全站仪三角高程测量新方法探讨

全站仪三角高程测量新方法探讨
汪立军
（池州市城乡规划设计研究院安徽池州247000）
摘要：三角高程测量以其简便灵活、省时省力省资金、受地形条件限制较少的优势正在逐步代替一定范围内的水准测量工作。

以下根据实践经验提出了操作更加简便、精度更高、施工测量速度更快的高程测量新方法。

关键词：全站仪三角高程测量方法建议
全站仪三角高程测量是通过测定竖直角、距离和解算三角
形来确定地面点高程的测量方法。

传统的角度测量是利用光学经纬仪完成的，距离则是利用钢尺丈量确定的，不仅劳动强度大、效率低、精度差，而且在复杂地形条件下甚至无法开展工作，制约了三角高程测量的应用和发展。

随着科学技术的发展，全站仪（全站型电子速测仪）的研制与生产技术已十分成熟，现阶段，各生产单位已普遍应用全站仪进行外业测设工作，特别是全站仪能快速、准确地测定两点间的斜距、垂距和平距，为实现三角高程测量奠定了基础，提供了便利。

1三角高程测量的原理方法及公式
若在A点安置全站仪，在B点安置棱镜，分别量取仪器高i和棱镜高v，测得两点间斜距D与竖直角α以计算两点间的高差，称为光电测距三角高程测量。

A、B两点间的高差可按下式计算：
h
ab
=D*sinα+i－v
若仪器安置在已知高程点上，观测该点与待测高程点之间的高差称为直觇，反之称为反觇。

2三角高程测量的传统方法
如图1所示，设A，B为地面上高度不同的两点。

已知A 点高程H A，只要知道A点对B点的高差H AB，即可由H B=H A
+H
AB
得到B点的高程H B。

图1三角高程测量基本原理图
图中：D为A、B两点间的水平距离，α为在A点观测B点时的垂直角，i为测站点的仪器高，v为棱镜高，H A为A点高程，H B为B点高程。

设V为全站仪望远镜和棱镜之间的高差（即V=D tan a）。

首先我们假设A，B两点相距不太远，可以将水准面看成水准面，也不考虑大气折光的影响。

为了确定高差h AB，可在A点架设全站仪，在B点竖立棱镜杆，观测垂直角α，并量取仪器高i和棱镜高v，若A，B两点间的水平距离为D，则h AB=V +i－v
故H B=H A+D tan a+i－v（1）
这就是三角高程测量的基本公式，但它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。

因此，只有当A，B两点间的距离很短时，才比较准确。

当A，B两点距离较远时，就必须考虑地球弯曲差和大气折光的影响了。

这里不叙述如何进行球差和气差的改正，只就三角高程测量新方法的一般原理进行阐述。

我们从传统的三角高程测量方法中我们可以看出，它具备以下两个特点：a、全站仪必须架设在已知高程点上。

b、要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高。

3三角高程测量的新方法
如果我们能像安置水准仪一样将全站仪任意置点，而不是将它置在已知高程点上，同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理测出待测点的高程，那么施测的速度将会更快。

如下图2
，
图2三角高程测量示意图
假设B点的高程已知，A点的高程未知，这里要通过全站仪测定其待测点的高程。

首先由（1）式可知
H
A
=H
B
－D tan a－i+l．（2）上式除了D tan a（D tan a即h值）可以用仪器直接测出外，i、l都是未知的。

但有一点可以确定：即仪器一旦置好，i值也将不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定l值也固定不变。

从（2）可知
H
A
+i－l=H
B
－D tan a=W（3）基于上面的假设，由（3）式可知，H A+i－l在任一测站上也是固定不变的，而且可以计算出它的值W。

这一新方法的操作过程如下：①仪器安置于任一点，但所选点位要求能和已知高程点通视；②用仪器照准已知高程点，测出D tan a值，并算出W值（此时与仪器高程测定有关的数值如测站点高程、仪器高、棱镜高均为任一值，施测前不必设定）；③将仪器测站点高程重新设定为W，仪器高和棱镜高设
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檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪为0即可；④照准待测点测出其高程。

下面从理论上分析一下这种方法是否正确。

结合（1）、
（3）
H＇
B
=W+D＇tan a＇．（4）
H＇
B
为待测点的高程，W为测站中设定的测站点高程，D'
为测站点到待测点的水平距离，a'为测站点到待测点的观测
垂直角。

