全站儀在高速公路高程控制測量中的實踐分析

江蘇連云港地質工程勘察院 江蘇連云港222023

【摘要】在高速公路建設作業以及建設規模持續發展的背景之下，對高程控制測量方面所提出的要求也相應的具體。在高程控制測量實踐中，全站儀在某些地區（如丘陵、山區和跨河等地）下應用的優勢是毋庸置疑。本文對傳統光學儀器測量技術，對全站儀的應用優勢進行總結，并就全站儀中間法在高程控制測量中的應用要點與注意事項進行探討，值得引起關注。

【關鍵詞】高速公路；高程控制測量；全站儀；實踐

高速公路高程控制測量是項目實施中非常重要的工作之一。當前，在等級水準測量中，可借助的儀器設備包括全站儀與水準儀兩類。相較于全站儀而言，應用水準測量受地形起伏的限制 ，外業工作量大 ，施測速度較慢.并且高程控制測量對環境的要求存在一定局限。因此，結合已有的經驗認為，在高速公路高程控制測量實踐中，宜選用全站儀作為其輔助測量，以滿足控制測量方面的需求。本文即圍繞該問題進行分析與探討。

1 全站儀在高速公路高程控制測量中的優勢分析

將全站儀三角高程中間法應用于高速公路特別是山區等特殊地形高程控制測量實踐中表現出了非常突出的優勢，不但能夠確保測量數據的精確性，且整個控制測量的操作過程簡單可行，方便快捷。具體來說，其優勢表現為以下幾個方面：

首先，傳統的三角高程控制測量方案中，必須將測量儀器以及棱鏡放置于指定的點位上，在測量前必須對儀器高、棱鏡高進行量取，而在此過程當中無法完全規避測量誤差，因此所取得的垂直高度并非是真正意義上的垂直高度，受此影響因素可能產生的誤差是非常大的。而在高速公路高程控制測量工作中，應用全站儀中間法進行三角高程測量，即將全站儀架設在兩侍測點（保持棱鏡高度一致 ）中間進行三角高程測量。通過多次實踐 ，表明全站儀似水準法（中間法）高程測量能達到國家三 （四 ）等水準測量精度，滿足高速公路高程精度要求。

其次，在利用全站儀進行高速公路高程控制測量時，所采取的對向觀測順序遵循后→前→前→后的基本原則，盡可能的確保前后視距的一致性，通過此種方式能夠避免高程精度受到球氣差的影響，后續數據處理中不需要進行兩差改正，僅需要將兩個待測點之間的距離控制在1.2km范圍內，即能夠滿足一般高速公路對水準測量的精度要求。

再次，利用全站儀進行高速公路高程控制測量期間，前后視采用光學棱鏡，通過圓水準泡對中刻度進行調整。一般來說，圓水準泡的精度為8.0’，及垂直方向在傾斜角度<8.0’時均能夠滿足垂直要求。以比較常見的2.5m高度棱鏡為例，可以根據幾何公式計算得出其誤差低于0.007mm。由此可見，在全站儀控制測量中，只要能夠滿足圓水準泡在居中方面的要求，則基本可以忽略棱鏡傾斜對數據產生的影響。同時由于省去了傳統測量方法下的人為讀數過程，直接由儀器顯示，因而減少了人為估讀方面的誤差。

最后，傳統的水準儀在用于高程測量時要求兩個立尺點能夠實現與測站的相互通視，且高差要求控制在3.0m范圍內，若測量區域內自然地物比較密集，則必須對障礙物進行清除，以保障測量效果。但在采用全站儀進行測量時，不要求儀器按照設置點位進行固定，在儀器設備的擺放位置上更加的靈活，容易找到視野開闊的區域，對提高測量精度有重要價值。

2 全站儀在高速公路高程控制測量中的具體運用

以全站儀的中間法高程控制測量為例，一般測量中所使用的中間法是指將三角高程測量與水準測量相似，在兩個待觀測點的中間位置放置全站儀（放置點位可以是任意轉點，也可以是水準點）。在控制測量實踐中需要注意的是：所選擇的儀器架設點應當盡可能保持前后視距的一致性，不易過長（一般來說不應高于1.2km）。

如下圖所示（見圖1），假定兩個待測點分別為A點、B點，將全站儀放置于A～B之間的C點上。則A點與B點之間的高差可以通過如下方式計算：

圖1：高速公路高程控制測量中全站儀的應用原理示意圖

A、B點高差=A點高程-B點高程=（C點高程+前視垂距+全站儀高度-B點覘標高）-（C點高程+后視垂距+全站儀高度-A點覘標高）；

按照上式，在計算 A、B點高差過程當中所涉及到的所有數據均可通過全站儀讀數以及測量的方式獲取，但為了提高測量數據的精度，還需要考慮到大氣折光以及地球曲率對測量數據的影響，遵循現行《公路勘測細則》中的相關要求，對計算數據進行修正。此過程當中，使用光電測距儀對三角高程進行測量的修正系數需要按照如下方式計算：

折光系數=[（1-大氣垂直折射系數）/2*地球半徑]/邊長；

該式中，大氣垂直折射系數建議取值為0.14，地球半徑建議取值為6371.0km。根據對修正系數的計算發現：修正數與全站儀測量前后視距的水平距離平方差有關系，在前后視距水平距離一致的條件下，可消除球氣差以及大氣折光對測量數據的影響。

3 應用全站儀中的注意事項

首先，全站儀的安置位置需要加以嚴格控制。例如地表為非原生石板、石塊、雨后的耕作土等地點應盡量避開，實際測量中發現：儀器安置在上述地方，人員走動、吹風、垂球的擺動，都會造成豎角約10.0’左右的抖動。使用中一旦發現儀器豎角有微小跳動，一般原因是儀器三角架未能充分固定，測量中一定要選擇穩固的地面架設儀器，保證儀器始終處于精平狀態。當儀器架設在光滑的表面時，建議用細繩（或細鉛絲）將三腳架三個腳聯起來，以防滑倒。

其次，全站儀測量過程中，照準棱鏡的參照物必須保持清晰，在高程控制測量中，每次照準棱鏡時都應當以橫絲作為基準。并且，控制測量期間所選擇的照準參照物應當統一。實踐工作中，考慮到在測距處于0.4m～0.5m區間內時，若選擇棱鏡中絲點作為參照物，會出現中絲點難以看清的問題，因此建議以棱鏡三角形端部作為參照標準，以滿足在不同視距條件下對參照物清晰度的要求。

4 結束語

在現代高速公路建設事業蓬勃發展的背景之下，各種相關專業技術也逐步凸顯出電子化、數字化的發展特點。特別是在高速公路測量手段的方面，其所取得的發展成效是毋庸置疑。相較于常規意義上的水準儀測量技術而言，全站儀干預下的高程控制測量具有精度高、適用范圍廣、以及操作簡便可靠等諸多優勢，測量數據精度可以滿足高速公路規范要求，因此目前全站儀逐步取代了傳統的光學儀器，在高速公路高程控制測量中發揮著更加突出的作用。本文即分析了高速公路高程控制測量中應用全站儀的主要優勢，并對全站儀中間法的應用要點以及注意事項進行了探討總結，值得引起重視。

參考文獻

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