■郎澤俊邵文祥

（1中交二航局六分公司湖北武漢430080；2中交二航局六分公司湖北武漢430080）

提高導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量精度方法的探索

■郎澤俊1邵文祥2

（1中交二航局六分公司湖北武漢430080；2中交二航局六分公司湖北武漢430080）

文章通過(guò)對(duì)使用兩種不同的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量方法取得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，闡述了這兩種導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)兩種導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量方法的測(cè)量精度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

全站 儀導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量 導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的精度

1　引言

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，集電子經(jīng)緯儀和電子測(cè)距儀功能于一身的電子全站儀越來(lái)越先進(jìn)，功能也越來(lái)越強(qiáng)大，其穩(wěn)定性也越來(lái)越強(qiáng)，也使得全站儀同時(shí)進(jìn)行高精度測(cè)角和測(cè)距成為現(xiàn)實(shí)。這樣，測(cè)量工作者在進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量時(shí)便可以使用兩種導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量方法（如圖1所示）

那么，如何合理的使用這兩種導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量方法，以提高導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的精度和測(cè)量工作效率呢？

圖1　全站儀導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量方法流程圖

2　導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的原理及精度影響因素

全站儀三角高程導(dǎo)線(xiàn)大體可分為附合導(dǎo)線(xiàn)、閉合導(dǎo)線(xiàn)和支導(dǎo)線(xiàn)。其中附合導(dǎo)線(xiàn)可靠性最好，閉合導(dǎo)線(xiàn)次之，支導(dǎo)線(xiàn)的可靠性最差，線(xiàn)路控制測(cè)量一般使用可靠性較好的附合導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行。但無(wú)論選擇哪種導(dǎo)線(xiàn)形式，其導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的基本原理和影響導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量精度的因素基本是相同的。

2.1導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的基本原理

導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的基本原理就是通過(guò)測(cè)量精度較高的電子全站儀對(duì)相鄰點(diǎn)在水平面上的水平距離和水平角及鉛垂面上的斜距和垂直角進(jìn)行測(cè)量，然后使用經(jīng)過(guò)鑒定的精密平差軟件對(duì)導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理。

如圖2所示，O點(diǎn)為儀器設(shè)站點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)為置鏡點(diǎn)，I1為儀器高，V1、V2為A、B點(diǎn)處的棱鏡高，S1、S2為儀器中心至A、B點(diǎn)棱鏡中心的距離，α1、α2為儀器中心至A、B點(diǎn)棱鏡中心的垂直角，A、B、O三點(diǎn)在水平面上投影分別為A′、B′和O′，則導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的需測(cè)定的基本量為：水平距離丨A′O′丨、丨B′O′丨、水平角∠A′O′B′、斜距S1、S2以及垂直角α1、α2。

2.2影響導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量精度的因素

從上面介紹的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的基本原理可知，導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的精度主要受水平角、垂直角的測(cè)量精度及儀器高、目標(biāo)高的量取精度影響。因此，影響導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量精度的因素實(shí)際上是一個(gè)綜合性問(wèn)題，它包括儀器誤差、觀(guān)測(cè)誤差、觀(guān)測(cè)目標(biāo)的穩(wěn)定性、儀器操作誤差的影響、外界條件的影響等。其中儀器誤差主要是指儀器的視準(zhǔn)軸、水平軸、垂直軸的傾斜誤差及儀器測(cè)距的固定誤差和比例誤差；觀(guān)測(cè)誤差即觀(guān)測(cè)者在瞄準(zhǔn)過(guò)程中的瞄準(zhǔn)誤差；觀(guān)測(cè)目標(biāo)的穩(wěn)定性是指腳架的下沉；儀器操作誤差是指儀器照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)的彈性帶動(dòng)誤差和儀器底座位移產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差、照準(zhǔn)部水平微動(dòng)螺旋的隙動(dòng)誤差；外界條件的影響主要是指大氣折光、地球曲率和溫度等因素的影響。

圖2　全站儀導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量示意圖

3　兩種導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量方法的比較分析

為了對(duì)引言中的方法（1）和方法（2）的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量精度準(zhǔn)確的進(jìn)行對(duì)比分析，在現(xiàn)場(chǎng)（6個(gè)未知控制點(diǎn)，總長(zhǎng)度2.2KM）進(jìn)行實(shí)測(cè)的時(shí)候，使用相同的儀器（測(cè)角精度為2秒的徠卡TS06電子全站儀），采用相同的人、相同的觀(guān)測(cè)目標(biāo)在相近的時(shí)間段進(jìn)行每測(cè)站3個(gè)測(cè)回的導(dǎo)線(xiàn)觀(guān)測(cè)，并記錄每一測(cè)站觀(guān)測(cè)的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間。

