全站仪进行高程测量的几个方法

全站仪进行高程测量的几个方法的探讨

王晓涛

摘要：全站仪在公路工程施工中的使用越来越普遍，利用全站仪测量高程，在施工中越来越受到关注。根据工程施工中的实践，总结出全站仪测量高程的几种方法，使全站仪三角高程测量精度进一步提高，提高了施测速度与准确性。

关键词：全站仪高程测量方法

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，对传统方法和新方法

探讨一下。

一、利用三角高程测量的传统方法：

D

V t

а

i hAB

HA HB

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－t ①

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。对要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

内蒙古二赛一级公路二合同段地处平原微丘，线路全长61.343km，地势平坦。一些GPS高程控制点离路线较远，最远的有1.4km，这些都加大水准点复测以及施工过程中的水准点加密的工作量。由于施工工期紧、测量人员有限，采用新的全站仪测量高程，提高了施测速度

及精度，满足了工程进度的需要。

基本原理：

Ha=Ho＋D1×tgа1＋i－t ②

Hb=Ho＋D1×tgа2＋i－t ③

D2 D1

a1 a2 t

Ha i

B Hb

O A

高程基准面

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＋i－t=Ho－D1×tgа1

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、现以内蒙二赛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。

GPS5点到GPS4点的直线距离1885.843，高差 16.382。

1、利用全站仪测量5站闭和到GPS4点，利用水准仪则转12次转站。

GPS5：V1=－4.676（243.747） V2=3.585（164.830） 1089.328

V1=－7.132（229.814） V2=0.541（198.933） 1097.589

V1=－0.688（245.972） V2=－0.337（160.008）1105.262

V1=1.743（191.000） V2=－2.999（138.501） 1105.613

V1=－3.073（186.503） V2=1.765 （126.535） 1100.871

GPS4：1105.710 1105.709

闭和差： f=1105.710-1105.709=0.001 m 满足四等水准测量要求.

2、用水准仪测量

测点标尺读数（m）高程（m）备注

GPS51089.328 后视前视

1 1325

2 4588 0666 1089.987

3 1766 0735 1093.840

4 2970 0968 1094.638

5 3274 0015 1097.593

6 4835 0179 1100.688

7 1465 0266 1105.257

8 1466 1049 1105.673

9 0521 1532 1105.607

10 0190 3360 1102.768

11 1985 2092 1100.866

12 3794 0540 1102.311

GPS41105.710 0394 1105.711

闭和差： f=1105.711-1105.709=0.002 m 满足四等水准测量要求.

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，以及大风天气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，全站仪新的方法测高程比传统的方法精度更高，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。同时在平原地区或是山岭地区，减少了高差过大，水准仪测量转站过多、塔尺立不直（5m塔尺拔出太多），读数造成的误差影响。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，在计算过程中减少调整的比值及可计

算出测点高程。