黎軍平

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)出一種新的方法進行三角高程測量。這種方法既結(jié)合了水準測量的任一置站的特點，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一步提高，施測速度更快。

關(guān)鍵詞：全站儀；三角高程測量；方法

引 言

三角高程測量是采用經(jīng)緯儀和測距儀測定兩點間的豎直角和距離，按三角學(xué)原理，計算兩點間的高差，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、管網(wǎng)工程等工程測量中，但它也有其缺點，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。

1 全站儀的結(jié)構(gòu)及功能

全站儀上半部分包含有測量的四大光電系統(tǒng)，即水平角測量系統(tǒng)、豎直角測量系統(tǒng)、水平補償系統(tǒng)和測距系統(tǒng)。通過鍵盤可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)。以上各系統(tǒng)通過I/O接口接入總線與微處理機聯(lián)系起來。

微處理機（CPU）是全站儀的核心部件，主要有寄存器系列（緩沖寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器）、運算器和控制器組成。微處理機的主要功能是根據(jù)鍵盤指令啟動儀器進行測量工作，執(zhí)行測量過程中的檢核和數(shù)據(jù)傳輸、處理、顯示、儲存等工作，保證整個光電測量工作有條不紊地進行。輸入輸出設(shè)備是與外部設(shè)備連接的裝置（接口），輸入輸出設(shè)備使全站儀能與磁卡和微機等設(shè)備交互通訊、傳輸數(shù)據(jù)。

電磁波測距按載波來分，采用微波段的電磁波作為載波的稱為微波測距儀；采用光波作為載波的稱為光電測距儀。光電測距儀所使用的光源有激光光源和紅外光源（普通光源已淘汰），采用紅外線波段作為載波的稱為紅外測距儀。

欲測定A、B兩點間的距離D，安置儀器于A點，安置反射鏡于B點。儀器發(fā)射的光束由A至B，經(jīng)反射鏡反射后又返回到儀器。設(shè)光速c為已知，如果光束在待測距離D上往返傳播的時間t已知，則距離D可由下式求出：

傳播速度會隨大氣的溫度和氣壓而變化，15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個標準值，此時的大氣改正為0ppm。實測時，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會自動計算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對測距結(jié)果進行改正。

2 三角高程測量的傳統(tǒng)方法

首先我們假設(shè)A，B兩點相距不太遠，可以將水準面看成水準面，也不考慮大氣折光的影響。為了確定高差hAB，可在A點架設(shè)全站儀，在B點架設(shè)棱鏡，觀測垂直角αAB，并直接量取儀器高i和棱鏡高t，若A，B兩點間的水平距離為D，則hAB=V+i-t故：

HB=HA+DtanαAB+i-t（2）

這就是三角高程測量的基本公式，但它是以水平面為基準面和視線成直線為前提的。因此，只有當(dāng)A，B兩點間的距離很短時，才比較準確。當(dāng)A，B兩點距離較遠時，就必須考慮地球彎曲和大氣折光的影響了。其改正的公式為D2/2R，D為觀測平距，R為地球曲率半徑。這里不論述公式的推理過程，只就三角高程測量新法的一般原理進行闡述。

3 總 結(jié)

（1）采用測角2″級的全站儀進行觀測，控制施測距離，盡量控制測距邊長在300m以內(nèi)，最大也不要超過400m。

（2）地球曲率和大氣折光的影響

近地面大氣層的密度分布一般隨離開地面的高度而變化，也就是說，近地面大氣層的密度存在著梯度。因此，光線通過在不斷按梯度變化的大氣層時，會引起折射系數(shù)的不斷變化，導(dǎo)致視線成為一條各點具有不同曲率的曲線，在垂直方向產(chǎn)生彎曲，并且彎向密度較大的一方，這種現(xiàn)象叫做大氣垂直折光。

用全站儀進行三角高程測量時，可以設(shè)置大氣折光系數(shù)K（一般取0.12），儀器自動對地球曲率及大氣折光的影響進行改正。如果把視距控制在500m左右，前后視距差在3m之內(nèi)，影響可以忽略不計。

（3）棱鏡沉降、儀器沉降、棱鏡傾斜的影響

與水準測量類似，用全站儀代替水準儀進行高程測量時同樣存在棱鏡沉降、儀器沉降的影響，觀測時必須采取一定的措施來減弱或消除。

棱鏡傾斜的影響與水準測量時水準尺的傾斜相似，只要仔細檢驗對中桿上的圓水準氣泡，在立桿時保證氣泡居中就可以減弱此影響。

（4）豎直度盤指標差的影響

水準測量時主要存在i角誤差的影響，為了消除i角誤差對水準測量的影響一般要求前后視距相等。用全站儀觀測時，類似的誤差是豎直度盤指標差，如果只用正鏡或倒鏡觀測，該項誤差的影響不容忽視。但是只要采用正倒鏡觀測，就可以抵消指標差的影響。

（5）垂直軸傾斜誤差的影響

全站儀能夠進行垂直軸傾斜的自動補償，并且補償后的精度能達到0.1″，影響甚微。因此，垂直軸傾斜誤差的影響可以忽略不計。

（6）垂線偏差的影響

在山區(qū)和丘陵地區(qū)用全站儀代替水準儀進行高程測量有顯著的優(yōu)點。但由于垂線偏差的變化較大，使得測點之間所觀測的高差不等于這兩點之間的正常高高差。因此，必須加垂線偏差改正。

（7）電磁場對三角高程測量的影響

在國民經(jīng)濟建設(shè)中敷設(shè)大功率、超高壓輸電線，目的是為了使電能通過空中電線或地下電纜向遠距離輸送。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)輸電線經(jīng)過的地帶所產(chǎn)生的電磁場，對全站儀視線位置的正確性有系統(tǒng)性的影響，并與電流強度有關(guān)。輸電線所形成的電磁場對平行于電磁場和正交于電磁場的視線將有不同影響。在設(shè)計三角高程控制路線時，必須考慮到通過大功率、超高壓輸電線附近的視線直線性所發(fā)生的重大變形。

參考文獻

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