全站仪中点法在公路高程控制测量中应用思路研究.docVIP

全站仪中点法在公路高程控制测量中应用思路研究 　　摘 要:本文基于笔者从事高程控制测量的实践经验,以全站仪中点法高程控制测量为研究对象,对比传统测量手段分析了实践中全站仪中点法的优势,给出了结合实际测量工作中的经验,提出了全站仪高程测量过程中的一些应注意的问题,相信对同行能有所裨益。 　　关键词:全站仪 中点 高程测量 应用 　　中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)07(c)-0026-02 　　 　　随着我国公路建设的迅猛发展,各种相关专业技术也在向数字化、电子化方向突飞猛进,尤其是公路测量手段,随着电子全站仪的普及,测距、测角精度大大提高,使全站仪在高程控制测量精度上很容易满足公路规范的要求,同时还具备操作简便、速度快、工作效率高等特点,因此全站仪逐渐取代了以经纬仪为代表的光学仪器。 　　 　　1 全站仪中点法高程测量的优点 　　1.1 不需要量取仪器高 　　传统三角高程测量中,仪器及棱镜设置于点位上,测量前必须量取相应的仪器高,量取时始终存在的偏角不可能完全消除,就不能取得真正意义上的垂直高度,由此引起的误差有时会很大。而文中介绍的中点法可以完全消除此影响。 　　1.2 测量精度高 　　中点法高程测量采用“后-前-前-后”的对向观测顺序,尽量保证前后视距相等,从而有效地消除球气差对高程精度的影响,不需要进行两差改正,只要将两待测点之间的距离控制在1200m以内,就可以满足公路工程四等水准测量的精度要求。国内有学者通过计算表明:如果上述距离控制在350m以内,能满足三等水准测量精度要求;同时全站仪的测距比传统的光学水准仪要远的多,因此工作速度也较快。 　　1.3 受仪器、人为等因素影响小 　　全站仪测量前后视采用光学棱镜,其垂直度的调整是通过圆水准泡,一般圆水准泡的精度为8,即垂直方向倾斜8以内均认为满足垂直要求。以棱镜高度2.5m为例,根据几何公式可得出: 　　 　　可见只要满足圆水准泡的居中要求,则棱镜倾斜因素可以忽略不计,不存在传统水准仪测量由于手扶水准尺导致的误差。同时测量过程中的读数为仪器显示,减少了水准仪的人为估读误差。 　　1.4 仪器不用设置在特定的点位上 　　传统水准仪进行高程测量时,必须要求两个立尺点与测站相互通视,而且高差不宜过大(一般在5m以内),在一些自然地物密集的地区只能通过砍树、除草等清除障碍的手段实现;而使用全站仪进行中间法高程测量时,仪器不必设置在固定点位上,其摆放位置较传统的水准仪更加机动灵活,容易找到视野开阔的地方,避免视线受周围障碍物的影响,有利于提高观测精度。 　　 　　2 基于实践的全站仪中点法高程控制测量思路 　　一般测量中使用的中间法,是将水准测量与三角高程测量方法结合起来,将全站仪置于两个待观测点的中间某点,此点可以是水准点,也可以是某个转点。在实际测量中应该注意的是:仪器架设点的选择首先应尽量保持前后视距基本相等,其次视距不宜过长,一般两个待测点之间的距离不超过1200m。如图1。 　　将全站仪放置到待测点A、B之间的C点,则点A与点B之间的高差为 　　 　　 (1) 　　即 　　 (2) 　　其中s前、s后为经气象改正后的斜距; 　　α为竖直角; 　　L前、L后为待测点的棱镜高度。 　　可见,(2)式中的所有数据均可以通过全站仪读数以及直接测量得到。但理论上还需要考虑地球曲率和大气折光的影响进行公式修正,《公路勘测细则》(JTG/TC10-2007)中给出了使用光电测距仪进行三角高程测量时的改正数,即: 　　 (3) 　　其中K为折光系数,规范《公路勘测细则》(JTG/TC10-2007)中给出了折光系数表,实际测量时一般采用其中值0.14。折光系数并不是常数,它的大小取决于空气的密度,而空气密度随时间变化,曾有实验证明:折光系数的误差为±0.03～0.05,对于四等水准测量的精度影响可以忽略不计。 　　S为边长; 　　R为测区地球平均曲率半径,一般实际测量取用6371km。 　　考虑球气差改正后全站仪中点法高程测量原理如图2所示。 　　考虑球气差改正后的高差计算公式: 　　 　　 　　 (4) 　　由(4)式可知:改正数与测量前后视的水平距离的平方差有关,当前后视水平距离相等时,公式中可以消除球气差的影响。 　　但在实际公路测量工作中,我们知道由于受到现场树木、房屋、池塘、沟渠等地物的影响,前后视水平距离不可能严格相等或者说一般都不相等,为了解前后视水平距离不相等对球气差的改正数的影响,笔者假定前后视所用棱镜高度相等,即L前= L后,则公式(4)简化为: 　　 　　 　　(5) 　　其中 　　 　　 (6) 　　即为球气差改正数,笔者