直折光系數(shù)所采用的基準高程應(yīng)一致。 步驟3 :獲取樣本數(shù)據(jù)用于確定基準方向與待測方向大氣垂直折光系數(shù)相關(guān)關(guān)系 取多個環(huán)境下的測距三角高程測量樣本數(shù)據(jù)來建立基準方向與待測方向的相關(guān)關(guān)系； 通過連續(xù)觀測基準點及待測點方向測距三角高程數(shù)據(jù)，利用步驟2所獲取的高程數(shù)據(jù)，同 步計算出持續(xù)的折光系數(shù)；通過對折光系數(shù)的統(tǒng)計、降噪處理，建立基準方向與待測方向的 相關(guān)關(guān)系；觀測時間避開陰天，以保證復(fù)雜的溫度梯度變化，確保在這個觀測條件下獲取日 常觀測需要的參數(shù)，采用等步長觀測，在大氣變換劇烈的情況下加密觀測。 對于步驟2中提出的待測點采用單向測距三角高程的情況，需保證在數(shù)據(jù)采集的起、 止時間段內(nèi)待測點不會發(fā)生顯著變形，對于發(fā)生變形的點位，可通過在起、止時間分別觀測 高程，按照時間內(nèi)插各個時刻待測點高程； 對于擁有多期測距三角高程測量數(shù)據(jù)的項目，直接對這些數(shù)據(jù)進行精度及可靠性檢驗 后，作為樣本數(shù)據(jù)進行計算分析； 無論是何種方式獲取的測距三角高程測量樣本數(shù)據(jù)，均需要保證每組所采集的基準方 向與待測方向測距三角高程測量數(shù)據(jù)在時間上一一對應(yīng)； 步驟4 :確定各觀測方向大氣垂直折光系數(shù) 依據(jù)步驟2所提供的基準點及待測點高程值，以及步驟3得到的測距三角高程測量樣 本數(shù)據(jù)，按照如下公式求解各組基準方向及待測方向大氣垂直折光系數(shù)k值： k值計算公式如下： k=l-[(h_S斜XSina-I+L)2lV(SflXcosa)2] (1) 上式中：h為已知高差值，SffS斜邊，a為垂直角，I為儀器高，L為標高，R為參考橢 球曲率半徑； 對所計算的大氣垂直折光系數(shù)采用小波進行降噪處理，或者在回歸方程參數(shù)估計過程 中采用整體最小二乘方法進行參數(shù)估計，大氣垂直折光系數(shù)方差mk2估算公式如下：公式中％2、111;32、1]1 32、1]112、1]^2分別為對應(yīng)的高差11、斜距8、垂直角（1、儀器高1、標高1^的 方差； 用待測點連續(xù)觀測進行計算時，短期內(nèi)變形點如果發(fā)生變形，則在觀測起、止時間分別 測定待測點高程，通過時間內(nèi)插求出指定時刻的變形點高程； 步驟5 :確定基準方向與待測方向大氣垂直折光系數(shù)的相關(guān)關(guān)系及折光系數(shù)方差估計 在步驟4確定的大氣垂直折光系數(shù)k及其方差基礎(chǔ)上，建立起基準方向與待測方向大 氣垂直折光系數(shù)的相關(guān)關(guān)系模型；兩者相關(guān)性建立有兩種方法： 方法一：利用回歸方程建立基準方向與各個待測方向相關(guān)關(guān)系； 方法二：結(jié)合當?shù)亟貧鈱訙囟忍荻确植继攸c，以方位、高度角要素確定任意方向待測 點大氣垂直折光系數(shù)計算模型； 基于步驟4所計算的大氣垂直折光系數(shù)k，利用回歸方程建立基準方向與各個待測方 向的相關(guān)關(guān)系；首先通過繪制散點圖，確定回歸方程選配線型，然后分析基準方向與各個待 測方向大氣垂直折光系數(shù)的相關(guān)性，根據(jù)項目精度要求進行相關(guān)性滿足要求的待測方向篩 選，篩選的原則是精度要求越尚則對相關(guān)性要求越尚；通過相關(guān)性檢驗后，建立基準方向與 各個待測方向折光系數(shù)的回歸方程，并進行回歸方程參數(shù)的計算及折光系數(shù)方差的估算； 如果觀測點較多，不便于逐點確定，則按照方法二，以方位、高度角要素確定任意方向 待測點大氣垂直折光系數(shù)計算模型； 步驟6 :單向測距三角高程的確定 步驟5確定出了基準方向與待測方向的相關(guān)關(guān)系，每次測量過程中按照如下公式確定 基準方向大氣垂直折光系數(shù)： KH=I- [ (h-SftXSina-I+L) 2R/ (SftXcosa)2] (6) 每次監(jiān)測過程中，通過觀測出基準方向斜距Sfl、垂直角a，儀器高I和標高L，計算出 大氣垂直折光系數(shù)， 將計算出的系數(shù)KH1R入下式： KB1=a+bKH, (7) 每次測量過程中，通過測出KH1，就可以求出KB1，將KB1R入下式，確定出各個方向的修 正后三角高差值： Ii1=S斜XSinaJI1-LJ(I-KB1)X(S斜XCosaJ2/2R (8) 步驟7 :單向測距三角高程網(wǎng)的確權(quán)及平差 通過兩個或者多個測站對待測點進行測量，能夠形成附合或者閉合路線，則依據(jù)高程 閉合差進一步修正大氣垂直折光系數(shù)。