3.1觀(guān)測(cè)時(shí)間的比較

使用測(cè)量方法（1）進(jìn)行觀(guān)測(cè)每測(cè)站花費(fèi)的時(shí)間平均為12分鐘，而使用測(cè)量方法（2）進(jìn)行觀(guān)測(cè)每測(cè)站花費(fèi)的時(shí)間平均為14分鐘。可見(jiàn)，使用方法（1）進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量所花費(fèi)的時(shí)間比方法（2）略少，但相差不多。

3.2距離測(cè)量精度的比較

使用測(cè)量方法（1）和測(cè)量方法（2）進(jìn)行距離測(cè)量精度的比較，比較結(jié)果見(jiàn)圖3和圖4。

由圖中的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，由于目前的全站儀測(cè)距精度均比較高，測(cè)量方法的變化對(duì)距離測(cè)量精度的影響比較小，因此，這兩種測(cè)量方法的距離測(cè)量精度基本相同。

3.3水平角測(cè)量精度的比較

使用測(cè)量方法（1）和測(cè)量方法（2）進(jìn)行水平角測(cè)量精度的比較，比較結(jié)果見(jiàn)圖5和圖6。

由圖5和圖6的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，相對(duì)于測(cè)量方法（1），使用測(cè)量方法（2）進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量，其水平角測(cè)量的精度更高，水平角的測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性也更好。

3.4垂直角測(cè)量精度的比較

使用測(cè)量方法（1）和測(cè)量方法（2）進(jìn)行垂直角測(cè)量精度的比較，其比較結(jié)果見(jiàn)圖7和圖8。

由圖7和圖8可以看出，與測(cè)量方法（1）相比，測(cè)量方法（2）測(cè)得的垂直角數(shù)據(jù)，其指標(biāo)差較差值和垂直角測(cè)回較差值較小，垂直角測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性較好。

3.5導(dǎo)線(xiàn)平差結(jié)果的精度比較

圖3　一測(cè)回距離讀數(shù)較差統(tǒng)計(jì)圖圖中橫軸單位為mm

圖4　各測(cè)回距離較差統(tǒng)計(jì)圖圖中橫軸單位為mm

圖5　一測(cè)回內(nèi)2C值互差統(tǒng)計(jì)圖圖中橫軸單位為s

圖6　同一方向值各測(cè)回較差統(tǒng)計(jì)圖圖中橫軸單位為s

圖7　指標(biāo)差較差統(tǒng)計(jì)圖圖中橫軸單位為s

圖8　垂直角測(cè)回值較差統(tǒng)計(jì)圖圖中橫軸單位為s

使用南方測(cè)繪公司出品的南方平差易2005分別對(duì)使用測(cè)量方法（1）和測(cè)量方法（2）獲得的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密平差，使用測(cè)量方法（1）獲得的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)平差結(jié)果為：導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)相對(duì)閉合差k=1/48045,每公里高差中誤差=9.9mm；使用測(cè)量方法（2）獲得的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)平差結(jié)果為：導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)相對(duì)閉合差k=1/61681,每公里高差中誤差=6.4mm。顯然，使用測(cè)量方法（2）獲得的導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量平差結(jié)果精度較高。

由于目前大多全站儀在進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)需要手動(dòng)按下測(cè)量鍵。因此，使用方法（1）進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量，在按下距離測(cè)量鍵的時(shí)候，儀器的照準(zhǔn)部可能在水平或豎直方向上發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，影響了儀器瞄準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。另外，使用全站儀望遠(yuǎn)鏡同時(shí)嚴(yán)格瞄準(zhǔn)水平和豎直方向比只嚴(yán)格瞄準(zhǔn)一個(gè)方向要困難得多。再結(jié)合以上的數(shù)據(jù)比較結(jié)果可知，使用測(cè)量方法（2）進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量能夠獲得更高的精度。

4　結(jié)束語(yǔ)

使用方法（1）進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量，其耗時(shí)較短，但測(cè)量精度較低；而使用方法（2）進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量，雖然耗時(shí)較長(zhǎng)，但測(cè)量精度較高，更容易滿(mǎn)足較高等級(jí)導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的精度要求。因此，四等及以上較高等級(jí)的導(dǎo)線(xiàn)控制測(cè)量宜使用方法（2）進(jìn)行，以使控制測(cè)量的精度更高。

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[2]楊黎明，孫偉平，影響全站儀高程測(cè)量精度因素及解決措施 [J].礦山測(cè)量，2012，8，第4期：60～62.

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1000～405X（2016）～4～327～3