摘要：隨著全站儀的廣泛使用，使用跟蹤桿配合全站儀測量高的方法越來越普及，使用傳統(tǒng)的三角高程測量方法已經(jīng)顯示出了他的局限性。經(jīng)過長期摸索，總結(jié)出一種新的方法進(jìn)行三角高程測量。這種方法既結(jié)合了水準(zhǔn)測量的任一置站的特點(diǎn)，又減少了三角高程的誤差來源，同時每次測量時還不必量取儀器高、棱鏡高。使三角高程測量精度進(jìn)一步提高，施測速度更快。
　　關(guān)鍵詞：全站儀，高程測量，水準(zhǔn)測量
　　1、背景概況
　　在工程的施工測量中，常常涉及到高程測量。高程測量就是根據(jù)已知高程的一點(diǎn)與另一點(diǎn)之間的高差，然后按高差的定義，求出未知點(diǎn)的高程�，F(xiàn)階段高程測量按使用的儀器和測量方法分為水準(zhǔn)測量、三角高程測量、GPS測高、氣壓計測高法等。水準(zhǔn)測量是采用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺依據(jù)水平視線測定兩點(diǎn)間的高差，用水準(zhǔn)測量法在小區(qū)域范圍內(nèi)可得到較高精度的高程數(shù)據(jù)，但受視線短、高差小等限制，適用范圍較窄。GPS測高是直接測定地面點(diǎn)的地心三維坐標(biāo)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地面高程，它有兩點(diǎn)間不需通視，距離不受限制等優(yōu)點(diǎn)，但其觀測費(fèi)用較高，測量時間較長，數(shù)據(jù)延后，所以它不太適用于小范圍的工程測量。氣壓計測高是根據(jù)高程面每上升11m，氣壓約下降1mm來測定地面高程，該法適用性較窄，不太適用于工程測量。
　　三角高程測量是采用經(jīng)緯儀和測距儀測定兩點(diǎn)間的豎直角和距離，按三角學(xué)原理，計算兩點(diǎn)間的高差，該方法是一種間接測高法，它不受地形起伏的限制，且施測速度較快，尤其是隨著全站儀的出現(xiàn)，及其測角、測距精度的不斷提高，該法更是被廣泛應(yīng)用于地形圖測繪、線型工程、管網(wǎng)工程等工程測量中，但它也有其缺點(diǎn)，就是精度較低，尤其每次測量時都需量取儀器高和棱鏡高，比較麻煩，且增加了誤差來源。
　　2、原理簡介
　　為了能減少誤差來源，提高精度，充分發(fā)揮三角高程測量的優(yōu)勢，更好地為工程建設(shè)服務(wù)，我們通過大量的工作實(shí)踐，摸索出一種新的三角高程測量的方法。
　　在談及該方法前，我們需要先了解全站儀的構(gòu)造及功能，以及傳統(tǒng)的三角高程的測量原理。全站儀的各部件名稱如圖1和圖2所示，它是集測距和測角于一身的儀器，隨著它的測角精度的不斷提高，現(xiàn)在它已完全可以取代經(jīng)緯儀測角了。圖3所示是傳統(tǒng)的三角高程測量的方法，設(shè)點(diǎn)A、B為不同高度的兩點(diǎn)，已知A點(diǎn)高程為HA，只要知道A、B兩點(diǎn)間的高差hAB，即可求出B點(diǎn)的高程HB=HA+hAB。
　　圖1圖2
　　首先，我們假設(shè)A、B兩點(diǎn)相距不太遠(yuǎn)，此時可以將它們之間的大地水準(zhǔn)面看成水準(zhǔn)面，不考慮地球曲率影響，也不考慮大氣折光影響，由圖3各關(guān)系可得：
　　DAB為A、B兩點(diǎn)間的水平距離
　　i為儀器高，v為棱鏡高
　　α為A點(diǎn)觀測B點(diǎn)的豎直角
　　HA為高程，HB為高程
　　D•tgα為全站儀與棱鏡間的高差，設(shè)為V
　　hAB=D•tgα+i-v
　　所以有
　　HB=HA+D•tgα+i-v（1）
　　但當(dāng)A、B兩點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時，就必須考慮地球曲率和大氣折光的影響了。這里不涉及這兩項(xiàng)的改正，只就三角高程測量新方法進(jìn)行闡述。
　　由傳統(tǒng)的三角高程測量原理可知，儀器必須架在已知高程點(diǎn)上，必須量取儀器高和棱鏡高，這樣就增加了誤差的來源，如增加了儀器對中誤差，量取儀器高和棱鏡高的誤差，這樣是不利于我們提高量高程的精度的。
　　如果我們能將全站儀好像水準(zhǔn)儀一樣任意架設(shè)，又不用量取棱鏡高和儀器高，這樣就能大大提高觀測速度和觀測精度。如圖1所示，設(shè)B點(diǎn)高程為已知高程，A點(diǎn)高程為未知高程，通過在A點(diǎn)擺站，來測得其它待測點(diǎn)高程。由（1）式可得
　　HA=HB-（D•tgα+i-v）（2）
　　上式除了D•tgα即V的值可以用全戰(zhàn)儀直接測得外，i、v值都是未知的，但只要儀器整平架好后，儀器高i值是固定不變的，在觀測過程采用同一跟蹤棱鏡桿，其高度v也是不變的，因此（2）式可化為
　　HA+i-v=HB-D•tgα=H（3）
　　由上面假設(shè)分析可知，HA+i-v的值在儀器擺好后是固定不變的，即H值不變，也是可以計算得出的。
　　綜上所述，該方法的操作步驟如下：
　　2.1全站儀在離已知高程點(diǎn)的任意合適位置架設(shè)，但必須與已知高程點(diǎn)和待測高程點(diǎn)通視；
　　2.2用儀器照準(zhǔn)已知高程點(diǎn)，測出D•tgα的值即V的值，從而計算出H的值；
　　2.3將儀器設(shè)站點(diǎn)高程重新改為H，同時將i、v值設(shè)為0；
　　2.4照準(zhǔn)待測點(diǎn)測出它們的高程即可。
　　從理論分析用這種方法進(jìn)行觀測時，使前后視距基本相等，用于消除地球曲率的影響，而且由于棱鏡桿高度固定在較高位置（一般為1.7米左右）又可以避免大氣折光的影響，其測量高程的精度是完全可以達(dá)到三、四等水準(zhǔn)精度的。
　　3、總結(jié)
　　從上面介紹，我們可以看出該方法與傳統(tǒng)的高程測量方法相比，有以下有點(diǎn)：
　　3.1用本方法代替三、四等水準(zhǔn)測量來測量高程，大大加快了測量速度，并且它不受高差的制約，可以更方便地在地形起伏較大的區(qū)域進(jìn)行高程測量，大大提高工作效率；
　　3.2本方法測高程，免去了許多步驟，如量取儀器高、棱鏡高等，大大提高了工作效率和提高測量精度。
　　3.3通過實(shí)踐，本方法除用于三、四等水準(zhǔn)測量外，還可用于對精度要求較低的沉降變形監(jiān)測中，如軟基處理中沉降板的監(jiān)測等。隨著全站儀測角與測距精度的不斷提高，相信該方法的應(yīng)用范圍會更廣。
　　參考文獻(xiàn)
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