全站儀三角高程測(cè)量應(yīng)用研究

【摘 要】全站儀三角高程測(cè)量通常會(huì)被人們稱作EMI測(cè)高，這種測(cè)量方法對(duì)測(cè)量的垂直角和距離進(jìn)行計(jì)算，最終算出兩點(diǎn)間高差的方法這種方法和其他的測(cè)量方法相比有著很多的優(yōu)勢(shì)，在測(cè)量時(shí)它能夠以更快的速度完成工作，而且在操作方法上也十分的簡(jiǎn)便，同時(shí)在工作時(shí)可以適應(yīng)各種地形，尤其適合在地勢(shì)相對(duì)比較復(fù)雜，而且測(cè)量展開(kāi)工作相對(duì)較難的地區(qū)。本文主要研究了全站儀三角高程測(cè)量應(yīng)用，以供相關(guān)人員參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】全站儀；三角高程測(cè)量；應(yīng)用

0.引言

有些人認(rèn)為全站儀三角高程測(cè)量不能有效的提高測(cè)距的精度，在測(cè)量的精度上是比不過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量的，所以全站儀三角測(cè)量是不能完全取代傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量的，但是另外的一些學(xué)者認(rèn)為，高精度儀器的應(yīng)用使得三角高程測(cè)量越來(lái)越受到人們的重視，而且在國(guó)內(nèi)的很多領(lǐng)域中都能夠得到很好的應(yīng)用，所以三角高程測(cè)量完全能夠替代水平測(cè)量。

1.全站儀三角高程測(cè)量的應(yīng)用方法

全站儀三角高程測(cè)量總共有三種方法，一種方法是單向觀測(cè)法，一種是對(duì)向觀測(cè)法，一種是中間觀測(cè)法，以下筆者結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)其應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

1.1單向觀測(cè)法

（1）全站儀三角高程測(cè)量法在功能上可以完全取代三四等水準(zhǔn)測(cè)量。

（2）三角高程測(cè)量在應(yīng)用的過(guò)程中一定要對(duì)地球圓周率和大氣的折射現(xiàn)象對(duì)測(cè)量的影響予以充分的考慮，所以在對(duì)高差進(jìn)行觀測(cè)的過(guò)程中一定要將這兩個(gè)要素做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整這樣其就可以完全替代三四級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的功能，而且在實(shí)際的工作中還能夠大大的提高工作的效率。，一些科學(xué)家結(jié)合了大量的實(shí)例對(duì)全站儀單站高程差分技術(shù)進(jìn)行了全面的分析，最終得出該技術(shù)可以有效的提高全站儀三角高程測(cè)量方法的測(cè)量精度和測(cè)量效果，能夠十分有效的減少自然界的相關(guān)因素對(duì)全站儀三角高程測(cè)量質(zhì)量的負(fù)面影響。

（3）在測(cè)量的過(guò)程中一定要對(duì)測(cè)量?jī)x的高度和棱鏡的高度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，將其精確度控制在毫米之內(nèi)，這樣就能夠十分有效的對(duì)其誤差進(jìn)行有效的控制。

（4）在所有的誤差中，豎直角觀測(cè)誤差和其他的誤差相比對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響是最為顯著的所以對(duì)這一誤差的控制也是全站儀三角高程測(cè)量中最為重要的環(huán)節(jié)。

（5）經(jīng)過(guò)相應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，相應(yīng)數(shù)據(jù)的邊長(zhǎng)越長(zhǎng)，高程測(cè)量的精度就越差，相關(guān)人員經(jīng)過(guò)了很長(zhǎng)時(shí)間的研究發(fā)現(xiàn)高差方面存在的誤差和邊長(zhǎng)存在著正比例關(guān)系，所以在測(cè)量中應(yīng)該選擇短邊來(lái)完成高程的測(cè)量。

（6）相關(guān)學(xué)者在經(jīng)過(guò)研究之后提出了最優(yōu)圓的概念，這一概念有這樣的闡述，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)正好在最優(yōu)圓上時(shí)，高差所獲得的測(cè)量精度就是最佳的測(cè)量精度，當(dāng)測(cè)站點(diǎn)不在最優(yōu)圓上的時(shí)候，專家也總結(jié)出了影響測(cè)量精度的相關(guān)規(guī)律，并且也指出了精度最好的范圍，這也會(huì)給測(cè)量工作帶來(lái)極大的便利。

