全站儀三角高程測量的兩種方法比較

秦炳文

（山西焦煤集團西山支護公司，山西 太原 030053）

全站儀三角高程測量的兩種方法比較

秦炳文

（山西焦煤集團西山支護公司，山西 太原 030053）

通過對全站儀三角高程測量的兩種方法比較分析，指出全站儀三角高程測量的非測點設站法可以減少三角高程測量的誤差來源，而且施測方便、快速。

全站儀；三角高程測量；非測點設站法

幾何水準測量精度高，但其作業(yè)轉點多、外業(yè)工作量大、速度慢、勞動強度大?？绾訙y量和丘陵、山區(qū)等地區(qū)用幾何水準測量的方法傳遞高程非常艱難，有時甚至不可能。與幾何水準測量方法比較，三角高程測量不受地形起伏的限制，且施測速度較快。在大比例地形圖測繪、線路工程、管網(wǎng)工程等工程測量中廣泛應用。但精度較低，且每次測量都得量取儀器高，棱鏡高，不僅麻煩而且增加了誤差來源。

近年來,隨著科學技術的不斷進步，電子經(jīng)緯儀和光電測距儀的廣泛應用,尤其是全站儀的迅速發(fā)展和成熟，三角高程測量已經(jīng)受到國內(nèi)外同行的重視。

利用全站儀進行三角高程測量因為其方便快捷、操作簡單等優(yōu)點而受到廣大測繪工作者的青睞，被廣泛應用在起伏較大的山區(qū)等高程測量中，近而大大提高了測量作業(yè)效率。

隨著全站儀的廣泛使用，使用跟蹤桿配合全站儀測量高程的方法越來越普及，使用傳統(tǒng)的三角高程測量方法已經(jīng)顯示出了它的局限性。在三角高程測量實踐中，常使用非測點設站法進行三角高程測量。這種方法既結合了水準測量的任意置站的特點，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，施測更方便、速度更快。

1 全站儀三角高程測量的測點設站法

測點設站法傳承于傳統(tǒng)的三角高程測量方法，其基本思想是根據(jù)由測站點向照準點所觀測的豎直角和它們之間的傾斜距離，計算測站點與照準點之間的高差。

需要指出的是傳統(tǒng)三角高程測量兩點之間距離一般使用水平距離，全站儀三角高程測量由于使用光電測距，距離使用斜距。測點設站法高差計算公式如下：

設A、B為地面上高度不同的兩點。A為測站點，B為照準點。為測出B點的高程，可在A點架設全站儀，在B點豎立跟蹤桿，觀測豎直角α，并量取儀器高i和棱鏡高v。則A、B間高差hAB為：

式中：S為經(jīng)氣象改正的斜距；α為豎直角觀測值；K為大氣折光系數(shù)；R為測區(qū)地球平均曲率半徑；i為儀器高；v為棱鏡高。

由上式我們可以看出，測點設站法三角高程測量既要測距、觀測垂直角、測定大氣折光系數(shù)，還要量取儀器高和棱鏡高。

對于儀器高和棱鏡高的測量誤差，用于測定地形控制點高程的三角高程測量，僅要求達到厘米級；當用光電測距三角高程測量代替四等水準測量時，儀器高和棱鏡高的測定要求達到毫米級，用秒度鋼尺認真地測量兩次取平均，準確讀數(shù)至1 mm是不困難的，若采用對中桿量取儀器高和棱鏡高，其誤差可小于±1 mm。因此，可認為三角高程控制測量的主要誤差來源是豎直角觀測誤差、大氣垂直折光系數(shù)誤差。而當豎直角不太大、視距不超過50 m的短視距三角高程測量時，其距離誤差、豎直角觀測誤差及大氣折光對高差精度的影響極其微小，這時高差的精度主要取決于量取儀器高和棱鏡高的精度。因此無論是從簡化作業(yè)還是提高精度而言，消除儀器高和棱鏡高誤差都是必要的。

2 全站儀三角高程測量的非測點設站法

如果我們將全站儀象水準儀一樣任意置點，而不是將它置在測點上，同時又在不量取儀器高和棱鏡高的情況下，利用三角高程測量原理測出待測點的高程，那么施測的速度將更快、更方便。為求A、B兩點間的高差，我們將全站儀設置在A、B兩點大致中間位置M處，同時選取帶三角架的跟蹤桿作為反射棱鏡，棱鏡高保持固定不變，這樣：

由于采用固定棱鏡高，vA=vB，

由上式我們可以看出，在采用固定的反射棱鏡時，不需對中和量取儀器高、棱鏡高。這樣就可以減少對中、量高的誤差。

3 結語

比較兩種方法，非測點設站法有如下特點：儀器任意置點，不必設在測點（已知點或未知點）上；不必量取儀器高和棱鏡高；全站儀只需調(diào)平，不必對中；視線長度小于測點設站法，受測角和大氣折光影響小。綜上所述，將全站儀任意置點，不必量取儀器高和棱鏡高，同時縮短視線長度，仍然可以測出待測點的高程。測出的結果比在測點設站的三角高程測量精度更高。

Abstract:By the comparison of two methods of trigonometric leveling measurement of total station instrument,the paper presents that the non-monitoring-point station setting method could reduce the error source of the measurement.In addition,the measurement is convenient and fast.

Keywords:total station;trigonometric leveling measurement;non-monitoring-point station setting

編輯：徐樹文

Two Methods of Trigonometric Leveling Measurement in Total Station Instrument

QIN Bing-wen
（Xishan Supporting Equipment Co.,Shanxi Coking Coal Group,Taiyuan Shanxi 030053,China）

P631.3+3

A

1672-5050（2010）08-0058-02

2010-06-15

秦炳文（1967—），男，山西原平人，大專，助理工程師，從事礦山測量工作。