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全站仪三角高程测量代替四等水准测量比较与分析 　　【摘 要】普通几何水准测量作业简单、精度高，成为二、三、四等高程控制测量主要方法同，但在高山地区因高差大，测站多不但效率低，精度也难以保证，如果用全站仪三角高程代替几何水准测量大大提高测量速度，提高工作效率。本文以盐什公路什川隧道进行分析全站仪三角高程测量与四等水准测量数据进行分析，解决全站仪三角高程测量能否达到四等水准测量的精度及如何提高全站仪三角高程测量的精度。 　　【关键词】全站仪、三角高程测量、水准测量。 　　一、概述：高山地区高差大，进行几何水准测量效率低，因普通水准仪尺只有3m，进行水准测量则视距短、转站多，而转站多精度下降，如果水准尺上的圆水准气泡有误差对水准测量精度影响很大（水准尺出厂时自带的圆水准气泡一般不准，受运输振动影响大）。如果水准尺圆水准气泡不准，高山地区水准测量容易超限。水准尺不竖直对水准测量结果影响以下有分析。如果采用全站仪三角高程测量代替四等水准测量提高作业效率，但是影响三角高程测量精度因素比常规水准测量多，除了全站仪竖盘指标差外（相当于水准仪的i角误差）还有球差与气差（高差大，空气密度不同引起折射），怎样减少这些因素对三角高程测量精度影响使用三角高程测量达到等级水准的精度要求。以下通过盐什公路高差最大段k9+600～k11+800的实测数据分析。 　　二、高山地区几何水准测量的局限性：高山地区几何水准测量特点是高差大、视距短、转站多。上山测量时后视尺倾斜对测量累积差大使测量后视读数增大，前尺视线靠地表受地表折光影响大；下山测量时前尺倾斜累积差大使测量前视读数增大，后尺视线靠地表受地表折光影响大。通过以上分析高山地区水准测量如果水准尺倾斜使山顶水准点高程偏高；高山地区转站多也会使测量累积差大，精度低下平原地区的水准测量；高山地区水准测量转站多使测量速度慢、作业效率低；在陡峭的悬崖地区几何水准不可能进行。我们于2015年4月份对盐什公路k9+600～k11+800隧道进口到出口进行一次水准点联测，按照国家四等水准测量的要求进行，四等水准联测结果如下： 　　从上表中可看往返测误差大，水准线总长共2.2km，测量60站。进行往返测量用了2天时间。且测量精度也不高，测量成果刚达到限差要求（±6√n（mm））。其中D21在山顶，这点的精度最低，往返测差38.5mm。这种误差主要在于水准尺倾斜影响，一般水准尺自带的气泡受运输振动影响产生误差，且水准尺气泡难以校正。这种误差也难以发现，因为上山与下山观测会低消部分尺不垂直误差，使山顶水淮点的测量结果比实现高。还存在转点多累计差，采用光学水准仪测量因各人用眼睛观测水准尺对于厘米以下的估计存在误差，有人估计偏大，也有人估读偏小。 　　三、全站仪三角高程测量的优点：全站仪三角高程测量克服了几何水准测量受水准尺长限制使同一测站高差不能太大；对于四等几何水准测量视距不大于100m，否则测量精度下降，全站仪三角高程如果距离长精度也降低，但可大于100m，在阴天大气稳定测量300m点的高程精度也很高；全站仪三角高程因不受高差大影响、测量距离长使得测站少提高测量精度。因而测量速度快效率高。更适合高山地区高程控制测量。我们于2015年5月份对隧道入口到出口的水准点采用全站仪三角高程进行往返测量，测量成果如下表： 　　为了提高精度，每站进行了正倒镜测量6个测回，采用全站仪自带的对边测量程序直接计算后视与前视点间的高差与平距、斜距，后站与前站采用强制对中杆，后前站对中杆设定同样的镜高，无需量取仪器高，全站仪架与两站中间，前后视距离差及累积差按照四等水准的要求执行，根据《工程测量规范》GB50026-2007，三角高程测量测站到目标棱镜最长距离小于1000m。但我们采用对边测量的方式，控制测站到棱镜最远距离不超过500m。从上表中可看到全站仪三角高程测量的精度较高，测量精度明显高于普通光学水准仪，往返测量只差8mm，且往返测量只用了半天的时间。但现场测量在烈日下，超过450m后目标棱镜有明显波动。所以全站仪三角高程测量目标不能太远，目标太远棱镜视角太小，照准目标的误差也大，对于测角标称精度2”的全站仪，测量竖角的误差约2.8”（2”√2），在目标500m远处引起的测量高程误差约7mm。 　　四、影响全站仪三角高程测量精度因素：全站仪三角高程测量的精度除了受仪器精度精度影响外还受到大气折光与地球曲率、垂线偏差影响。大气折光就是大气层随高程增加空气密度降低引起光的折射，使全站仪瞄准目标的方向发生偏离从而影响测量的竖角不准确。地球曲率影响是因为大地水准面并不是平面，而是包围在地球表面的曲面，全站仪或者水准仪的水平方向是测点高程加上仪器高后所在水准面的切线方向，距离测站越远切线偏离测站仪器高的水淮面越大，地球曲率影响可