1.2對(duì)向觀測(cè)法

該領(lǐng)域的專家對(duì)三角高程測(cè)量原理和誤差的差生原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了在三角點(diǎn)上裝上能夠提高測(cè)量質(zhì)量和測(cè)量效率的觀測(cè)墩，同時(shí)要將相鄰兩點(diǎn)之間的距離控制在600米以內(nèi)，還要將高度角控制在30度以內(nèi)，然后對(duì)其替代一級(jí)水準(zhǔn)的可行性進(jìn)行研究，可以在大壩等工程的觀測(cè)研究中應(yīng)用。

還有一些研究人員對(duì)三角高程測(cè)量的公式進(jìn)行了相應(yīng)的研究，同時(shí)還根據(jù)研究的成果提出了一些能夠提高測(cè)量精度的有效方法，用實(shí)例驗(yàn)證了用該方法在一定條件下是可以實(shí)現(xiàn)一等水準(zhǔn)在測(cè)量精度上的相關(guān)要求的。同時(shí)也通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)對(duì)效果進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采取相應(yīng)的措施采用三角高程測(cè)量方法是完全可以代替一等水準(zhǔn)測(cè)量的，同時(shí)在工作效率上也更占優(yōu)勢(shì)。

我國(guó)的一些研究人員還對(duì)三角高程公式進(jìn)行了相應(yīng)的分析，對(duì)測(cè)量過(guò)程中所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差進(jìn)行了仔細(xì)的分析和研究，最后還采取一定的措施對(duì)削弱了誤差對(duì)測(cè)量精度的影響，使其能夠完全適用于海上作業(yè)，同時(shí)在實(shí)際的應(yīng)用中也證明，只要能夠按照研究人員提出的措施來(lái)認(rèn)真執(zhí)行，就能夠很好的保證測(cè)量精度能夠達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

有關(guān)人員還對(duì)其在大壩檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，結(jié)果證明，如果在觀測(cè)工作中能夠提供良好的觀測(cè)條件，測(cè)量精度是能夠達(dá)到二級(jí)幾何水準(zhǔn)精度的，同時(shí)在測(cè)量時(shí)能夠很好的保證其測(cè)量的精細(xì)程度，在測(cè)量效果上能夠很好的保證其可靠性。

結(jié)合相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)采用全站儀三角高程對(duì)向測(cè)量法時(shí)，如果視距能夠保持在700米以內(nèi)，該方法非常容易達(dá)到三級(jí)水準(zhǔn)的測(cè)量精度，如果要將這種方法應(yīng)用在以、二級(jí)水準(zhǔn)精度的測(cè)量上，測(cè)量的條件就要適當(dāng)?shù)奶岣摺?duì)此，筆者有如下的總結(jié)：

（1）在測(cè)量時(shí)，要采取相應(yīng)的措施將目標(biāo)高度保持在一個(gè)水平上，這樣就不用考慮棱鏡高度測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差對(duì)高差測(cè)量精度的影響，同時(shí)在裝上了強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩之后，能夠有效的避免儀器和棱鏡使用中所產(chǎn)生的誤差。

（2）在測(cè)量時(shí)還應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)奶鞖鉅顩r，盡量選擇陰天或者是夜間開(kāi)展測(cè)量工作，這樣就能夠很好的減少光折射作用對(duì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生的影響。

1.3中間觀測(cè)法

科學(xué)家從精度估算和分析中得出了全站儀中間法能夠替代三四等水準(zhǔn)測(cè)量，在測(cè)量時(shí)還要有一定的要求，通常是要將全站儀架設(shè)在兩個(gè)棱鏡的中間位置，同時(shí)還要使其前后的視距保持在一個(gè)水平，在站點(diǎn)的選擇上應(yīng)該選擇偶數(shù)站點(diǎn)，這樣就能夠有效的避免大氣折射所產(chǎn)生的棱鏡高度差，同時(shí)專家們也提出了中間法替代二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量需要滿足的基本條件：

（1）全站儀要放在中間位置上，同時(shí)要將視距差值控制在標(biāo)準(zhǔn)值的10%以內(nèi)。

（2）在轉(zhuǎn)點(diǎn)的選擇上一定要選擇質(zhì)地較硬的地面，在安裝棱鏡的過(guò)程中要保證棱鏡的高度一致，同時(shí)前后鏡要不斷的轉(zhuǎn)換，這樣就能夠更好的保證測(cè)量的效果。

