文平

摘要：目前，全站儀三角高程測量代替水準(zhǔn)測量已經(jīng)得到非常廣的應(yīng)用，但是，傳統(tǒng)的三角高程測量投入資源多，計(jì)算量大，效率低，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場施工進(jìn)度的要求。隨著高精度智能全站儀的面世，以及機(jī)載軟件的成功研發(fā)，現(xiàn)代的三角高程測量具有劃時代的進(jìn)步，不僅需要的資源少、速度快、節(jié)省時間，而且效率高，精度能夠保證。本文將以仁新高速公路13標(biāo)為例，闡述高精度智能全站儀結(jié)合徠卡多測回測角軟件在山區(qū)高程控制測量中的應(yīng)用。

Absrtact： At present， the total station trigonometric leveling has been widely used instead of leveling. However， the traditional trigonometric leveling has not been able to meet the requirements of the construction progress because of the large amount of resources invested， the large amount of calculation and the low efficiency. With the advent of high precision intelligent total station and the successful research and development of airborne software， modern trigonometric leveling has made epoch-making progress. It not only needs less resources， faster speed and less time， but also has high efficiency and accuracy. Taking Renhua-Xinfeng Expressway 13# as an example， this paper expounds the application of high precision intelligent total station instrument combined with Leica multi-measurement angle measurement software in mountain area elevation control survey.

關(guān)鍵詞：全站儀；多測回測角；三角高程；測量

Key words： total station；multi-measurement angle-measurement；trigonometric elevation；measurement

中圖分類號：P224.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）11-0237-03

0 引言

在高程控制測量中，一般首先采用的是水準(zhǔn)測量，但對于山區(qū)地形，水準(zhǔn)測量限制非常大，全站儀三角高程測量優(yōu)勢比較明顯，它不受地形起伏的限制，具有效率高、實(shí)施靈活等優(yōu)點(diǎn)，已有實(shí)踐證明：三角高程測量能達(dá)到三、四等水準(zhǔn)測量的精度要求；特殊情況下，有時還能夠達(dá)到一、二等水準(zhǔn)測量的精度要求。傳統(tǒng)的三角高程測量投入人員多，且需要手動記錄，內(nèi)業(yè)計(jì)算工作量比較大；而高精度智能全站儀結(jié)合徠卡多測回測角軟件的應(yīng)用，是三角高程測量的一次進(jìn)步，是軟硬件改進(jìn)的結(jié)晶，它具有自動測量及自動記錄的功能，內(nèi)業(yè)既可以自動生成電子表格，也可以自動生成支持多種軟件的平差格式文件，效率非常高，精度也能保證，從而能夠減少測量人員，節(jié)省時間。

1 三角高程測量原理

三角高程測量是根據(jù)由測站向照準(zhǔn)點(diǎn)所觀測的斜距和豎直角，通過三角公式計(jì)算兩點(diǎn)間的高差。如圖1所示。

計(jì)算公式如下：

hAB=S·sinα+i-v+f或hAB=D·tanα+i-v+f

HB=HA+hAB

式中：S—AB兩點(diǎn)間的斜距；D—AB兩點(diǎn)間的平距；i—儀器高；v—目標(biāo)高；f—球氣差改正數(shù)；f=c-r=球差-氣差=D2/2R-D2·k/2R=（1-k）·D2/2R（k為大氣折光系數(shù)，取值范圍約在0.09-0.16之間。）

2 徠卡多測回測角軟件（中國版）

2.1徠卡多測回測角軟件的基本功能

徠卡多測回測角軟件是建立高等級三角網(wǎng)、導(dǎo)線（網(wǎng)）以及大型構(gòu)筑物和建筑物形變監(jiān)測網(wǎng)時的主要觀測手段，這些觀測具有觀測目標(biāo)多、測回?cái)?shù)多、精度要求高等特點(diǎn)。也是專門針對用戶設(shè)計(jì)的機(jī)載軟件，提供了高效、便捷的自動化測量，大大提高了工作效率，降低了勞動強(qiáng)度，同時滿足了內(nèi)、外業(yè)數(shù)據(jù)一體化、規(guī)范化的作業(yè)要求，充分顯示了該機(jī)載軟件的先進(jìn)性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性，完善的后處理程序，能夠進(jìn)行各種網(wǎng)形的數(shù)據(jù)平差處理。

2.2 徠卡多測回測角軟件的主要特點(diǎn)

①操作簡單，觀測過程規(guī)范。②限差設(shè)置靈活。③具有手動學(xué)習(xí)、自動觀測、自動記錄。④后處理完善、規(guī)范，能夠?qū)С鰳?biāo)準(zhǔn)的觀測手簿，并能夠?qū)С鲋С侄喾N軟件的平差格式文件。

2.3 徠卡多測回測角軟件的主要操作

2.3.1 限差設(shè)置

2.3.1.1 水平角觀測限差設(shè)置

如圖2所示，按照規(guī)范要求分別設(shè)置讀數(shù)互差、2c限差、半測回歸零差、一測回2c互差，測回均值互差、同方向2c互差。

2.3.1.2 垂直角觀測限差設(shè)置

如圖3所示，按照規(guī)范要求分別設(shè)置讀數(shù)互差、垂直角指標(biāo)限差、一測回指標(biāo)互差、測回間均值互差，同方向指標(biāo)互差。