从（4）可知，不同待测点的高程随着测站点到其的水
平距离或观测垂直角的变化而改变。

将（3）代入（4）可知
H＇
B =H
A
+i－l+D＇tan a＇．（5）
按三角高程测量原理可知
H＇
B
=W+D＇tan a＇+i＇－l＇．（6）将（3）代入（6）可知
H＇
B =H
A
+i－l+D＇tan a＇+i＇－l＇．（7）
这里i'、l'为0，所以
H＇
B =H
A
+i－l+D＇tan a＇．（8）
由（5）、（8）可知，两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。

也就是说我们采取这种方法进行三角高程测量是正确的。

综上所述：将全站仪任一置点，同时不量取仪器高、棱镜高。

仍然可以测出待测点的高程。

测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了误差来源。

整个过程不必用钢尺量取仪器高、棱镜高，也就减少了这方面的误差。

同时需要指出的是，在实际测量中，棱镜高还可以根据实际情况改变，只要记录下相对于初值增大或减小的数值，就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。

4提高全站仪三角高程测量精度的建议
影响高差测量精度主要是竖直角观测误差、测距误差、仪器高与棱镜高量测误差，其中竖直角观测误差较之其他两项的影响要大得多。

故竖直角的测定误差是全站仪三角高程测量的主要误差，所以在观测中应采取适当的措施提高竖直角的观测精度。

在实际操作中通常应采取以下措施来减少各种误差对高差的影响：
（1）仪器要严格仔细整平，可以利用全站仪的自动补偿功能来消除整平误差的影响。

（2）前、后视均采用觇牌作为照准目标，因为照准误差将直接影响竖直角的观测精度，从而影响到高差测量的精度。

（3）大气折光的影响对高差精度的影响也较重要，一般全站仪在仪器参数设置中有三项选择，即不改正，K取0.14和K 取0.20，所以K值的确定应视测区的具体情况而定。

（4）量取仪器高和棱镜高时产生的误差直接影响高差值，因此量取仪器高和棱镜高时，应从三个方向各量取三个数值，取平均值作为仪器高和棱镜高。

5结束语
采用全站仪三角高程测量新方法测量两点间高差，可灵活选择安置仪器的位置，测站上仪器不需对中，不量仪器高，因而操作灵活、实用，尤其在山区受地形条件限制时能明显提高作业效率，节省测量时间并降低劳动强度。

在测量方法和测量精度上要比利用全站仪进行传统三角高程测量具有明显的优势，在一定范围内，其精度还可达到四等水准测量的要求，如果采用适当的方法使前后视目标高相等，甚至还可满足三等水准测量的精度要求。

此种方法特别适用于测点不便安置仪器的地方及山区的高程控制测量。

该方法为高程测量提供了一种快捷高效的施测方法。

GPS技术在工程测量中的应用
王小燕
（中铁二十四局集团安徽工程有限公司安徽合肥230011）
摘要：本文主要是介绍了GPS技术在工程测量中的应用，在工程领域中，随着现在GPS技术的发展，由于在工程测量中GPS技术的特点明显，介绍了静态测量和动态测量的方法对工程测量中各领域类广泛运用，希望借此来对其他的研究人员提供借鉴。

关键词：GPS技术全球定位系统工程测量
GPS是在现代科学发展中随之兴起的一种先进的导航定位技术。

GPS测量较之传统的测量技术有着十分明显的优点，并在工程测量中占据着越来越重要的地位。

本文根据笔者多年来的实践工作经验，就GPS技术在工程测量中的有效应用展开探讨。

1全球定位系统GPS的介绍
1．1GPS系统概述
GPS中文简称“球位系”汉译为“全球定位系统”或者“卫星实时测距导航”。

该系统于20世纪70年代由美国陆海空三军联合组织研制。

耗时历经20年，耗资将近300亿美元，于20世纪90年代初期建成，主要为军事导航定位服务。

GPS通过卫星发射在全球范围内无线电信号进行定位导航，全球覆盖率高达98%，它的建成对美国重大航天技术的建成具有重要意义，标志着美国导航技术的时代性进步。

GPS不但可以运用到国家军事国防建设服务领域中，同时在民用上也被广泛应用，而GPS定位技术的逐步成熟，也促使测绘技术掀起新的科学
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