全站仪对向观测法三角高程在高速公路施工测量中的研究与应用

全站仪对向观测法三角高程在高速公路施工测量中的研究与

应用

【摘要】全站仪三角高程测量可以不受地形限制，在地形起伏大的山区，无论是建立高程测量控制网或是日常施工测量放样，全站仪三角高程都具有几何水准测量无可比拟的优越性。本文从三角高程测量原理这一方面展开，根据误差传播定律，对三角高程测量误差来源及其测量精度进行分析，阐述在一定范围内合理利用全站仪对向观测三角高程测量，可以达到三、四等几何水准测量的要求，并能将其良好的运用于高速公路施工测量的工程实践中。

【关键词】全站仪；对向观测法；三角高程；高速公路；研究与应用

由于传统的几何水准测量确定地面点的高程精度高，已普遍应用于土木工程测量实践有一个多世纪之久，但随着高精度的全站仪的普及应用，在越来越多的工程实践中，全站仪已经展现出其测量的高精度性与便捷快速性。尤其在地形起伏较大的山区，几何水准测量受到限制，使用全站仪三角高程测量，可以节省大量时间，提高作业效率，具有极强的可行性与优越性。全站仪进行三角高程测量时有单向观测、对向观测、中间点观测法等不同方法，不同的观测方法可以满足不同的高程测量的精度要求，本文从笔者在高速公路施工测量方面的日常工作出发，阐述全站仪对向观测法三角高程在高速公路施工测量中的研究与应用。

图1 全站仪三角高程测量原理图

2．全站仪对向观测法三角高程的原理

全站仪对向观测法三角高程需要进行往返观测，全站仪单向三角高程测量如图1所示，其中A点为已知高程点，B点为待测高程点，欲在A、B两点之间采用三角高程测量的方法测定高差，在A点安置全站仪，测量其仪器高，在B点安置棱镜，测量其棱镜高为，由A 点的仪器测量A、B两点间的斜距S与A至B点的垂直角。一般地，如果A、B两点距离较远时，必须考虑地球曲率和大气折光对其所测高差的影响，根据图1中A、B两点间的几何关系可得其两者间高差计算公式为：

4．全站仪对向观测法三角高程与二等、三等及四等水准测量闭合差比较论证

《工程测量规范》（GB50026-2007）中对二等、三等及四等水准测量的闭合差作出了规定，若以平地为测区对象，则三等水准闭合差为，四等水准闭合差为（各个闭合差的单位为mm，各个闭合差中的为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位为km）。

为了对全站仪对向观测法三角高程的精度进行论证分析，本文以笔者在日常工程施工测量中常用的徕卡TS06全站仪为例（标称精度中测角精度为，测距精度为，取仪器到待测点间的距离为1km计算，则，，而仪器高与棱镜高的量取误差按照人们日常经验选取。极限误差按照2倍的中误差计算，与三等及四等水准测量的闭合差进行比较分析，其计算数据如表1所示.

表1 全站仪对向观测法三角高程极限误差与三、四等水准闭合差的对比表

由表1可知，在垂直角小于30°与测量距离控制在1000m的条件下，采用全站仪进行对向观测，其获得的高差值的精度完全能达到四等水准的闭合差要求；在垂直角小于30°并且

测量距离控制在200m~600m的条件下，采用全站仪进行对向观测，其获得的高差值的精度

完全能达到三等水准的闭合差要求。

5．全站仪对向观测法三角高程在工程实际中的应用

为了论证全站仪对向观测法三角高程的精度可行性，笔者将此方法应用于某高速公路前

期的高程测量控制网测设之中，根据《工程测量规范》（GB50026-2007）中电磁波测距三角

高程观测的技术要求，若按四等高程导线，垂直角观测主要技术要求为仪器精度需要2″级，

往返观测3测回，指标差较差与测回较差小于或等于7″，边长测量主要技术要求为仪器精度

需要10mm级，对向观测高差较差为。

表2 全站仪对向观测法三角高程记录表（往测/直觇）

结论

（1）使用全站仪对向观测法三角高程测量时，在仪器高与棱镜高的量取方面，尽量作

多次精细认真的测量，并取多次测量结果的平均值作为最终的高度值。往返观测时应以同一

棱镜作为目标为宜，以便有效的规避棱镜高的量取误差。

（2）在垂直角小于30°且测量距离小于1000m范围内，全站仪对向观测法三角高程可

替代四等水准进行高程控制网的建立与测设。在垂直角小于30°并且测量距离控制在

200m~600m的条件下，全站仪对向观测法三角高程可替代三等水准进行高程控制网的建立与测设。

（3）全站仪对向观测法三角高程的误差随着角度与测量距离的增加而增大，因此若要

获得较高精度的数值，应将测量距离与垂直角控制在一定的范围。

（4）高速公路中使用全站仪进行对向观测时，建议在晴天中午12点至下午2点时间段

内进行施测，以此可确保在进行高程控制网测设或日常的高程传递项目时，都能有较高精度。

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