浅析应用全站仪测量高程的方法

期刊文献浅析应用全站仪测量高程的方法姬�婧�宿敬业(平顶山工业职业技术学院,河南平顶山467001)摘要:随着全站仪在测量中的广泛应用,对全站仪的应用提出了更高的要求。在生产实践中总结了较实用的高程测量方法,可有效地提高测量的速度和精度。关键词:全站仪;高程测量;应用中图分类号:TD178文献标识码:A文章编号:1671-8550(2011)02-0046-02Methodofelevationmeasuringviatotal-stationmeterJIJing,SUJingye(PingdingshanIndustrialCollegeofTechnology,Pingdingshan,Henan,467001,China)Abstract:Alongwithwideapplicationoftotal-stationmeterinsurveyworks,theapplicationproceduresoftotal-stationmeterbecomestricter.Basedonexperiencesobtainedthroughpractice,thepracticablemethodofelevationmeasuringissummarizedthatcanincreasethespeedandaccuracyofmeasurement.Keywords:total-stationmeter;elevationmeasuring;application0引言随着测绘技术的高速发展，全站仪已普遍用于各种测量工作中，使用全站仪配合跟踪杆测量高程的方法越来越普及，传统的高程测量方法已经显示出了它的局限性。在实践摸索中，总结出了几种较实用的高程测量新方法，仪器可任意置站，不用对中，也不用量仪器高及棱镜高，从而使高程测量的精度更高、施测的速度更快。对测绘人员来说，是较为实用的全站仪高程测量方法。1传统的高程测量方法1.1水准测量水准测量是利用水平视线来测定两点间的高差。如图1所示，设地面上有A、B两点，A是已知点，B是待测点。为了求B点的高程，在A、B两点之间大致等距离处安置水准仪，设水准仪的水平视线A、B在两水准尺上的读数分别为a、b，则可依读数求得该两点间高差，进而计算出待测点B的高程。即：bahAB（1）)(baHhHHAABAB（2）图1只能解决两点间距离较近或高差较小的情况。当A、B两点距离较远时或高差较大时，必须选择若干个转点，如图2所示，设P1、P2、…、1nP是高程路线的转点。则：bahhAB（3）图1水准测量的原理ba期刊文献1.2三角高程测量三角高程测量是通过测定两点间的水平距离D及竖直角，根据三角学的原理计算两点间高差的。如图3所示，设A、B为地面上高度不同的两点，已知A点高程AH，只要知道A、B两点的高差ABh，即可得到B点的高程BH。为了确定A、B两点的高差ABh，可在A点架设经纬仪（全站仪），在B点竖立觇标（棱镜杆），直接量取仪器高i、觇标（棱镜）高v、观测竖直角、水平距离D，则可求出高差ABh及B点的高程BH，即：viDhABtan（4）viDHhHHAABABtan（5）式（5）就是三角高程测量的基本公式。它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此，只有当A、B两点间的距离很短时，才比较准确。当A、B两点距离较远时，就必须考虑地球曲率和大气折光的影响。从上面的三角高程测量方法可以看出，它具备两个特点：一是全站仪必须架设在已知高程点上，并严格对中；二是要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高。以上两种测量高程的方各有特色，但都存在着不足。水准测量是一种直接测量高程的方法，测量高差的精度较高，但受地形起伏的限制，转站多，外业工作量大，施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测量高程的方法，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、线型工程、管网工程等工程测量中应用广泛，但精度较低，每次测量仪器都必须对中，而且要量取仪器高、棱镜高，这样，不仅速度较慢，而且误差来源较多。