（3）測(cè)量的過(guò)程中盡量將測(cè)量視距控制在300m以內(nèi)，將豎直角控制在20度以內(nèi)。

（4）在站點(diǎn)和鏡點(diǎn)的選擇上一定要多加注意，前后鏡的豎直角不應(yīng)該有太大的差異，同時(shí)豎直角的度數(shù)要盡量小一些。

（5）在干濕度計(jì)和空盒氣壓計(jì)的使用中，一定要按照測(cè)量精度的相關(guān)要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，使其能夠按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2.關(guān)于全站儀三角高程測(cè)量技術(shù)的幾點(diǎn)思考

（1）與水準(zhǔn)測(cè)量相比，全站儀三角高程測(cè)量不受觀測(cè)地形的限制、測(cè)站數(shù)少、能減輕勞動(dòng)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(cè)量，以及在高差和坡度較大的測(cè)量中有較大的優(yōu)越性。

（2）在工程測(cè)量及建筑物變形監(jiān)測(cè)或大型構(gòu)件的安裝定位測(cè)量選用單向法全站儀三角高程測(cè)量，在觀測(cè)結(jié)果中加地球曲率和大氣折光改正，提高豎直角觀測(cè)精度，選擇合適的測(cè)站點(diǎn)等可使單向法全站儀三角高程測(cè)量觀測(cè)精度達(dá)三、四等水準(zhǔn)測(cè)量。

（3）點(diǎn)位精度要求高、高差大，相鄰點(diǎn)間距離在1km范圍內(nèi)的工程控制網(wǎng)或變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的高程測(cè)量，可選用對(duì)向法全站儀三角高程測(cè)量。儀器安置在有強(qiáng)制對(duì)中裝置的觀測(cè)墩上，選點(diǎn)時(shí)考慮相鄰點(diǎn)間水平距離及高度角滿足一定的條件下，對(duì)向觀測(cè)法全站儀三角高程測(cè)量可代替一等水準(zhǔn)測(cè)量。在進(jìn)行跨河跨海高程傳遞時(shí)，依精度要求、點(diǎn)間距離及觀測(cè)條件，對(duì)向法全站儀三角高程測(cè)量可代替不同等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量。

（4）中間觀測(cè)法全站儀三角高程與對(duì)向觀測(cè)法相比，中間觀測(cè)法不必量取儀器高和棱鏡高，減少了誤差來(lái)源，提高了精度。另外，測(cè)站點(diǎn)選在中間，有效地減弱或消除地球曲率和大氣折光對(duì)高差測(cè)量的影響，又進(jìn)一步提高了精度。但當(dāng)兩觀測(cè)點(diǎn)間的水平距離小于或等于1km時(shí)，對(duì)向法三角高程測(cè)量精度一般高于中間法三角高程測(cè)量精度，而當(dāng)兩觀測(cè)點(diǎn)間的水平距離大于1km時(shí)，中間法三角高程測(cè)量精度一般高于對(duì)向法三角高程測(cè)量精度在長(zhǎng)距離、高低起伏大的區(qū)域高程測(cè)量中，可選擇用中間法三角高程測(cè)量，其精度可達(dá)三、四等水準(zhǔn)測(cè)量精度，在提高觀測(cè)條件的情況下，理論上可達(dá)二等水準(zhǔn)測(cè)量精度。

3.結(jié)語(yǔ)

全站儀三角高程測(cè)量實(shí)際上擁有很多大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)其也被應(yīng)用在了很多領(lǐng)域，雖然很多人對(duì)其測(cè)量精度都有著一定的質(zhì)疑，從目前來(lái)看，其應(yīng)用是完全沒(méi)有問(wèn)題的，只是在某些方面還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，我國(guó)的科技水平在不斷的提高，相信此項(xiàng)技術(shù)也一定會(huì)在今后的發(fā)展中獲得更好的發(fā)展前景和更大的發(fā)展空間。

【參考文獻(xiàn)】

[1]魏東升，李星照.全站儀似水準(zhǔn)法和對(duì)向法高程測(cè)量的比較研究[J].測(cè)繪科學(xué)，2008（01）.

[2]張勇，王波.全站儀三角高程新方法及精度估算[J].測(cè)繪工程，2007（06）.

[3]鹿利軍，杜子濤.全站儀在高程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2005（06）.