悬高测量及其改进

悬高测量及其改进

郭宗河

摘要介绍了悬高测量的基本原理,并针对其在实际应用中存在的问题,提出了一种改进方法。

关键词全站仪; 悬高测量; 应用; 改进

中国图书资料分类号P204

The Basic Principle and Improvement of REM

Guo Zonghe

(Qingdao Institute of Architecture and Engineering, Qingdao, 266033)

Abstract This paper introduces the basic principle and application of REM. Then an improved method is given

Key words Total-station instruments; REM; Application; Improvement

全站型电子速测仪(简称全站仪)集光电测距仪、电子经纬仪和微处理机于一体,不仅能同时自动测角、测距,而且精度高、速度快,尤其是它提供的一些特殊测量功能如对边测量(RDM)、悬高测量(REM)、三维导线测量、放样测量等,给测量工作带来了极大的方便。但要想充分发挥全站仪的功能,除了要掌握上述测量功能的基本原理外,还应在此基础上加以灵活运用。在此,笔者谈一谈悬高测量的原理和应用,并对其加以改进,以期更好地用于实际测量工作。

1 测量原理和应用

所谓悬高测量,就是测定空中某点距地面的高度。全仪进行悬高测量的工作原理如图1所示。首先把反射棱镜设立在欲测目标点B的天底B'点(即过目标点B的铅垂线与地面的交点),输入反射棱镜高v;然后照准反射棱镜进行距离测量,再转动望远镜照准目标点B,便能实时显示出目标点B至地面的高度H。

图1 悬高测量示意图

显示的目标高度H,由全站仪自身内存的计算程序按下式计算而得:

H=S cosα

1tgα

2

-Ssinα

1

+v(1)

式中,S为全站仪至反射棱镜的斜距;α1和α2分别为反射棱镜和目标点的竖直角。

由此可见,悬高测量的原理很简单,观测起来也很便捷。利用全站仪提供的该项特殊功能,可方便地用于测定悬空线路、桥梁以及高大建筑物、构筑物的高度。

值得注意的是,要想利用悬高测量功能测出目标点的正确高度,必须将反射棱镜恰好安置在被测目标点的天底,否则测出的结果将是不正确的(如图2所示)。

图2 棱镜不在目标的天底

在实际工作中,要将反射棱镜恰好安置在被测目标的天底,仅靠目估是不容易实现的,尤其当目标点离地面较高时。为此,需先投点再进行悬高测量。

2 改进方法

在实际工作中,我们除遇到上述情况外,经常还会遇到这样的情况,即无法得到被测目标点的天底(如塔式建筑物、构筑物)或投影处无法安置反射棱镜(如悬空线路跨水塘)。此时,该如何进行悬高测量呢?下面就介绍一种改进方法。

如图3,欲测定一塔式建(构)筑物的高度,可在远离目标的A点处安置全站仪,在AC方向线上适当位置B点安置反射棱镜,观测A、B两点间的平距D AB和高差

h

AB

;同时转动望远镜观测至塔顶C点的竖直角α1。然后再将反射棱镜立于塔基D 点,测定A、D两点间的高差h AD。接着将仪器安置于B点,观测至塔顶C的竖直角α2,即可求得目标高度H=H1+H2。

图3 目标天底无法安置棱镜

A、D两点的高差h

已测得,量取A点的仪器高i1后,则不难求得H2=i1-h AD。

AD

下面,我们来推导H1的计算公式。

从图3可知

B'M=h

+i2-i1(2)

AB

式中,i2为B点的仪器高。

在直角三角形B'MN中,不难看出

MN=B'M ctgα

=(h AB+i2-i1)ctgα2(3)

2

从而有

A'N=D

-MN=D AB-(h AB+i2-i1)ctgα2(4)

AB

在三角形A'NC中,利用正弦定理可得

(5)

所以有

(6)

上述的计算过程可通过编程存入全站仪的磁卡中,使用时可实时地显示出被测目标的高度。上述的计算公式虽然是针对图3推导出来的,但却具有普遍性,由于篇幅所限此处不一一推证。综上所述,全站仪的普及使用,的确给我们的测量工作带来极大的方便,但在实际工作中,对全站仪提供的一些功能不能盲目地使用,否则将不会得到正确的结果。同时,要结合自己的具体工作,不断地对全站仪的功能进行开发,才能更好地发挥全站仪的先进功能。

3 结束语

作者简介:郭宗河31岁、硕士、青岛建筑工程学院讲师,山东省测绘教育委员会委员。从事测量学的教学工作,主编出版《房地产测量学》,在《测绘工程》、《测绘通报》等刊物发表“一种较为有效的抗差估计”、“起始数据误差(粗差)对抗差估计的影响研究”等多篇论文。

地址:青岛市抚顺路11号; 邮编: 266033

作者单位：青岛建工学院

参考文献

1 刘克平．高压电力线高度的测定及其精度分析．测量员,1996(6)

2 董世远．利用全站仪对向观测进行悬高测量．工程勘察,1997(5)