全站儀三角高程测量在道路施工中的应用.doc

全站仪三角高程测量在道路施工中的应用 在传统的道路施工测量中，全站仪主要用于平面测量而高程主要靠水准仪几何水准测量，近年来随着全站仪精度的提高，三角高程已经可以取代三、四等水准测量，工程实践和文献介绍表明，三角高程甚至有取代二等水准测量的趋势。这证明道路施工中完全可以用全站仪代替水准仪进行高程测量。 目前有些道路专用全站仪只要输入测站、后视坐标、桥涵几何尺寸、曲线元素等，自动计算放样数据，大大提高了工作效率和测量精度，如果还沿用水准仪测量高程显然各方面都不配套了。 1 三角高程控制测量 施工单位进场之后首先要复测已知点、加密施工测量导线，传统的方法是导线、水准测量分别进行，根据笔者经验完全可以用全站仪进行三角高程导线测量。 1.1 全站仪安置在测站的三角高程测量 一般来说为了选线、测带状地形图及施工测量方便，导线边长在1～200m 属正常，但是设计、施工之间有一定时间间隔，控制点难免有损坏，而且有些线路设计单位本身布网点间距就较大，笔者在某高速路所见导线平均边长500～600m，个别达到千米。当导线边较长、倾角较大，应将斜长化为平距并将水平长度归化到投影水准面上。 设斜长为L，斜长L 投影在水准面上的长度S，地球曲率影响的角度γ 为S 所对应地球圆心角，天顶距а，折光角γ1。仪器高i,棱镜高v。 考虑到cos(γ/2)≈1， cos(γ/2-γ1)≈1 h=Lcos а+Lsin а sin(γ/2-γ1)+i-v 设近似高差h′=Lcos а 近似高差的改正值Δh=Lsinаsin(γ/2-γ1) h=h′+Δh+i-v 往返测量高差的差值： dh=h′AB+h′BA+2Lsinаsin(γ/2-γ1)+(iA+iB)-(vA+vB) 取往返测量的高差平均值进行平差得到最终高程。 1.2 全站仪安置在任意点的三角高程测量如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点，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，那么施测的速度将更快、精度更高。假设A、B 点的高程已知，这里要通过全站仪测定其它任意待测点的高程。 Hi =HA（ 或HB ） +( Lcosа+i-v) 上式除了Lcos а 即h′的值可以用仪器直接测出外， i, v 都是未知的。但有一点可以确定即仪器一旦置好， i 值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定v 值也固定不变。 基于上面的假设，W= HA（ 或HB ）+（i-v） 在任一测站上也是固定不变的.而且可以用A、B点的高程计算出它的值W。根据W，测量任意点得到的Lcosа，不用测量仪器高i,棱镜高v。可以通过观测、计算任意点高程Hi=W+Lcos а。 1.3 精度估算【2】 采用加工精度较高的架腿，仪器高、棱镜高的误差很小，可不考虑；而且在上述2 中已不存在仪器高、棱镜高的误差，设测站到A 点斜距为L，天顶距为а，则高程Hi=HA+Lcos а+i-v，根据误差 传播定律Hi 的精度为M2 Hi=(Lsinа)2(ma/ρ)2+(cosа)2(mL)2 测边误差对高程的影响随着倾角的增大而变大，倾角误差的影响随着倾角增大而变小，取全站仪测角精度±0.5″，测距精度±(0.3+1×10-6）mm,导线点距离100m 时，测距误差±0.4mm,а=0 时 MHi=0.001mm。 不管是用DS1、DS3 水准仪进行水准测量，这样的三角高程测量精度比他们一点不逊色，当然全站仪厂家不同，型号各异，精度不同。但考虑水准仪测量误差及在山地测量的不便，大力推广全站仪三角高程测量仍很必要。比如通州某工地数次进行跨河水准测量闭合差均超限，后来改用全站仪三角高程测量解决了这个问题。 2 全站仪在线路高程测量中的应用【1】 2.1 控制测量 如前面介绍，要求往返测取均值，并按规范要求平差。 2.2 悬高测量 如需测量高压线到路线的高度、河水面到便桥的高度。无法在其上立棱镜需要进行悬高测量，以索佳（SOKKIA）电子全站仪为例（下同）。 （1）将棱镜设在待测物上（下）方读取棱镜高； （2）输入棱镜高后照准棱镜，测量距离； （3）在菜单中选取悬高测量； （4）照准待测物，屏幕显示地面点到待测物高度。 2.3 后方交会高程测量 笔者在某桥梁工地0#台已施工盖梁，5#墩刚完成桩基，加密的点被破坏，如果重新引点不可能和已施工部分完全吻合，那么以已知点和已完工的墩台做为后视进行后方高程交会恢复测站高程是最好的办法了，既能保证和控制点吻合又能和已完工部分吻合。 （1）在菜单中选取后方交会； （2）选取交会高程并输入所有已知点高程； （3）照准各已知点观测； （4）当观测量足以计算测站高程时屏幕提示（计算）； （5）观测完全部点后按（计算），屏幕显示计算结果。 2.4 高程放样测