提高導線測量精度方法的探索

■郎澤俊邵文祥

（1中交二航局六分公司湖北武漢430080；2中交二航局六分公司湖北武漢430080）

提高導線測量精度方法的探索

■郎澤俊1邵文祥2

（1中交二航局六分公司湖北武漢430080；2中交二航局六分公司湖北武漢430080）

文章通過對使用兩種不同的導線測量方法取得的測量數據進行對比分析，闡述了這兩種導線測量方法的優缺點，并對兩種導線測量方法的測量精度進行評價。

全站 儀導線測量 導線測量的精度

1　引言

進入21世紀后，隨著現代科學技術的不斷發展，集電子經緯儀和電子測距儀功能于一身的電子全站儀越來越先進，功能也越來越強大，其穩定性也越來越強，也使得全站儀同時進行高精度測角和測距成為現實。這樣，測量工作者在進行導線測量時便可以使用兩種導線測量方法（如圖1所示）

那么，如何合理的使用這兩種導線測量方法，以提高導線測量的精度和測量工作效率呢？

圖1　全站儀導線測量方法流程圖

2　導線測量的原理及精度影響因素

全站儀三角高程導線大體可分為附合導線、閉合導線和支導線。其中附合導線可靠性最好，閉合導線次之，支導線的可靠性最差，線路控制測量一般使用可靠性較好的附合導線進行。但無論選擇哪種導線形式，其導線測量的基本原理和影響導線測量精度的因素基本是相同的。

2.1導線測量的基本原理

導線測量的基本原理就是通過測量精度較高的電子全站儀對相鄰點在水平面上的水平距離和水平角及鉛垂面上的斜距和垂直角進行測量，然后使用經過鑒定的精密平差軟件對導線測量數據進行平差處理。

如圖2所示，O點為儀器設站點，A、B兩點為置鏡點，I1為儀器高，V1、V2為A、B點處的棱鏡高，S1、S2為儀器中心至A、B點棱鏡中心的距離，α1、α2為儀器中心至A、B點棱鏡中心的垂直角，A、B、O三點在水平面上投影分別為A′、B′和O′，則導線測量的需測定的基本量為：水平距離丨A′O′丨、丨B′O′丨、水平角∠A′O′B′、斜距S1、S2以及垂直角α1、α2。

2.2影響導線測量精度的因素

從上面介紹的導線測量的基本原理可知，導線測量的精度主要受水平角、垂直角的測量精度及儀器高、目標高的量取精度影響。因此，影響導線測量精度的因素實際上是一個綜合性問題，它包括儀器誤差、觀測誤差、觀測目標的穩定性、儀器操作誤差的影響、外界條件的影響等。其中儀器誤差主要是指儀器的視準軸、水平軸、垂直軸的傾斜誤差及儀器測距的固定誤差和比例誤差；觀測誤差即觀測者在瞄準過程中的瞄準誤差；觀測目標的穩定性是指腳架的下沉；儀器操作誤差是指儀器照準部旋轉時的彈性帶動誤差和儀器底座位移產生的系統誤差、照準部水平微動螺旋的隙動誤差；外界條件的影響主要是指大氣折光、地球曲率和溫度等因素的影響。

圖2　全站儀導線測量示意圖

3　兩種導線測量方法的比較分析

為了對引言中的方法（1）和方法（2）的導線測量精度準確的進行對比分析，在現場（6個未知控制點，總長度2.2KM）進行實測的時候，使用相同的儀器（測角精度為2秒的徠卡TS06電子全站儀），采用相同的人、相同的觀測目標在相近的時間段進行每測站3個測回的導線觀測，并記錄每一測站觀測的開始和結束時間。

3.1觀測時間的比較

使用測量方法（1）進行觀測每測站花費的時間平均為12分鐘，而使用測量方法（2）進行觀測每測站花費的時間平均為14分鐘。可見，使用方法（1）進行導線測量所花費的時間比方法（2）略少，但相差不多。

3.2距離測量精度的比較

使用測量方法（1）和測量方法（2）進行距離測量精度的比較，比較結果見圖3和圖4。

由圖中的統計結果可知，由于目前的全站儀測距精度均比較高，測量方法的變化對距離測量精度的影響比較小，因此，這兩種測量方法的距離測量精度基本相同。

3.3水平角測量精度的比較

使用測量方法（1）和測量方法（2）進行水平角測量精度的比較，比較結果見圖5和圖6。

由圖5和圖6的統計結果可以看出，相對于測量方法（1），使用測量方法（2）進行導線測量，其水平角測量的精度更高，水平角的測量結果的穩定性也更好。

3.4垂直角測量精度的比較

使用測量方法（1）和測量方法（2）進行垂直角測量精度的比較，其比較結果見圖7和圖8。

由圖7和圖8可以看出，與測量方法（1）相比，測量方法（2）測得的垂直角數據，其指標差較差值和垂直角測回較差值較小，垂直角測量結果的穩定性較好。

3.5導線平差結果的精度比較

圖3　一測回距離讀數較差統計圖圖中橫軸單位為mm

圖4　各測回距離較差統計圖圖中橫軸單位為mm

圖5　一測回內2C值互差統計圖圖中橫軸單位為s

圖6　同一方向值各測回較差統計圖圖中橫軸單位為s

圖7　指標差較差統計圖圖中橫軸單位為s

圖8　垂直角測回值較差統計圖圖中橫軸單位為s

使用南方測繪公司出品的南方平差易2005分別對使用測量方法（1）和測量方法（2）獲得的導線測量數據進行嚴密平差，使用測量方法（1）獲得的導線測量數據平差結果為：導線全長相對閉合差k=1/48045,每公里高差中誤差=9.9mm；使用測量方法（2）獲得的導線測量數據平差結果為：導線全長相對閉合差k=1/61681,每公里高差中誤差=6.4mm。顯然，使用測量方法（2）獲得的導線測量平差結果精度較高。

由于目前大多全站儀在進行距離測量時需要手動按下測量鍵。因此，使用方法（1）進行導線測量，在按下距離測量鍵的時候，儀器的照準部可能在水平或豎直方向上發生轉動，影響了儀器瞄準的準確度。另外，使用全站儀望遠鏡同時嚴格瞄準水平和豎直方向比只嚴格瞄準一個方向要困難得多。再結合以上的數據比較結果可知，使用測量方法（2）進行導線測量能夠獲得更高的精度。

4　結束語

使用方法（1）進行導線測量，其耗時較短，但測量精度較低；而使用方法（2）進行導線測量，雖然耗時較長，但測量精度較高，更容易滿足較高等級導線測量的精度要求。因此，四等及以上較高等級的導線控制測量宜使用方法（2）進行，以使控制測量的精度更高。

[1]周顯平，全站儀角度測量誤差探討 [J].礦山測量，2010，12，第6期：63～65.

[2]楊黎明，孫偉平，影響全站儀高程測量精度因素及解決措施 [J].礦山測量，2012，8，第4期：60～62.

[3]余國，影響高等級全站儀水平方向測角精度的因素[J].測繪信息與工程，2002，8，第4期：13～15.

P624文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～327～3