全站仪任意置站三角高程测量方法探讨

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第35卷第20期西建筑 Vol.35No.20 山2009年7月Jul. 2009SHANXI ARCHITECTURE

测量

文章编号:1009-6825(2009)20-0360-02

全站仪任意置站三角高程测量方法探讨

王雁荣

摘 要:介绍了一种采用全站仪进行三角高程测量的方法,指出这种方法既结合了水准测量的任意置站的特点,又减小

了三角高程的误差,测量时还不必量取仪器高、棱镜高,并且全站仪安置时只需整平无需对中,从而使三角高程测量的速度和精度得到一定提高。

关键词:全站仪,三角高程,测量,任意置站中图分类号:TU198

文献标识码:A

求出A点对B点的高差hAB,即可由HB=HA+hAB得到B点的高程HB。A,B点间的高差:

hAB=Dtan +i-v

(1)

0 引言

在大比例尺地形图的测绘、建设工程施工测量和建筑物的变形观测的过程中,经常涉及到高程测量。高程测量常用的方法有水准测量、三角高程测量、GPS高程测量等。水准测量是一种直接测量法,测定高差的精度较高,但受地形起伏的限制,外业工作量大,施测速度较慢;GPS高程测量精度相对较高,但仪器设备较贵,普通施工企业普及程度较低;三角高程测量是一种间接测量法,它不受地形起伏的限制,且施测速度较快,在大比例地形图测绘、公路工程等工程测量中应用广泛,但精度较低,且每次测量都必须量取仪器高,觇标高,操作较为麻烦而且增加了误差来源。云南省地处高原,山地较多,采用水准测量的方法进行高程测量往往转点设置较多,施测速度较慢,而且还降低了测量的精度。近年来随着光电测距技术的发展和各种高精度全站仪的普及应用,结合全站仪的使用经验,向同行推广一种用全站仪任意置站进行三角高程测量的方法。

1.2 三角高程测量误差分析

1)竖直角观测误差和距离观测误差。2)仪器高和觇标高测量误差。3)觇标的照准误差和倾斜误差。4)仪器及觇标沉降引起的误差。5)球气差:地球曲率和大气折光对三角高程测量的影响(如图2所示)。

1-K2

2R0

hAB=Dtan +i-v。

C=

(2)

其中,C为球气差;K为大气折光系数;R为地球半径;S0为

全站仪与棱镜间的斜距。

1 三角高程测量

1.1

三角高程测量的原理

2 全站仪任意置站三角高程测量2.1 原理分析

如图3所示,假设A点的高程已知,要测定其B点的高程。首先仪器一旦置好,i值也将随之不变,同时觇标高设为定值,则

如图1所示,设A,B为地面上两点,已知A点高程HA,只要

v值也固定不变。

Theurbangreenlandscapedesignandwatersaving

GUANWe-ifeng GAONing ZHOUHui

Abstract:Againsttotheactualsituationthaturbanwaterresourcesshortageinourcountry,urbangardengreenirrigationwaterconsumptionincreasedeveryyearandurbanecologicalenvironmentwaterconsumptioncontractionprojected,theecologicaldesignandwatersavingofthegardengreenlandscapeconstructionwereproposed.WithXi anasexample,thespecificmethodandmeasureofgreenecologicaldesignandwatersavingwerestudied,soastocompleteurbangreenwatersavinglandscapedesign.Keywords:urbangreen,landscapedesign,ecologicaldesign,watersaving

收稿日期:2009-03-16

作者简介:王雁荣(1974-),男,讲师,云南建设学校,云南大理 671000

第35卷第20期

王雁荣:全站仪任意置站三角高程测量方法探讨2009年7月

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由式(1)可知:

hAO=-hOA=-(DAOtan A+i-v)

HO=HA+hAO=HA-hOA=HA-(DAOtan A+i-v)

HB=HO+hOB=HO+(DOBtan B+i-v)

将式(3)代入式(4)可得:

HB=HO+hOB=HA-(DAOtan A+i-v)+(DOBtan B+

i-v)=HA-DAOtan A+DOBtan B

(

6)(3)(4)(5)

