1、全站仪三角高程测量精度控制探讨摘要：目前国内对于全站仪三角高层测量方法应用于大型工程中的研究探讨较少，为此，本文在介绍全站仪中间法高层测量原理的基础上，探讨了全站仪三角高层测量精度控制工作及观测方法，并结合工程应用实例加以说明，为类似研究工作提供借鉴的意义。 关键词：全站仪；三角高层测量；精度控制；测量原理 中图分类号：O4-34 文献标识码：A 文章编号： 传统的高程测量方法主要包括水准测量和三角高程测量，两种方法各有优缺点。水准测量方法测量高差的精度比较高，但容易受到地质条件的影响，使得外业工作量大，测量速度慢。而三角高程测量方法是一种间接测高法，不受地形条件的影响，适合于山区的测量工作。
2、随着全站仪进一步的发展及推广，全站仪三角高层测量逐渐成为了高层测量控制的一种重要方法，具有灵活度高、效率高、精度准确等优点，目前在大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量领域等到广泛的应用。但全站仪三角高层测量容易受到一些因素的影响，导致测量结果出现一定的误差。因此，本文重点就全站仪三角高层测量精度控制工作进行探讨，以期消除系统误差，从而确保精度测量的准确度。 1 全站仪中间法高程测量原理 全站仪中间法高程测量原理如图 1，A 和 B 两点上安置反光棱镜，在A、B 的大致中间位置 0 点安置全站仪。0、A 两点的高差为： 图 1 全站仪中间法高程测量原理图 式中：S1、1、1 分别为 0 至 A
3、点的斜距、竖直角、球气差改正数，为仪器高，为 A 点的目标高。球气差改正数计算公式为： 同理，0、B 两点的高差为： A、B 两点间的高差为： 由公式(4)可知，全站仪中间法避免仪器高的量取，但高差测量精度还受到测距精度、测角精度和觇标高量取精度以及前后视球气差的影响。2 观测方法及分析 21 外业观测方法 参照三等水准测量的外业观测要求，进行全站仪中间法三角高程测量，可消除或消弱误差的影响。具体的观测方法有： (1)控制前、后视距差和视距累计差。大气折光是三角高程测量的主要系统误差来源，其系数随时间、地点的不同而变化，难以精确测定。在短时间内，可近似认为是稳定的，K1=K2=Km，则公式(4
4、)中，一个测站的球气差分量为： 由公式(5)可以看出：只要前后视距相等，就可以消除一个测站的球气差的影响。实际外业观测中，由于前后视距完全相同难以实现，严重影响观测效率，可将测站的前、后视距差控制在一定范围内。同时为避免测站视距差的累积，也需要控制线路的视距累计差。 (2)按时间对称排列的顺序进行前、后视棱镜的观测。由于大气折光系数是随时间变化的，观测中，假设变化均匀，则可采取“后一前一前一后”的顺序进行垂直角的正倒镜观测，消弱大气折光系数随时间变化的影响。一个测站的观测速度应该大致均匀，避免过长的时间间隔。 (3)对中杆高度固定，交替前进，一条路线的测站数量为偶数站。觇标高的量取一般采小钢尺
5、量距，从不同方向量取 3 次取平均值作为最后结果，统计分析得到觇标高的量取误差为：085121mm。相邻两个测站，对中杆交替前进，则两个测站的觇标高分量之和为： 在对中杆高度固定的情况下，v2=v4。V1=v3，两个测站的觇标高分量之和为 0，从而避免觇标高的量取。 (4)限制一个测站的观测距离。平距在 300m 内，地球曲率和大气折光的影响误差可以忽略不计，所以每站的观测距离不超过 300m 为宜，消弱大气折光系数因位置不同造成的影响。 2.2 精度分析 按照上述观测方法，不需要量取觇标高，A、B 两点间的高差按下式计算： v 在测站高差累加中可以抵消，不需要考虑其对高差测量的影响。测角和测
6、距误差为偶然误差，根据误差传播定律，其对高差精度的影响为： 假设采用的全站仪测距精度为 1mm+15ppm，测角精度 ma=1，测站单向视距为 250m，前后视距相差不超过 1m，垂直角为 15，观测 4个测回， 则根据公式(8)计算得，测角和测距引起的高差误差为： 大气折光系数的一般为 Km=014，一个测站，大气折光影响量为： 1km 的线路，需要观测 2 个测站，1km 的观测总误差为： 小于三等水准测量的精度要求，因此，在理论上该方法可满足三等精密水准测量的精度要求。 3 实例 以某水准测量控制网为例对精密三角高程观测方法进行精度验证。控制网有 5 个控制点，其中 A3 为高程已知点，
7、所有线路组成两个闭合的三角高程路线以提供检核条件(见图 2)。 图 2 高程控制网示意图 观测采用 leicaTPS1200TCRP 全站仪，具有自动照准功能，测角精度ma=1，测距精度 mD=士(1mm+1.5ppm)。觇牌采用带支撑架的对中杆安置，高度固定不变，交叉前进，每条线路测站数为偶数站；观测顺序为“后一前一前一后” ，每个测站观测 4 个测回，取平均值作为最后的观测成果；测站前、后视距差控制在 3m 内，线路的视距累计差控制在 6m 内。测站前、后视距和最长为 325m，最短为 44m。外业观测结果见表 1。 表 1 外业观测成果表 由表 1 可以看出，连个闭合环的高差闭合差到小于三等精密水准测量的限差，达到了三等精密水准测量的精度要求。 4 结语 通过探讨全站仪三角高程测量精度控制工作可知，全站仪中间法是一种行之有效的方法，可以较好地消除系统误差的影响，在小范围内达到预期精度的要求。但由于受到控制网大小、通视条件等隐性的影响，在视距较长的情况下，全站仪中间法三角高层测量在大范围内的观测精度还有待进一步的探讨及研究。 参考文献 1 汪立军.全站仪三角高程测量新方法探讨J.江西建材.2012 年第 06 期 2 韦东波.全站仪中间法三角高程测量分析J.科技视界.2012 年第 29 期