2实用性的全站仪测量高程方法使用全站仪进行高程测量的实践中，在水准测量及三角高程测量方法的基础上总结出了实用性的全站仪测量高程方法。2.1基于水准测量原理的全站仪高程测量方法如果将图1中的水准仪换为全站仪，如图4所示，因为全站仪可以直接读取仪器中心到棱镜中心的高差VD，因此有：图2水准测量的基本方法图3三角高程测量原理期刊文献)()()()()(BABAABBBAAABvvVDvvVDVDVDvVDvbah（6）同理，当A、B之间设立若干个转点时，此两点的高差为：)(BAiABvvVDh（7）显然，公式中除了观测高差外，只有起点A的棱镜高和终点B的棱镜高。如果在观测过程中，使起点和终点的棱镜高度一样（即使BAvv），那么式(7)就变为：iABVDh（8）可见，用上面方法进行高程测量时，只需在两点之间大致等距离处安置全站仪，不用对中，不需要量取仪器高及棱镜高，只需要分别瞄准待测点及已知点的棱镜，直接读取VD,而后相减，结果就为一测站两点间的高差，非常方便。此法与传统的水准测量相比，视线可俯可仰，可在坡地等复杂地形条件下施测，减少了测站，提高了工作效率。在用全站仪代替水准仪进行高程测量时应满足以下几个条件：（1）前、后视距离应尽量相等；（2)起始点和终点的棱镜高应保持相等；（3)转点上的棱镜高在仪器搬动过程中保持不变；（4)仪器在一个测站的观测过程中高度保持不变。2.2基于三角高程测量原理的全站仪高程测量方法该方法结合了前面水准测量任意置站的特点，同时利用三角高程测量原理，又在不量取仪器高和棱镜高的情况下，通过分别测量仪器中心与已知点、待测点棱镜中心的高差，计算出待测点的高程。在三角高程测量中，由公式（5）可得：kDHviHBAtan（9）假设B点的高程已知，A点的高程未知，那么在任一测站上，仪器一旦安置好，i值随之固定不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定v值也固定不变，且各点的棱镜高v均相等。tanD（即BVD的值）可以用仪器直接测出，那么，由（9）式可知，viHA也是固定不变的，而且可以计算出它的值k（BBVDHk）。该方法的操作步骤：（1)全站仪置于任一点上，但所选点位要求能和已知高程点通视；（2)用仪器照准已知高程点B，测出BVD的值，并算出k值（此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程、仪器高、棱镜高均为任意值。施测前不用设定)；（3)将仪器测站点高程重新设定为k，仪器高和棱镜高设为0；（4)照准待测点C测出其高程。图4水准测量原理的全站仪高程测量期刊文献如图5所示，设A为任一点，B为已知点，C为待测点。假设A为已知高程点，则由三角高程测量原理可知待测点C的高程为：CCACACVDkVDviHviVDHH)(（10）在上面测高程中，将仪器测站点高程设定为k，仪器高和棱镜高设为0，因此，这两种方法测出的待测点C的高程在理论上是一致的。其中：CH为待测点的高程；k为测站中设定的测站点高程；CVD为仪器中心到待测点棱镜中心的高差。3结语综上所述，采用新的高程测量方法，全站仪可安置在可以在两点间任意点，在地形起伏较大的复杂地区，能快速进行高程测量及传递，减少了测站数。同时，整个过程不必用钢尺量取仪器高和棱镜高，也不用对中，就可以测出待测点的高程，也就减少了这方面造成的误差。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。实践表明，这些方法即加快了测量速度，又能保证足够的精度，在各行业的高程测量中具有较强的实用性，必将受到广大测绘人员的钟爱。参考文献：[1]江思义，裴德西．全站仪三角高程测量的新方法[J]．中国矿业，2006(11)：29—30．[2]吴贵才．全站仪在建筑工程放样中的应用[J]．山西建筑，2007，33(15)：360—361．作者简介：姬婧(1970一)，女，河南西平县人，毕业于河南理工大学，副教授，工程硕士，主要从事煤矿测量、地质、综采综掘等方面的教学与研究工作。姬婧的联系方式：电话：[phone]地址：河南省平顶山工业职业技术学院资源开发系，姬婧收邮编：467001图5三角高程测量原理的全站仪高程测量