劉利華

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000)

所謂高程測(cè)量主要指的是按照已知的一點(diǎn)的高程，去測(cè)量另一點(diǎn)的高程，繼而通過(guò)兩者之間的距離差求出高程的具體數(shù)值。在高程測(cè)量中我們一般采用兩種方法進(jìn)行:一是三角高程測(cè)量法;二是水準(zhǔn)測(cè)量法。兩種測(cè)量方法相比較而言水準(zhǔn)測(cè)量所獲取的數(shù)據(jù)精確值較高，然而美中不足的是水準(zhǔn)測(cè)量法也有一定的局限性，它只適用于地勢(shì)較為平整的區(qū)域［1］。而三角高程測(cè)量法的應(yīng)用范圍較為廣泛，它會(huì)在已知的高程上進(jìn)行全站儀的設(shè)置并在待測(cè)點(diǎn)設(shè)置一定的建標(biāo)牌，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)高度與儀器的定性測(cè)量，尤其是對(duì)于一些對(duì)精確值要求較高的或是工程較為縝密的施工選擇三角高程測(cè)量法則是最佳的選擇。

1.全站儀中間站法三角高程測(cè)量原理

全站儀中間站法三角高程測(cè)量原理如圖1 所示，它是通過(guò)在已知高程點(diǎn)以及待測(cè)點(diǎn)部位分別放置一個(gè)反光棱鏡，還需在已知高程點(diǎn)與待測(cè)點(diǎn)之間的某個(gè)位置設(shè)置一個(gè)測(cè)量?jī)x器即全站儀，具體的計(jì)算公式表示如下:

在上式中:S1 代表的含義是兩點(diǎn)之間的傾斜距離、α1表示兩點(diǎn)之間的豎直角、c1為兩點(diǎn)之間的地球曲率改正數(shù)、r1代表的含義是O 至A 點(diǎn)的大氣折光改正數(shù)，i 的含義是儀器高，v1表示A 點(diǎn)的目標(biāo)高。地球曲率以及大氣折光影響之和f1表示公式如下:

在上式中:R 表示的含義是地球的平均半徑(R=6 371 km)，K1代表的是O 至A 兩點(diǎn)之間的大氣折光系數(shù)。假設(shè)已知點(diǎn)A 的高程為HA，計(jì)算B 的高程表示如下:

從上面的計(jì)算公式中我們得知，在對(duì)已知點(diǎn)的高程誤差排除的基礎(chǔ)上，使用全站儀中間法測(cè)量高程的影響因素是多方面的，但究其根本其與儀器的實(shí)際高度沒(méi)有任何關(guān)系，從中我們也發(fā)現(xiàn)全站儀中間法在高程測(cè)量中的重要性，大大提高其測(cè)量的精確度。

圖1 全站儀中間法高程測(cè)量原理

2.全站儀中間法三角高程測(cè)量中的誤差分析

排除已知點(diǎn)高程誤差的基礎(chǔ)上，對(duì)公式(3)進(jìn)行全微分，我們可得出以下式子:dhAB=-［sinα1+(1-K1)/R·S1·cos2α1］dS1

要使所測(cè)量的高差值與實(shí)際情況相吻合，在實(shí)際觀測(cè)時(shí)，要盡最大可能使得前視距離與后視距離保持相等，前后的豎直角盡可能的相互靠近，確保大氣折光系數(shù)k1，k2 在短時(shí)間內(nèi)變化不大。采用全站儀的測(cè)距精度為± (3 +2ppm)，測(cè)角精度為±2.0″，從中可算出全站儀中間三角高程測(cè)量中高差的誤差大小。

3 全站儀中間法三角高程測(cè)量的精確度分析

因?yàn)槿緝x的測(cè)量精度將準(zhǔn)確，所以在三角高程測(cè)量中大都選用全站儀法進(jìn)行施工測(cè)量。通過(guò)對(duì)全站儀中間法高程測(cè)量的精確值的全面分析，我們可獲取以下信息:(1)隨著觀測(cè)距離以及豎直角的不斷增大，全站儀中間法高層測(cè)量的誤差也會(huì)加大。這也充分說(shuō)明了在三角高程的高差測(cè)量中，應(yīng)盡量控制豎直角和觀測(cè)距離在一定范圍內(nèi)。(2)如果選取前后視目標(biāo)高相等進(jìn)行高程測(cè)量，則可以最大限度的降低目標(biāo)高程測(cè)量所帶來(lái)的誤差，增強(qiáng)測(cè)量的精確度，該方法在測(cè)距較短的情況下使用較為有效［2］。(3)在全站儀中間法測(cè)量中前后視應(yīng)該選擇同一目標(biāo)高，采用公式mα=±2″進(jìn)行高程誤差分析，如果全站儀到前后視的距離是等長(zhǎng)的，我們可得到D1-D2=0，這種現(xiàn)象滿(mǎn)足三等水準(zhǔn)測(cè)量的相關(guān)要求。(4)如果全站儀到前后視的距離不相等，即在D1-D2 ≤100 m 時(shí)，應(yīng)將目標(biāo)高量的誤差考慮其中，這種現(xiàn)象滿(mǎn)足四等水準(zhǔn)測(cè)量的相關(guān)要求。(5)當(dāng)視線(xiàn)距離較小時(shí)，儀器高和棱鏡高量測(cè)誤差是導(dǎo)致全站儀三角高程出現(xiàn)誤差的主導(dǎo)因素。這時(shí)我們可以選取恰當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法，例如前后視測(cè)量時(shí)采用同一對(duì)中桿，而且高度保持一致，可不量取棱鏡高，即儀器高和棱鏡高量測(cè)所影響誤差為零，這樣將提高高差精度。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高程測(cè)量工作中，對(duì)測(cè)距和測(cè)角等的要求越來(lái)越高，通過(guò)引進(jìn)全站儀中間法來(lái)對(duì)三角高程進(jìn)行測(cè)量，極大的提高了測(cè)量的精確度，目前已經(jīng)在各大測(cè)量領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行高程測(cè)量時(shí)使用全站儀中間法進(jìn)行測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)如下:一是不需要相鄰的測(cè)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量;二是所觀測(cè)的具體方位選擇的范圍相對(duì)較寬，沒(méi)有嚴(yán)格的限制;三是對(duì)測(cè)量的儀器精確度要求不是很?chē)?yán)格;四是在測(cè)量中可操作性強(qiáng)，此種方法的靈活運(yùn)用極大的提高了高程測(cè)量的速度，使工程可以及時(shí)、有效的完成。

［1］周小華.大高差單向光電三角高程測(cè)量中最佳測(cè)站位置的確定［J］.華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，18 (5):180-182.