江蘇連云港地質(zhì)工程勘察院 江蘇連云港222023

【摘要】在高速公路建設(shè)作業(yè)以及建設(shè)規(guī)模持續(xù)發(fā)展的背景之下，對高程控制測量方面所提出的要求也相應(yīng)的具體。在高程控制測量實踐中，全站儀在某些地區(qū)（如丘陵、山區(qū)和跨河等地）下應(yīng)用的優(yōu)勢是毋庸置疑。本文對傳統(tǒng)光學(xué)儀器測量技術(shù)，對全站儀的應(yīng)用優(yōu)勢進行總結(jié)，并就全站儀中間法在高程控制測量中的應(yīng)用要點與注意事項進行探討，值得引起關(guān)注。

【關(guān)鍵詞】高速公路；高程控制測量；全站儀；實踐

高速公路高程控制測量是項目實施中非常重要的工作之一。當(dāng)前，在等級水準(zhǔn)測量中，可借助的儀器設(shè)備包括全站儀與水準(zhǔn)儀兩類。相較于全站儀而言，應(yīng)用水準(zhǔn)測量受地形起伏的限制 ，外業(yè)工作量大 ，施測速度較慢.并且高程控制測量對環(huán)境的要求存在一定局限。因此，結(jié)合已有的經(jīng)驗認(rèn)為，在高速公路高程控制測量實踐中，宜選用全站儀作為其輔助測量，以滿足控制測量方面的需求。本文即圍繞該問題進行分析與探討。

1 全站儀在高速公路高程控制測量中的優(yōu)勢分析

將全站儀三角高程中間法應(yīng)用于高速公路特別是山區(qū)等特殊地形高程控制測量實踐中表現(xiàn)出了非常突出的優(yōu)勢，不但能夠確保測量數(shù)據(jù)的精確性，且整個控制測量的操作過程簡單可行，方便快捷。具體來說，其優(yōu)勢表現(xiàn)為以下幾個方面：

首先，傳統(tǒng)的三角高程控制測量方案中，必須將測量儀器以及棱鏡放置于指定的點位上，在測量前必須對儀器高、棱鏡高進行量取，而在此過程當(dāng)中無法完全規(guī)避測量誤差，因此所取得的垂直高度并非是真正意義上的垂直高度，受此影響因素可能產(chǎn)生的誤差是非常大的。而在高速公路高程控制測量工作中，應(yīng)用全站儀中間法進行三角高程測量，即將全站儀架設(shè)在兩侍測點（保持棱鏡高度一致 ）中間進行三角高程測量。通過多次實踐 ，表明全站儀似水準(zhǔn)法（中間法）高程測量能達(dá)到國家三 （四 ）等水準(zhǔn)測量精度，滿足高速公路高程精度要求。

其次，在利用全站儀進行高速公路高程控制測量時，所采取的對向觀測順序遵循后→前→前→后的基本原則，盡可能的確保前后視距的一致性，通過此種方式能夠避免高程精度受到球氣差的影響，后續(xù)數(shù)據(jù)處理中不需要進行兩差改正，僅需要將兩個待測點之間的距離控制在1.2km范圍內(nèi)，即能夠滿足一般高速公路對水準(zhǔn)測量的精度要求。

再次，利用全站儀進行高速公路高程控制測量期間，前后視采用光學(xué)棱鏡，通過圓水準(zhǔn)泡對中刻度進行調(diào)整。一般來說，圓水準(zhǔn)泡的精度為8.0’，及垂直方向在傾斜角度<8.0’時均能夠滿足垂直要求。以比較常見的2.5m高度棱鏡為例，可以根據(jù)幾何公式計算得出其誤差低于0.007mm。由此可見，在全站儀控制測量中，只要能夠滿足圓水準(zhǔn)泡在居中方面的要求，則基本可以忽略棱鏡傾斜對數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響。同時由于省去了傳統(tǒng)測量方法下的人為讀數(shù)過程，直接由儀器顯示，因而減少了人為估讀方面的誤差。

最后，傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀在用于高程測量時要求兩個立尺點能夠?qū)崿F(xiàn)與測站的相互通視，且高差要求控制在3.0m范圍內(nèi)，若測量區(qū)域內(nèi)自然地物比較密集，則必須對障礙物進行清除，以保障測量效果。但在采用全站儀進行測量時，不要求儀器按照設(shè)置點位進行固定，在儀器設(shè)備的擺放位置上更加的靈活，容易找到視野開闊的區(qū)域，對提高測量精度有重要價值。

