全站儀三角高程測量的兩種方法比較

秦炳文

（山西焦煤集團(tuán)西山支護(hù)公司，山西 太原 030053）

全站儀三角高程測量的兩種方法比較

秦炳文

（山西焦煤集團(tuán)西山支護(hù)公司，山西 太原 030053）

通過對全站儀三角高程測量的兩種方法比較分析，指出全站儀三角高程測量的非測點(diǎn)設(shè)站法可以減少三角高程測量的誤差來源，而且施測方便、快速。

全站儀；三角高程測量；非測點(diǎn)設(shè)站法

幾何水準(zhǔn)測量精度高，但其作業(yè)轉(zhuǎn)點(diǎn)多、外業(yè)工作量大、速度慢、勞動(dòng)強(qiáng)度大。跨河測量和丘陵、山區(qū)等地區(qū)用幾何水準(zhǔn)測量的方法傳遞高程非常艱難，有時(shí)甚至不可能。與幾何水準(zhǔn)測量方法比較，三角高程測量不受地形起伏的限制，且施測速度較快。在大比例地形圖測繪、線路工程、管網(wǎng)工程等工程測量中廣泛應(yīng)用。但精度較低，且每次測量都得量取儀器高，棱鏡高，不僅麻煩而且增加了誤差來源。

近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子經(jīng)緯儀和光電測距儀的廣泛應(yīng)用,尤其是全站儀的迅速發(fā)展和成熟，三角高程測量已經(jīng)受到國內(nèi)外同行的重視。

利用全站儀進(jìn)行三角高程測量因?yàn)槠浞奖憧旖荨⒉僮骱唵蔚葍?yōu)點(diǎn)而受到廣大測繪工作者的青睞，被廣泛應(yīng)用在起伏較大的山區(qū)等高程測量中，近而大大提高了測量作業(yè)效率。

隨著全站儀的廣泛使用，使用跟蹤桿配合全站儀測量高程的方法越來越普及，使用傳統(tǒng)的三角高程測量方法已經(jīng)顯示出了它的局限性。在三角高程測量實(shí)踐中，常使用非測點(diǎn)設(shè)站法進(jìn)行三角高程測量。這種方法既結(jié)合了水準(zhǔn)測量的任意置站的特點(diǎn)，又減少了三角高程的誤差來源，同時(shí)每次測量時(shí)還不必量取儀器高、棱鏡高。使三角高程測量精度進(jìn)一步提高，施測更方便、速度更快。

1 全站儀三角高程測量的測點(diǎn)設(shè)站法

測點(diǎn)設(shè)站法傳承于傳統(tǒng)的三角高程測量方法，其基本思想是根據(jù)由測站點(diǎn)向照準(zhǔn)點(diǎn)所觀測的豎直角和它們之間的傾斜距離，計(jì)算測站點(diǎn)與照準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差。

需要指出的是傳統(tǒng)三角高程測量兩點(diǎn)之間距離一般使用水平距離，全站儀三角高程測量由于使用光電測距，距離使用斜距。測點(diǎn)設(shè)站法高差計(jì)算公式如下：

設(shè)A、B為地面上高度不同的兩點(diǎn)。A為測站點(diǎn)，B為照準(zhǔn)點(diǎn)。為測出B點(diǎn)的高程，可在A點(diǎn)架設(shè)全站儀，在B點(diǎn)豎立跟蹤桿，觀測豎直角α，并量取儀器高i和棱鏡高v。則A、B間高差hAB為：

式中：S為經(jīng)氣象改正的斜距；α為豎直角觀測值；K為大氣折光系數(shù)；R為測區(qū)地球平均曲率半徑；i為儀器高；v為棱鏡高。

由上式我們可以看出，測點(diǎn)設(shè)站法三角高程測量既要測距、觀測垂直角、測定大氣折光系數(shù)，還要量取儀器高和棱鏡高。

對于儀器高和棱鏡高的測量誤差，用于測定地形控制點(diǎn)高程的三角高程測量，僅要求達(dá)到厘米級；當(dāng)用光電測距三角高程測量代替四等水準(zhǔn)測量時(shí)，儀器高和棱鏡高的測定要求達(dá)到毫米級，用秒度鋼尺認(rèn)真地測量兩次取平均，準(zhǔn)確讀數(shù)至1 mm是不困難的，若采用對中桿量取儀器高和棱鏡高，其誤差可小于±1 mm。因此，可認(rèn)為三角高程控制測量的主要誤差來源是豎直角觀測誤差、大氣垂直折光系數(shù)誤差。而當(dāng)豎直角不太大、視距不超過50 m的短視距三角高程測量時(shí)，其距離誤差、豎直角觀測誤差及大氣折光對高差精度的影響極其微小，這時(shí)高差的精度主要取決于量取儀器高和棱鏡高的精度。因此無論是從簡化作業(yè)還是提高精度而言，消除儀器高和棱鏡高誤差都是必要的。

2 全站儀三角高程測量的非測點(diǎn)設(shè)站法

如果我們將全站儀象水準(zhǔn)儀一樣任意置點(diǎn)，而不是將它置在測點(diǎn)上，同時(shí)又在不量取儀器高和棱鏡高的情況下，利用三角高程測量原理測出待測點(diǎn)的高程，那么施測的速度將更快、更方便。為求A、B兩點(diǎn)間的高差，我們將全站儀設(shè)置在A、B兩點(diǎn)大致中間位置M處，同時(shí)選取帶三角架的跟蹤桿作為反射棱鏡，棱鏡高保持固定不變，這樣：

由于采用固定棱鏡高，vA=vB，

由上式我們可以看出，在采用固定的反射棱鏡時(shí)，不需對中和量取儀器高、棱鏡高。這樣就可以減少對中、量高的誤差。

3 結(jié)語

比較兩種方法，非測點(diǎn)設(shè)站法有如下特點(diǎn)：儀器任意置點(diǎn)，不必設(shè)在測點(diǎn)（已知點(diǎn)或未知點(diǎn)）上；不必量取儀器高和棱鏡高；全站儀只需調(diào)平，不必對中；視線長度小于測點(diǎn)設(shè)站法，受測角和大氣折光影響小。綜上所述，將全站儀任意置點(diǎn)，不必量取儀器高和棱鏡高，同時(shí)縮短視線長度，仍然可以測出待測點(diǎn)的高程。測出的結(jié)果比在測點(diǎn)設(shè)站的三角高程測量精度更高。

Abstract:By the comparison of two methods of trigonometric leveling measurement of total station instrument,the paper presents that the non-monitoring-point station setting method could reduce the error source of the measurement.In addition,the measurement is convenient and fast.

Keywords:total station;trigonometric leveling measurement;non-monitoring-point station setting

編輯：徐樹文

Two Methods of Trigonometric Leveling Measurement in Total Station Instrument

QIN Bing-wen
（Xishan Supporting Equipment Co.,Shanxi Coking Coal Group,Taiyuan Shanxi 030053,China）

P631.3+3

A

1672-5050（2010）08-0058-02

2010-06-15

秦炳文（1967—），男，山西原平人，大專，助理工程師，從事礦山測量工作。