工程论文发表浅谈当下全站仪在施工中的应用

　　论文摘要：如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点，而不是将它置在已知高程点上，同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理测出待测点的高程，那么施测的速度将更快。

　　引言

　　在工程的施工过程中，常常涉及到高程测量。传统的测量方法是水准测量、三角高程测量。两种方法虽然各有特色，但都存在着不足。水准测量是一种直接测高法，测定高差的精度是较高的，但水准测量受地形起伏的限制，外业工作量大，施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法，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、线形工程、管网工程等工程测量中广泛应用。但精度较低，且每次测量都得量取仪器高，棱镜高。麻烦而且增加了误差来源。

　　随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及，使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。经过长期摸索，总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任意置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高，施测速度更快。

　　我部承建的麻驾高速的关键性工程小七孔隧道由K25+755始到K27+450终，穿越驾欧乡更敢坡大山，起讫点高程起伏大，最大高差近160m;如果运用传统的红黑面法四等水准测量法进行测量，将设站多，工作量大，耗时久，精度低，出错后纠正困难，在山岭间测量选线会遇到许多不可预见的麻烦，给测量工作造成巨大影响。采用全站仪三角高程测量法大大的简化了该项工程，且不会降低原有测量精度。

　　图1山岭三角测量示意图

　　在施测更敢坡大山时，我们摒弃传统的红黑面四等水准测量法，采用全站仪三角高程的测量方式进行测量，快速的完成了对小七孔隧道主线山体的导线、水准等控制点的复测工作。

　　一、三角高程测量的传统方法

　　如图2所示，设A，B为地面上高度不同的两点。已知A点高程HA，只要知道A点对B点的高差HAB即可由HB=HA+HAB得到B点的高程HB。

　　图2 全站仪三角高程测量

　　图中：D为A、B两点间的水平距离

　　а为在A点观测B点时的垂直角

　　i为测站点的仪器高，t为棱镜高

　　HA为A点高程，HB为B点高程。

　　V为全站仪望远镜和棱镜之间的高差(V=Dtanа)

　　首先我们假设A，B两点相距不太远，可以将水准面看成水准面，也不考虑大气折光的影响。为了确定高差hAB，可在A点架设全站仪，在B点竖立跟踪杆，观测垂直角а，并直接量取仪器高i和棱镜高t，若A，B两点间的水平距离为D，则hAB=V+i-t

　　故 HB=HA+Dtanа+i-t (1)

　　这就是三角高程测量的基本公式，但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，就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响了。这里不叙述如何进行球差和气差的改正，只就三角高程测量新法的一般原理进行阐述。我们从传统的三角高程测量方法中我们可以看出，它具备以下两个特点：

　　1、全站仪必须架设在已知高程点上

　　2、要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高。

　　二、三角高程测量的新方法

　　如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点，而不是将它置在已知高程点上，同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理测出待测点的高程，那么施测的速度将更快。如图3，假设B点的高程已知，A点的高程为未知，这里要通过全站仪测定其它待测点的高程。首先由(1)式可知:

　　HA=HB-(Dtanа+i-t) (2)

　　上式除了Dtanа即V的值可以用仪器直接测出外，i,t都是未知的。但有一点可以确定即仪器一旦置好，i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定t值也固定不变。从(2)可知：

　　HA+i-t=HB-Dtanа=W (3)

　　由(3)可知，基于上面的假设，HA+i-t在任意测站上也是固定不变的.而且可以计算出它的值W。

　　这一新方法的操作过程如下:

　　1、 仪器任意置点，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，测出V的值，并算出W的值。(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。施测前不必设定。)

　　3、将仪器测站点高程重新设定为W，仪器高和棱镜高设为0即可。

　　4、照准待测点测出其高程。

　　下面从理论上分析一下这种方法是否正确。

　　结合(1)，(3)

　　HB′=W+D′tanа′ (4)

　　HB′为待测点的高程

　　W为测站中设定的测站点高程

　　D′为测站点到待测点的水平距离

　　а′为测站点到待测点的观测垂直角

　　从(4)可知,不同待测点的高程随着测站点到其的水平距离或观测垂直角的变化而改变。

　　将(3)代入(4)可知：

　　HB′=HA+i-t+D′tanа′ (5)

　　按三角高程测量原理可知

　　HB′=W+D′tanа′+i′-t′ (6)

　　将(3)代入(6)可知：

　　HB′=HA+i-t+D′tanа′+i′-t′ (7)

　　这里i′,t′为0,所以:

　　HB′=HA+i-t+D′tanа′ (8)

　　由(5),(8)可知,两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。也就是说我们采取这种方法进行三角高程测量是正确的。

　　综上所述：将全站仪任意置点，同时不量取仪器高，棱镜高。仍然可以测出待测点的高程。测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了误差来源。整个过程不必用钢尺量取仪器高，棱镜高，也就减少了这方面造成的误差。同时需要指出的是，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t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。

　　参考文献：

　　[1]肖复何等.控制测量学[M].重庆。重庆大学出版社

　　[2]浅谈全站仪三角高程测量 叶剑华 2006 广西大学学报

　　[3]魏增超,广礼.全站仪代替水准测量精度分析[J].工程施工技术,008(4):9-11.

　　[4]《工程测量规范》GB50026-2007

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