全站仪三角高程的精度控制

全站仪三角高程的精度控制
摘要全站仪三角高程测量方便快捷,理论上可以代替三四等水准测量,但影响全站仪三角高程测量精度的因素远比水准测量的要多,容易出现差错产生隐患,如何在三角高程测量中保证精度,以满足施工对测量精度的要求,本文对此进行比较全面深入的分析,介绍了影响三角高程测量精度的主要因素,并提出保证精度的方法。

关键词三角高程测量; 精度控制;应用
1 三角高程测量的精度分析
根据误差传播定律可以得出三角高程测量的高差精度评定公式:
mh=±√(mssina)2+(Smacosa/ρ)2+(Ssina )4 m2k /4R2+m2i+m2v(1)
由于一般施工测量中的测距边边长较短,第三项大气折光系统测量误差的影响相对较小,可忽略不计。

根据普遍的仪器装备水平,现假设测角中误差为±3″,测距中误差为±(5+5ppm),仪器高和棱镜高的丈量误差为±2mm,以不同的距离和垂直角推算出各主要因素对高差中误差的影响如下表:
从表1我们可以看出:
1)距离越长,垂直角越大,高差中误差就越大;
2)在测距精度和仪器高、棱镜高的丈量精度有保证的前提下,测角中误差是高差中误差的主要影响因素,并且影响随距离的加长而增大;
3)测距中误差对高差中误差的影响随距离的加长和垂直角增大而增大;
4)仪器高和棱镜高的丈量误差有多大对高差中误差的影响就有多大;
5)全站仪三角高程测量单站测量精度远低于水准仪的单站测量精度。

2 保证三角高程测量精度的方法
针对以上几点,可用以下方法来进行三角高程测量精度控制:
1)虽然相对普通水准测量,三角高程测量的主要优势在于:一站就可以进行长距离的,高差相差较大的高程测量,但是为了保证测量精度,还是应该限制每站测量的距离,并应选取垂直角较小的高程控制路线。

2)施测应尽量提高垂直角的测角精度,影响测角精度的主要因素是照准误差。

提高照准精度的主要措施就是使用觇牌,在成像稳定、清晰的合适时间段进行观测,并控制测量距离。

另外,在一般放样工作中,很少进行盘左盘右的测量。

在这种情况下,仪器指标差就成了影响测角精度的一个最重要因素,因此在一般放样中一定先要将仪器指标差尽量校正至0并定期进行检查,重要的施工放样应该进行盘左盘右的测量并使用觇牌。

3)测距中误差对高差中误差的影响随距离的加长而增大,主要是因为测距中误差随距离的加长而增大。

测距误差是一个不可忽视的因素,以前就是因为测距精度太低,而影响三角高程测量的应用。

虽然如今全站仪有高精度的测距能力,但施测时还是应该注意保证测距精度,因为测距误差除了受仪器本身的测距精度影响外,还受很多因素的影响,其中仪器的对中误差和觇点的对中误差是其重要的来源,尤其在一般放样工作中大都使用不带支撑杆的对中杆,前视人员扶持不稳或者圆水准气泡不准,测距误差是很可能会达到±10mm以上的。

以30°垂直角为例,测距误差有多大对高差中误差的影响就有测距误差的一半。

因此,应定期校检仪器的对中器和对中杆的圆水准气泡,并尽量使用支撑杆。

同时,天气因素也是引起测距误差的重要原因,应尽量避免在雨雾天进行施测。

4)对于仪器高和棱镜高的丈量,在《水电水利工程施工测量规范》中提出了两种有效的测量方法,但是以水准仪配合测量仪器高的方法很繁琐,而且对于三角架安置棱镜高的测定就不太适用了。

对于平面控制网和高程控制网同时建立的情况,就必须找出更合适的方法。

可以采取短水平尺量取仪器高和棱镜(觇牌)高的方法(控制点与仪器中心标志处水平距离只差约10cm比较容易控制)。

在用“三联脚架法”测量时,可以采取只量仪器(棱镜)支座以上的高度。

解决仪器高和棱镜高的丈量误差的最好方法是采用隔点设站法使用同一根对中杆或使用两根对中杆如水准测量一样采取偶数站法,既不必量仪器高也不必量棱镜(觇牌)高。

5)在一般放样工作中,使用与前视距离和高差相差不大的后视高程点反推仪器中心高程,以测站点为基准量测仪器高只作为一个校核条件,这样可避免量测仪器高和棱镜高的误差,并可减少仪器指标差和大气折光的影响。

放样时不能进行往返测,尤其应该注意地球曲率和大气折光对高差的改正。

机电及金属结构安装等对相对精度要求较高,因全站仪三角高程测量单站测量精度远低于水准仪的单站测量精度,达不到精度要求,故此类部位的高程控制还是应该使用水准仪进行测量。

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。