基于全站儀三角高程測量若干問題的探討

陳代鑫 杜麗榮

（甘肅林業職業技術學院，甘肅 天水 741020）

1 概述

在現代測繪中，全站儀的使用非常普遍。例如，具體工程實踐中的施工放樣，大比例尺數字地圖測繪等都要用到全站儀，尤其是山區地形起伏比較大的現場施工測量方面的項目，對基于全站儀三角高程測量野外測繪方法的依賴程度比較大。

傳統實踐當中，利用三角高程測量原理與方法進行高程控制測量，例如，三角高程導線中，地球曲率、大氣垂直折光以及標高差的影響就比較大。相比之下，幾何水準測量的精度就要高于三角高程的精度，尤其是高精度的高程控制測量，目前還是以幾何水準為主，但是在一些特殊的情況下，如地形起伏特別大的地區或高山區域，全站儀三角高程也有自己的優勢，相比水準測量速度快，勞動強度低，效率高。國外目前一般的工程項目的高程測量使用全站儀的越來越多，測量速度明顯提高，而且在距離、高差較大的地區使用的更為廣泛。因此，基于全站儀的三角高程測量的研究也就越來越受到重視。

2 影響三角高程測量的主要因素及相應解決措施

影響三角高程的精度的一個重要因素是大氣垂直折光的影響。實際測量工作中，常用到大氣折光系數K，它可以由對向觀測、測量垂直角求高差或幾何水準測量方法來確定，無論采用哪種方法來確定大氣折光系數，工作量都比較大，這兩種方法在實際工作中都較少的采用。如果邊長相對較短，通常根據經驗確定K 值，根據研究表明，K 的取值范圍在0.069-0.160 之間，平原地區K 的取值范圍在0.111 至0.131；沙漠地區K 的取值范圍在0.071至0.102 之間；水網湖泊地區K 的取值范圍在0.151 至0.162 之 間；沼 澤 森 林 地 區K 的 取 值 范 圍 在0.141 至0.152 之間。在具體實際應用情況下，可結合當地具體實際情況分析，選擇適當的K 值。三角高程測量原理如圖1、圖2所示。

圖1 三角高程測量原理a

在具體的實際高程測量工作中，經常會遇到兩觀測點之間距離較大，這個時候就不能把地球看成是一個平面，在三角高程計算過程中，就必須要把它當成橢球來計算。如圖所示，A 為測站點，照準點為B，i 為儀器高度，覘標高度為L，A、B 投影到參考橢球面后的曲率半徑為R，AF 為過A 點的水準面，AE 為A 點的切線，PB0為過P點的切線，A、B 兩點間的垂直角為ɑ 。

地球曲率對高差的影響（EF）。

圖中可以看出，A、B 兩點高程之差為

式中B0E 為儀器高；

EF 為地球曲率的影響；

所以，球差使所測高差減小（球小）

大氣折光差（氣差）

大氣密度不均勻使視線產生垂直方向的折射對高差的影響（MM′）。

因此，氣差使所測高差增大（氣大）

圖2 三角高程測量原理b

為了減弱大氣垂直折光對三角高程測量精度的影響，可以采用對向觀測；同時選擇最佳的觀測時間以及提高視線的高度；盡可能利用短邊傳算高程。

3 我國三角高程測量的研究概況

國內測繪人員近年來一直致力于研究如何提高三角高程測量的精度問題，在滿足精度要求的條件下，能否代替幾何水準測量，伴隨著高精度全站儀的發展以及改進，我國在三角高程測量方面取得了很大的進展。利用先進的全站儀，以及特定的三角高程計算方法，使三角高程的測量精度超過的四等水準測量的精度，在一些特定環境下，三角高程測量成果的精度甚至已經可以達到二等水準測量的精度要求。近年幾年來，從事測繪工作的人員一直在三角高程測量實際應用中摸索前進，比如，高速鐵路自由設站三角高程測量代替CPIII 精密水準測量；利用精密三角高程代替二等水準測量；精密跨海三角高程測量代替二等水準測量；中間法電磁波測距三角高程代替精密水準；車載精密三角高程等等；這些都促進了三角高程測量的發展。

4 結語

雖然目前幾何水準測量的精度很高，但是由于在困難地區難以實施，再加上相對三角高程測量效率低等局限性，因此，越來越多的測繪科研人員不斷從事這方面的研究與探討，使三角高程測量技術得到迅速發展，提高了高程測量的效率，在高程測量技術應用中起到了不可替代的左右。