2.3.1.3 斜距觀測限差設(shè)置

如圖4所示，按照規(guī)范要求分別設(shè)置讀數(shù)互差、測回均值互差。

2.3.2 學(xué)習(xí)測量及自動觀測

在最初的半測回，需要人工照準(zhǔn)各個目標(biāo)點(diǎn)，輸入各點(diǎn)點(diǎn)號、棱鏡高，依次將各個目標(biāo)點(diǎn)學(xué)習(xí)完畢，如圖5所示；對準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)時，按“測存”鍵，完成對該點(diǎn)的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)完最后一個目標(biāo)點(diǎn)后，按“完成”鍵，完成初始測量，返回到多測回測角主菜單。

進(jìn)入到自動觀測界面后，轉(zhuǎn)動棱鏡瞄準(zhǔn)初始學(xué)習(xí)的第一個目標(biāo)點(diǎn)，然后按F1“開始”，儀器即開始對學(xué)習(xí)過的目標(biāo)點(diǎn)依次進(jìn)行自動測量，如圖6所示。開始自動觀測之后，必須保證儀器和目標(biāo)棱鏡之間通視，若目標(biāo)被遮擋，儀器將按照設(shè)定次數(shù)重新測量，超過次數(shù)后儀器提示是否跳過該點(diǎn)。需要人工干預(yù)，按“是”，儀器將跳過該目標(biāo)，該次測量值以學(xué)習(xí)值代替，選擇“否”，儀器將繼續(xù)觀測該點(diǎn)。

2.4 數(shù)據(jù)后處理

外業(yè)觀測完畢后，利用電腦上安裝的徠卡TCA多測回測角自動觀測軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理，打開軟件，首先新建作業(yè)，把觀測數(shù)據(jù)*.obs和棱鏡高文件*.lep導(dǎo)入至軟件，依次進(jìn)行斜距傾斜改正、高差計(jì)算，導(dǎo)出相應(yīng)報(bào)表和格式文件，導(dǎo)出的電子手簿如表1所示。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

仁新高速公路LJ13標(biāo)起于廣佛寺大橋0#臺端，止于銀峰山出口，起點(diǎn)里程K127+494，終點(diǎn)里程K132+180，正線線路長4.484公里，工程含4.484公里正線、沐川南互通及4.18公里連接線。主要工程有銀峰山隧道一座，該隧道右線長1923m、左線長1911m；特、大、中橋梁共計(jì)21座，涵洞15座。

項(xiàng)目位于四川盆地西南緣向云貴高原的過渡上，峰巒起伏，溝谷縱橫，地形陡峻，植被茂密，受巖性和構(gòu)造控制，形成陡緩相間連續(xù)變化地形。項(xiàng)目內(nèi)地形高點(diǎn)高程約為800m，相對最低點(diǎn)的觀音堂高程約490m，相對高差約為310m，屬構(gòu)造剝蝕侵蝕低山地貌。隧道所傍斜坡較陡，坡度約40°～60°，斜坡坡表植被茂密，沿沐介路處斜坡局部基巖裸露。

3.2 測量方法

由于本項(xiàng)目位于山區(qū)，水準(zhǔn)測量難度非常大，所以采用三角高程測量對向觀測的方法進(jìn)行高程控制測量。

3.3 測量儀器

測量采用的儀器為高精度智能全站儀，目前市面上高精度智能全站儀有多種品牌（徠卡、索佳、拓普康、天寶等），本次選用的是徠卡TS60：測角精度0.5″，測距標(biāo)準(zhǔn)精度1mm+1ppm，它具有自動搜索、識別、觀測、記錄和計(jì)算等功能。儀器加裝徠卡多測回測角機(jī)載軟件，具有自動測量、自動記錄，節(jié)省時間、減少人員，自動生成電子手簿及平差格式文件，效率高。

由表2可以看出：自動觀測、自動記錄，需要的測量人員少，節(jié)省時間。如果方向數(shù)和測回?cái)?shù)增加，則更有優(yōu)勢。

3.4 測量結(jié)果

本次測量設(shè)計(jì)高程點(diǎn)4個，加密高程點(diǎn)8個，測量線路7.95公里，共測量了24段對向觀測，對向觀測高差互差最大為13.8mm，小于限差29.5mm，滿足光電測距三角高程測量四等的規(guī)范要求，具體數(shù)字見表3。

按照《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》中的公式計(jì)算每公里高差測量偶然中誤差：

通過上式得出本項(xiàng)目每公里高差測量偶然中誤差為±3.9mm，小于規(guī)范規(guī)定的±5mm，外業(yè)成果可靠。

4 結(jié)束語

全站儀三角高程測量不受觀測地形的限制、測站數(shù)少、能減輕勞動強(qiáng)度、提高作業(yè)速度、具有較強(qiáng)的靈活性與實(shí)用性，尤其是在丘陵地帶或山區(qū)的測量中有較大的優(yōu)越性。高精度智能全站儀的出現(xiàn)，更能體現(xiàn)出三角高程測量的優(yōu)勢。高精度智能全站儀結(jié)合徠卡多測回測角軟件在本測區(qū)高程控制測量的應(yīng)用，不僅節(jié)省了大量的時間，減少了人員的投入，而且速度快、效率高、精度高，為項(xiàng)目間接創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，可以進(jìn)行推廣。

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