二、基本概念概述
（一）三角高程测量定义
三角高程测量（trigonometric leveling），通过观测两点间的水平距离和天顶距（或高度角）求定两点间高差的方法。它观测方法简单，不受地形条件限制，是测定大地控制点高程的基本方法。
（二）三角高程测量基本原理
随着科学技术的高速发展，测量设备也不断换代更新。全站仪现已普遍用于控制测量、地形测量及工程测量中，并以其简捷的测量手段，高速的电脑计算和精确的边长测量，被广大测绘人员所钟爱。
图2.1三角高程测量原理图
三角高程测量的基本原理如图2.1，A、B为地面上两点，自A点观测B点的竖直角为α1.2，S0为两点间水平距离，i1为A点仪器高，i2为B点觇标高，则A、B两点间高差为h1.2?S0tan?1.2?i1?i2，上式是假设地球表面为一平面，观测视线为直线条件推导出来的。在大地测量中，因边长较长，必须顾及地球弯曲差和大气垂直折光的影响。为了提高三角高程测量的精度，通常采取对向观测竖直角，推求两点间高差，以减弱大气垂直折光的影响。
（三）全站仪三角高程测量的技术指标
随着全站仪在工程测量中的广泛使用，全站仪三角高程测量也得到广泛的应用。新颁布的《工程测量规范》对其主要技术要求作了具体规定，见下表2.1。
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表2.1全站仪三角高程测量的技术指标 测回数 等级 仪器 三丝法 中丝法 指标差较差(″) 竖直角较差(″) 对向观测高差较差(mm) ?40D 附合或环形闭合差（mm） ?20?D 四等 DJ2 3 ??7 ??7 五等 DJ2 1 2 ??10 ??10 ?60D ?30?D 传统的几何水准测量在坡度较大的地区难以实施，由于测站太多，精度很难保证。利用三角高程测量时，由于大气折光误差、垂直角观测误差以及丈量仪器仪器高和目标高的误差影像，精度很难有显著的提高。理论和实践表明，当距离小于400m时，大气折光的影像不是主要的。因此只要采取一定的观测措施，达到毫米级的精度是可能的。
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三、测量精度分析
（一）测量精度分析
根据三角高程测量中误差计算公式，可计算每测段高差中误差及归算为每千米路线的高差中误差。如果垂直作业按平地、丘陵和山地的平均值，取为??5?；垂直角观测采用DJ2级全站仪观测；取m??3.5??；边长测量中误差按全站仪测距精度
ms?2mm?2ppm*s计算；大气垂直折光系数中误差取mk??0.5，mi、mv均按?8mm计算。可以看出仪器高与觇标高的量取误差较大，影响了整个三角高程的测量精度，若加大测段边长，可相对减小仪器高与觇标高的量取误差。因此，全站仪三角高程测量，测段边长在500~800米间，其高差测量精度较好，可代替精度较低的水准测量。如城市工程水准测量、线路水准测量等。
表4.1 全站仪三角高程精度表
? 1° 10° 20° 三等水准限差 四等水准限差 项目m（mm）S(m) 50 100 300 500 700 1000 2000 2mh 2.91 3.15 4.99 7.42 10.01 14.00 27.57 2mh 3.48 3.41 5.19 7.55 10.09 14.01 27.40 2mh 3.86 4.09 5.73 7.92 10.31 14.05 26.92 12Dmm 2.68 3.79 6.57 8.49 10.04 12.00 16.97 20Dmm 4.47 6.32 10.95 14.14 16.73 20.00 28.28 标称精度通常是指仪器核心部件的设计加工精度和标准观测精度，只有在理想的环境条件下才有可能实现。
（二）误差方法的共同点
在上述介绍的两种全站仪三角高程测量方法中，无论是对向观测法还是中间法观测，观测高差中误差均随着竖直角和观测距离的增大而增大。这说明在三角高程的高差测量中，应尽量控制竖直角和观测距离在一定范围内。其次，当视线距离较小时，仪器高和棱镜高量测误差是全站仪三角高程的主要误差。
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（三）提高精度的措施
（1）影响高差测量精度主要是竖直角观测误差、测距误差、仪器高与棱镜高量测误差，其中竖直角观测误差较之其他两项的影响要大的多。故竖直角的测定误差是全站仪三角高程测量的主要误差，所以在观测中应采取适当的措施提高竖直角的观测精度。
（2）若要再次提高三角高程测量精度，只有提高垂直角观测精度，减小仪器高与觇标高的量取误差，才能有效地提高三角高程测量精度。
（3）在平坦地区，视线离地表的高度基本一致，其上各点处的温度大致相同，气象代表性误差较小，故在平坦地区进行测距作业时既不必选择气温梯度逆转时刻，也不需按上段介绍的大气模型进行修正。在丘陵山区和高山地区，要想真正实现精密全站仪的标称测距精度，除了应选择最佳观测时间或按大气模型进行气象代表性误差的修正之 外，还需定期对仪器(包括温度计、气压表) 进行检验、校正，并正确地测量气象参数。
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