計算過程如下： 設(shè)測量兩個基準點至待測點Bl的高差分別為匕和h2，兩個基準點高程為氏和H2，則存 在如下關(guān)系： w=H1+h1_h2_H2 (9) 式中的《就是閉合差，理論上《 = 0,然后將《按照距離確權(quán)分配到高差hJPh2上， 再將這個數(shù)值再代回式（1)進行k值迭代計算； 然后建立高差觀測值間接平差模型，確定各個高差的最優(yōu)估計值，模型如下：V為高差觀測值改正數(shù)；B為平差模型的系數(shù)矩陣；i為高程未知參數(shù)；-f?為平差模型 的常數(shù)項；由此模型確定高程參數(shù)f. .， 其中尚程平差按照測距二角尚程方差進行確權(quán)；2. 如權(quán)利要求1所述的單向精密測距三角高程測量方法，其特征在于，步驟1中所述的 復(fù)測周期指由于地質(zhì)運動以及工程施工等因素影響，可能會影響到測量基準點的穩(wěn)定性， 需要定期進行測量控制網(wǎng)測量，以便及時發(fā)現(xiàn)基準點的變形，并對發(fā)生變形的基準點賦予 新的測量成果；這里所說的一個復(fù)測周期就是指重復(fù)測量經(jīng)歷的時間間隔。3. 如權(quán)利要求1所述的單向精密測距三角高程測量方法，其特征在于，所述步驟5中， 相關(guān)性確定方法具體是以最常用的線性回歸方程來實現(xiàn)，具體如下： 首先，求回歸線的前提是變量待測點大氣垂直折光系數(shù)KB與基準方向大氣垂直折光 系數(shù)KH必須存在線性相關(guān)，線性相關(guān)的指標是相關(guān)系數(shù)P:KB=KHP+e(4) 當有效KB大于2個，需要進行參數(shù)最優(yōu)估計； 根據(jù)最小二乘原理，直接給出參數(shù)估值最小二乘求解公式： 0 = (KHtPKH) 1KHtPKB(5) 解法方程組得：其中：@為待測方向大氣垂直折光系數(shù)平均值，/?為待測方向大氣垂直折光系數(shù) 計算值；R2越大，即越接近于1，則模型擬合效果越好，方程的偏離度越?。? 最后，評定其方差： 設(shè)殘差值為V，則： V=腳-KB(8) 待測方向折光系數(shù)KB的方差估計值〇2為：4.如權(quán)利要求1所述的單向精密測距三角高程測量方法，其特征在于，所述步驟7中， 依據(jù)測距三角高程方差進行確權(quán)的方法如下： 單向測距三角高程方差估計公式為：公式中氣-、ms2、ma2、Wi2、In1' 1?2分別為對應(yīng)的高差h、斜距s、垂直角a、折光系數(shù)k、 儀器高I及標高L的方差值，其中ms2、ma2a/是2方差采用標稱或估算精度計算，<直接采 用待測方向折光系數(shù)KB的方差估計值<進行計算，=Oi2 ; 設(shè)定單位權(quán)中誤差為〇c，確定各個測段三角高程的權(quán)值為：
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種單向精密測距三角高程測量方法，主要解決測距三角高程測量中大氣垂直折光系數(shù)的確定，以及測距三角高程網(wǎng)平差中的確權(quán)問題。主要包括：基準點及待測點的布設(shè)及其高程確定，用于折光系數(shù)相關(guān)關(guān)系確定的樣本數(shù)據(jù)獲取，各觀測方向折光系數(shù)的計算，各方向折光系數(shù)相關(guān)關(guān)系的確定及其方差估計，單向測距三角高程的計算，以及單向測距三角高程網(wǎng)的確權(quán)及平差。本發(fā)明適于實施重復(fù)及高危環(huán)境下的高程測量工作，可解決不具備雙向觀測條件項目的高程獲取問題，或者通過確定折光系數(shù)差提高三角高程測量精度的項目，或者為節(jié)約成本而采用單向代替雙向三角高程測量的項目。
【IPC分類】G01C5/00
【公開號】CN105043342
【申請?zhí)枴緾N201510385884
【發(fā)明人】李祖鋒
【申請人】中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月3日