王泽群 李国强
黄河水利委员会西峰水文水资源勘测局 甘肃省庆阳市西峰区 745000
摘要：水文测量是一项关乎社会经济发展的重要工作，但由于测量工作往往在山区进行，会受到山区地形、地势等因素影响，导致测量速度较慢，工作效率较低。随着科学技术的不断进步与发展，水文测量中所应用的技术及方式也更加先进，有研究和相关实践表明，将电磁波测距应用于水文测量中，能够大大降低测量人员的工作强度，提高工作效率，基于此，本文重点探究电磁波测距和三角高程测量在水文测量中的具体应用，进一步分析其测量精度，以供参考。
关键字：电磁波测距；三角高程测量；水文测量；应用
在水文测量中，水准测量是最重要的工作内容，利用水平视线来进行几何水准测量，需要大量的测量仪器与设备，不仅工作强度大，工作效率也较为低下。加上当今时代水文站网的不断发展，站点逐渐增多，使得水准测量工作日渐繁重，对此，相关单位及工作人员需要不断提高自身专业知识与技能水平的掌握程度，大力学习先进技术与设备使用，以期能够逐步降低工作强度，提高工作效率。
一、电磁波测距仪的工作原理
近年来，电磁波测距在诸多测量工作中应用广泛，像是城市规划测量、建筑测量等，测距仪精度也受到社会各界的关注。根据电磁波载波的不同，测距仪主要分为微波测距仪和光电测距仪两种，而根据电磁波传播方式的不同，光电测距仪又可以分为相位式、脉冲式、脉冲-相位比较法三种，且就目前的电磁波测距仪测量精度而言，能够提高到1公分上下，基本上能够满足当下大部分需要精密测距的测量要求。其中，脉冲-相位比较法是最新的测距技术，具有测程远、测距精度较高的应用优势，也是近几年众多研究专家与学者眼中的宠儿，但与此同时，该测距仪也存在生产成本较高，技术难度较大的不足，实际应用仍十分受限。因此，现阶段应用较广的还是相位式测距法。
电磁波测距仪的应用优势主要有以下几点：第一，与传统测距方法相比，使用更为便捷，测量人员不需要放置棱镜便可以直接测得测点信息，使得测量工作环境更加安全，工作强度也大大降低；第二，由于不需要专人放置棱镜，测距速度较传统测距方式有了显著提升，一般只需要1到2秒的时间就可以完成，这对工作效率的提升十分有助益。
二、三角高程测量的工作原理
三角高程测量主要是通过观测两点间的高度角与水平距离来求得两点间高差，该测量方式的应用优势在于观测方法简单，不会过多受到地形条件的限制，因此，该测量方式是目前测量工作中测定大地控制点高程的基本方法。关于三角高程测量的基本原理是：在明确垂直角与两点之间的水平距离和倾斜距离之后，采用基础计算方法——三角法来计算点之间的高程差。调查发现，现实中有很多测量单位会利用光电测距仪进行三角高程测量，这种间接测量的方式也被称为EDM三角高程测量，因为在很多时候直接测量会耗费大量人力及时间，也不太符合实际情况，像是在粗糙、不平坦的地形条件下开展测量工作，间接测量比直接测量更加适合。因此在实际开展水文测量工作中，电磁波测距三角高程测量的应用范围更广，应用效果也更好。
三角高程测量在科技不断发展的今天，应用范围越来越广，引起了国内外相关行业从业人士的关注，尤其是在测边网及边角网中作为点位高程确定，将其与传统二维控制网相结合，测量效果更佳。受到大气垂直折光影响，在实际测量中，应该采取科学措施以遵循影响规律，减弱折光所引起的系统反差。据相关研究资料显示，折光系数在视线水平地越过地面时为负值，在视线水平通过水面上方时为正值，因此，利用对称组合的观测法能够将高程传递到对岸，以实现与二等水准测量相近的测量精度。
三、电磁波测距三角高程测量在水文测量中的应用
关于电磁波测距三角高程测量的工作原理，主要是将电磁波作为载波测距信号，利用电磁波在待测两点上往返传播的时间或光波相位得出距离，这种测量方式不仅具有速度较快的优点，测距精度也较高，对于测量距离较远的测量条件也十分适合，像是激光测距的测程最短几米，最长能够达到几十千米。
该测量方式能够通过观测测站点到照准点的竖直角，利用电磁波直接测取两点之间的距离，然后根据平面三角公式来计算两点之间的高差，从而推求出待定高程。如下图1所示，我们可以将全站仪安置在A点，将竖点标杆安置在B点，将量取仪器的高度设为i，标杆长度设为V，照准杆顶测得竖直角为a，斜距为S，得出A、B两点之间的高差h。
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在实际水文测量工作中，误差的存在不可避免，其中会影响到三角高程测量精度的主要有大气折光、距离测量误差、竖直角测量误差、量取仪器高度与棱镜高度误差等，因此，测量人员需要充分考虑这些影响因素，结合实际测量情况采取相应措施，以提高测量精度。例如，采用三角高程测量方式来计算高差，我们可以假定水平面就是地球表面，直线就是视线，这样就可以直接用水平面来代替大地水准面，这样两点间距离越远，地球曲率对高程的影响也就越大。为减小地球曲率对高差的影响，不同测量距离计算高程误差可以采用以下公式：，其中R为地球的曲率半径，D为两点之间的距离。参照《水文测量规范》中对水准测量仪器站观测高差的相关规定，三等水准测量中丝读数法黑红面所测高差不超过3毫米，因此，根据水平面代替水准面的高程误差表（见表1），视距D不应该超过200米。
表1水平面代替水准面的高程误差表
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电磁波三等高程测量与传统水文测量方式相比，工作效率提升显著，在人力、物力、资金等方面均能起到强有力助益，能够大大节省工作成本，尤其适合在山区等高差较大、测量条件较差的地区。
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