2 全站儀在高速公路高程控制測量中的具體運用

以全站儀的中間法高程控制測量為例，一般測量中所使用的中間法是指將三角高程測量與水準(zhǔn)測量相似，在兩個待觀測點的中間位置放置全站儀（放置點位可以是任意轉(zhuǎn)點，也可以是水準(zhǔn)點）。在控制測量實踐中需要注意的是：所選擇的儀器架設(shè)點應(yīng)當(dāng)盡可能保持前后視距的一致性，不易過長（一般來說不應(yīng)高于1.2km）。

如下圖所示（見圖1），假定兩個待測點分別為A點、B點，將全站儀放置于A～B之間的C點上。則A點與B點之間的高差可以通過如下方式計算：

圖1：高速公路高程控制測量中全站儀的應(yīng)用原理示意圖

A、B點高差=A點高程-B點高程=（C點高程+前視垂距+全站儀高度-B點覘標(biāo)高）-（C點高程+后視垂距+全站儀高度-A點覘標(biāo)高）；

按照上式，在計算 A、B點高差過程當(dāng)中所涉及到的所有數(shù)據(jù)均可通過全站儀讀數(shù)以及測量的方式獲取，但為了提高測量數(shù)據(jù)的精度，還需要考慮到大氣折光以及地球曲率對測量數(shù)據(jù)的影響，遵循現(xiàn)行《公路勘測細(xì)則》中的相關(guān)要求，對計算數(shù)據(jù)進行修正。此過程當(dāng)中，使用光電測距儀對三角高程進行測量的修正系數(shù)需要按照如下方式計算：

折光系數(shù)=[（1-大氣垂直折射系數(shù)）/2*地球半徑]/邊長；

該式中，大氣垂直折射系數(shù)建議取值為0.14，地球半徑建議取值為6371.0km。根據(jù)對修正系數(shù)的計算發(fā)現(xiàn)：修正數(shù)與全站儀測量前后視距的水平距離平方差有關(guān)系，在前后視距水平距離一致的條件下，可消除球氣差以及大氣折光對測量數(shù)據(jù)的影響。

3 應(yīng)用全站儀中的注意事項

首先，全站儀的安置位置需要加以嚴(yán)格控制。例如地表為非原生石板、石塊、雨后的耕作土等地點應(yīng)盡量避開，實際測量中發(fā)現(xiàn)：儀器安置在上述地方，人員走動、吹風(fēng)、垂球的擺動，都會造成豎角約10.0’左右的抖動。使用中一旦發(fā)現(xiàn)儀器豎角有微小跳動，一般原因是儀器三角架未能充分固定，測量中一定要選擇穩(wěn)固的地面架設(shè)儀器，保證儀器始終處于精平狀態(tài)。當(dāng)儀器架設(shè)在光滑的表面時，建議用細(xì)繩（或細(xì)鉛絲）將三腳架三個腳聯(lián)起來，以防滑倒。

其次，全站儀測量過程中，照準(zhǔn)棱鏡的參照物必須保持清晰，在高程控制測量中，每次照準(zhǔn)棱鏡時都應(yīng)當(dāng)以橫絲作為基準(zhǔn)。并且，控制測量期間所選擇的照準(zhǔn)參照物應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一。實踐工作中，考慮到在測距處于0.4m～0.5m區(qū)間內(nèi)時，若選擇棱鏡中絲點作為參照物，會出現(xiàn)中絲點難以看清的問題，因此建議以棱鏡三角形端部作為參照標(biāo)準(zhǔn)，以滿足在不同視距條件下對參照物清晰度的要求。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)代高速公路建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展的背景之下，各種相關(guān)專業(yè)技術(shù)也逐步凸顯出電子化、數(shù)字化的發(fā)展特點。特別是在高速公路測量手段的方面，其所取得的發(fā)展成效是毋庸置疑。相較于常規(guī)意義上的水準(zhǔn)儀測量技術(shù)而言，全站儀干預(yù)下的高程控制測量具有精度高、適用范圍廣、以及操作簡便可靠等諸多優(yōu)勢，測量數(shù)據(jù)精度可以滿足高速公路規(guī)范要求，因此目前全站儀逐步取代了傳統(tǒng)的光學(xué)儀器，在高速公路高程控制測量中發(fā)揮著更加突出的作用。本文即分析了高速公路高程控制測量中應(yīng)用全站儀的主要優(yōu)勢，并對全站儀中間法的應(yīng)用要點以及注意事項進行了探討總結(jié)，值得引起重視。

參考文獻

[1]靳海亮 ，趙長勝 ，韓奎峰. 全站儀三角高程替代四等水準(zhǔn)測量精度分析 [ J ]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報 ， 2004， 23 （5） ： 606 - 608.

[2]張磊，蒲拴云，張曉震等.全站儀用于豎井高程聯(lián)系測量的方法及精度分析[J].價值工程，2014，（32）：107-108.

[3] 劉惠明，張波，陳俊林等.全站儀中間法高程測量及其精度探討[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004，25（4）：102-106.