2.3.1 竖直角观测误差和距离观测误差

采用激光测距,距离测量的精度较高,一般可达到 (2mm+2ppm D),在距离不大的情况下测距误差可以忽略不计。全站

仪具有双轴自动补偿功能,测角精度较高。但是因为竖直角在高差的计算中影响较大,测角误差仍然是全站仪三角测量的主要误差来源,且误差随竖直角的增大而增大,所以在观测时要尽量控制竖直角在15 以内,并采用各种方法来减小竖直角测量误差。

2.3.2 仪器高和觇标高测量误差

由于该方法要求固定觇标高,不需量取仪器高和觇标高,所以完全避免了传统三角高程测量中的此项误差。

2.3.3 觇标的照准误差和倾斜误差

全站仪三角高程测量竖直角误差是最大的误差来源,观测时一定要尽量严格照准棱镜中心。观测时要求对中杆气泡严格居中可减小觇标倾斜误差的影响。

设m后=DAOtan A,m前=DOBtan B,则:

HB=HA+hAB=HA-m后+m前

hAB=m前-m后

m后和m前可直接通过全站仪测出。

(7)(8)

2.3.4 仪器及觇标沉降引起的误差

仪器沉降主要发生在观测过程中,观测时间越长误差越大,一测回盘左盘右两次观测采用 后 前 前 后 的观测次序,可

以有效地减弱仪器沉降的影响。觇标沉降主要发生在仪器迁站过程中的转点觇标上,由于对中杆下端是尖的,因此必须在转点上使用尺垫,另外,提高迁站速度、采用往返观测等方法也可以抵消部分影响。

2.2 施测方法

2.2.1 类三角高程施测法

1)仪器任意置站,但所选点位要求能和已知高程点和待测点通视。2)用仪器照准已知高程点,测出m后值,并算出H O=HA-m后的值(此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程、仪器高均为任意值,施测前不必设定;觇标高前后视为定值)。3)将仪器测站点高程设定为H O,仪器高和棱镜高设为0即可。4)照准待测点按三角高程测量方法测出其高程。

2.3.5 球气差的影响

1-K2

S,前视球气差为C前=2R后

2,由式(8)得,前后视球气差的总体影响为C=(S2-前

2R前2RS2后)。

由式(2)后视球气差为C后=

2.2.2 类水准测量施测法

1)仪器任意置站,但所选点位要求能和已知高程点和待测点通视。2)分别用盘左、盘右测出m后和m前,再用式(8)计算出两

点间高差,进而算出待测点高程。可采用如表1所示全站仪任意置站三角高程测量用表进行计算。

表1 全站仪任意置站三角高程测量记录手簿

测站

测点

竖盘位置左右左右左右左右

后视读数m后

前视读数m前

高差m前-m后

平均高差

高程

3 结语

工程测量规范 规定电磁波测距三角高程可用于四、五等高程控制测量,全站仪任意置站三角高程测量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,并且观测过程中全站仪可任意置站,只需整平无需对中,不必用钢尺量取仪器高、棱镜高,其工作量比电磁波测距三角高程测量少得多,同时在实际测量中,棱镜高还可以根据实际情况改变,只要记录下相对于初值v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。所以该方法在高差变化较大的四、五等和图根高程控制测量中非常值得推广使用。在经过总结提高,并通过规范规定其精度评定指标后,还可进一步在二、三等高程控制测量中应用。参考文献:

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版社,2007.[2] 魏增超,郭广礼.全站仪代替水准测量精度分析[J].工程施

工技术,2008(4):9-11.[3] GB50026-93,工程测量规范[S].

[4] 李雪文,黄世斌.全站仪三维坐标测量及精度分析[J].山西

建筑,2008,34(25):350-351.

m

备注

计算

检核

2.3 误差分析及提高测量精度的措施

Amethodoftriangularelevationsurveybythetotalstationonanyspot

WANGYan-rong

Abstract:Thepaperintroducesamethodofusingtotalstationstomaketriangularelevationsurveys.Thismethodnotonlycombinesthechar-acteristicthatthetotalstationscanbeplacedonanyspotduringleveling,butalsoreducestheerrorsoftriangularelevation.Duringthecourseofsurvey,thereisnoneedtomeasuretheheightoftheinstrumentandtheprism,andthetotalstationdoesn tneedtomakecentering,butjustneedscirclesettingscrew,whichmakesitpossibletoimprovethespeedandaccuracyofthetriangularelevationsurvey.Keywords:totalstation,triangularelevation,survey,any-spotplacement

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