1、基于全站仪中间法的中平测量摘要：全站仪中间法进行高差测量，精度能达到三、四等水准测量精度，并且其能自动保存数据，通过 excel 进行数据处理，利用 cass 软件绘制纵断面图，进而提高工作效率 关键词：全站仪；中间法；中平测量 Abstract:The middle method of total station for height measurement, can reach three or four leveling precision, and it can automatically save data, and processed by Excel, and draw the
2、vertical section map by the software of Cass. And it can improve the working efficiency further. Keywords: total station the middle method profile leveling 中图分类号：TU113.2+1 文献标识码： A 文章编号： 在公路工程测量工作中，中平测量是必不可少的环节，为绘制纵断面图提供基础数据。传统的中平测量利用水准仪测量出各中桩高程，进而绘制纵断面图。经典光学水准测量成果可靠，但需要经过外业数据采集，内业数据计算，绘制纵断面图等工作，工作效
3、率低下。利用电子水准仪精度高，并能储存数据，但一个测站内的高差不能超过一定范围（如 3 米，5 米等水准尺长度） 。利用全站仪进行中平测量，其高差测量精度可以达到三、四等水准测量，甚至可以达到二等水准测量；全站仪也能自动保存数据，避免人工记录数据；同时，数据可以导出，进入计算机进行处理、绘图，因此，利用全站仪进行中平测量，能够满足其精度要求，且能提高工作效率。 1.全站仪中间法高差测量原理及精度分析 1.1 中间法高差测量原理 如图 1，在已知高程点 A 和待测点 B 上分别安置反光棱镜，在 A、B的大致中间位置选择与两点均通视的 O 点安置全站仪，根据三角高程测量原理，O、A 两点和 O、B
4、 两点的高差分别为 h1、h2： （1） （2） 式中为斜距，为竖直角，为仪器高，为目标高，为地球曲率影响，为大气折光影响，下标为 1 的数据是观测目标 A，下标为 2 的数据是观测目标 B，见图 1： 图 1 全站仪中间法高程测量原理 A、B 两点之间的高差： （3） 由上式可知，要提高精度，在实际观测中仪器不动，使用相同高度的目标，两次观测的仪器高和目标高分别相等，即相抵消；仪器在安置的时候，尽量的架设在两观测点中间，地球曲率影响也可相互抵消；并且在短时间内大气折光也很小，也可以抵消，所以上式（4）可以简化为：（4） 1.2 全站仪中间法高差精度分析 对全站仪中间法高差计算公式分别求各观测
5、值的偏导数，得： （5） 由于观测时为同一台全站仪，可设边长的测量精度为，角度的测量精度为，即可得：， ，根据误差传播定律可导出全站仪中间法高差测量高差中误差计算公式为： （6） 可以看出，高差的中误差与所观测的竖直角的大小、测站同测点的水平距离大小，即、 、 、有关。 根据 2007 年公路勘测规范规定:高速公路，一、二级公路高程控制测量一般采用四等水准测量。四等水准测量的闭合差限差为，中平水准测量闭合于四等水准控制点，其闭合差取四等水准测量闭合差的倍，故三、四等公路采用 10cm；高速公路，一、二级公路要求较高，规定为5cm。将中误差定为 50mm，代入公式（6） ，可以试算出、 、 、
6、，取竖直角为90，水平距离为 5km 都能满足精度要求，而在实际观测中竖直角均小于 90，水平距离均小于 5km。 3 数据采集、记录与导出 3.1 数据采集与记录。 中平测量利用全站仪采集数据时，仪器安置点位，观测顺序等，与水准仪观测相同，如图 2。观测中，仪器安置后不动，使用相同高度的目标，分别置于已知水准点，及在该测点能够观测的中线点上，仪器自动读出 h 1 或 h2，并记录至全站仪内存中；或者在数据采集中，全站仪自动计算出中线点的高程。 图 2 中平测量数据采集 3.2 数据导出 数据采集完成后，将数据导出进入计算机，利用相关软件进行计算及纵断面图的绘制。 4 纵断面图的绘制 4.1
7、数据预处理 若采集数据类型为后视读数 h 1 和中视读数 h 中，可用 excel 计算中线点高程。若采集数据类型为各中线点高程，则可直接将数据做成excel 表格。 图 3 即是利用 excel 软件制成的中线点里程及其对应的高程。再将此文件另存为以逗号分隔的*.csv 文件，然后将文件名更改为*.txt 文件，打开文件，并将表头去掉，以“begin”开头，如图 4 所示。之后再将文件名更改为*.hdm 文件。 图 3 “里程高程”excel 文件 图 4“里程高程”txt 文件 4.2 绘制纵断面图 目前绘制纵断面图多使用南方测绘的 cass 成图软件。打开 cass 软件，选择“工程应用
8、绘纵断面图根据里程文件” ，弹出对话框，选择已做预处理的文件，打开，自动弹出“绘制纵断面图”对话框, 如图 5。根据实际需要, 设置各种参数, 即可生成纵断面图。如图 6 所示。 图 5 “绘制纵断面图”对话框 图 6 纵断面图 5 结论 利用全站仪中间法高差测量进行的公路中平测量，精度完全能够满足施工要求，并且可以提高工作效率，特别是在丘陵、山区等地完全能够替代水准仪进行中平测量。 参考文献： l 李青岳工程测量学M北京：测绘出版社，1984 2 过静珺.土木工程测量M.第二版.武汉：武汉理工大学出版社，2003. 3 何习平全站仪高差测量精度探讨J 水电自动化与大坝监测，2002，26（2）：29-32 4 刘惠明等全站仪中间法高程测量及其精度探讨J 2004,25（4）:102-106
