用全站仪进行高程测量方法的探讨

用全站仪进行高程测量方法的探讨
【摘要】：全站仪高程测量在施工中运用的越来越多，文章中通过在南通通启高架对全站仪测量高程和水准仪高程测量进行对比，了解了全站仪高程测量的简单快速。

【关键词】：全站仪、三角高程
在现有公路工程施工中，高程测量传统方法是水准测量、三角高程测量。

两种方法各有利弊，水准测量是一种直接测量高程的方法，测量高差的精度较高，但受地形的影响大，转站多，施测速度慢。

随着全站仪在公路施工广泛普及应用，用全站仪测量高程越来越受到施工测量人员的青睐。

现就全站仪测量高程的几种方法结合施工过程中的实践，探讨一下。

一、利用三角高程测量：
高程基准面
图中：
D ：为A、B两点间的水平距离
а：为A点观测B点时的垂直角
i 为测站点的仪器高
t ：为棱镜高
Ha：为A点高程
Hb：为B点高程
V ：为全站仪望远镜和棱镜之间的高差（V=D×tgа）
传统方法步骤：
在已知高程点A点架设仪器，量取仪器高i、棱镜高t，输入全站仪。

测得AB之间的平距D，则Hb高程为：
Hb=Ha＋D×tgа＋i－t①
此方法以水平面为基准面，只有当A、B两点的距离较近时，测量质量才比较准确，当距离远时还必须要考虑到地球曲率、大气折光对距离的影响。

在人员量取仪器高、棱镜高时，量取数据误差大、精度不高，影响测量精度的误差来源比较多。

而且传统方法进行高程测量，仪器必须架设在已知高程的点位上，必须量取仪器高、棱镜高。

对待测点如果不通视的无法施测，有一定的局限性。

二、利用新方法高程测量
南通通启高架A2标，虽地势较平坦，但一些GPS高程控制点离路线较远，且要把水准高程引点与已建好的墩柱或是桥面，一般采用水准仪与大的钢圈尺进行配合测量，钢尺的伸缩系数及风力使钢尺摆动的影响，测量得到的高程数据有一定的误差是不可避免的。

现利用全站仪进行高程测量，基本原理：
Ha=Ho＋D1×tgа1＋i－t②
Hb=Ho＋D1×tgа2＋i－t③
把全站仪架设在任意点Ho，把棱镜跟踪杆的高度定死后架设在已知高程水准点A之上。

根据三角高程的基本原理：全站仪的视线高为：
W=Ha＋t－D1×tgа1=Ho+i
再把棱镜杆架设到未知高程点B，由于仪器架设完毕后i值不变。

棱镜杆架设到B点后不改变高度，t值也不变。

Hb=Ho＋D2×tgа2＋i－t ④
= Ha－D1×tgа1－i＋t + D2×tgа2+i－t
= Ha－D1×tgа1 ＋D2×tgа2
所以Hb= Ha－D1×tgа1＋D2×tgа2 ⑤
由此可知Ho对B点高程没有关系，影响B点高程测量精度的只有D1、D2和а1、а2及棱镜头的瞄准误差。

全站仪的测距精度可达到Md=±1.33，距离不会有问题。

考虑地球曲率对距离的影响，全站仪曲率改正设为：0.142。

在瞄准目标时，我们在棱镜头的砧板上，贴上2mm宽黑色反光条，在对准A点时与B点时瞄准同一个位置，抵消跟踪杆的高差，在天气晴好时，前后视距距离可以达300—800m 。

测量步骤：
⑴、仪器架设在任一点，和已知高程点通视，观测瞄准棱镜头横向刻画线，
并测距显示高差：
V1=D1×tgа1（全站仪直接显示读数，保留“+”、“－”号）
⑵、将棱镜杆架设到待测高程点位，测得：
V2=D2×tgа2（全站仪直接显示读数，保留“+”、“－”号）
⑶、算得待测点高程：Hb=Ha－V1+ V2
⑷、移动棱镜杆测得其它待测点V2，计算出高程。

另外可计算出仪器视线高W
W=Ha－V1
三、将数据W输入坐标测量的测站高程，进入坐标测量界面，则测得的高程将直接显示在坐标测量的Z值中，移动跟踪杆得到待测各点的高程数据。

四、现以南通通启高架A2标项目水准点复测的一部分数据，来对比水准仪和全站仪两种方法测量结果与过程。

QG5点到QG6点的直线距离570米，高差0.31。

利用全站仪测量3站闭和到QG6点，利用水准仪则转12次转站。

1 V1=0.11
2 V2=-0.042 QG5
4.345
加密点 V1=－0.064 V2=0.043 4.191
加密点 V1=0.162 V2=-0.098 4.298
QG6：4.035 4.038
闭和差：f=4.038-4.035=0.003m ≤12√L满足三等水准测量要求.
2、用水准仪测量
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全站仪测量高程在路基施工、高墩大桥、以及基层摊铺作业施工中，可以快速准确的测得高程数据，使得测设作业的速度大大提高，而且减少了水准测量因转站多和高差过大，以及大风等恶劣条件下引起的误差，大大降低施工测量工作量与工作强度。

综上所述，全站仪测高程比传统的三角高程方法精度更高，减少了测量过程中的误差来源，整个过程不必用刚尺量取仪器高，棱镜高。

在实际测量过程中，还可以根据实际的地势条件，改变棱镜高，在计算过程中调整t的值即可计算出测点高程。

【参考文献】
1.聂让：高等级公路控制测量.2001{10}
2.聂让许金良邓云潮公路施工测量手册.2000{9}。