浅析全站仪高程测量的新方法及其应用

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1、本文转自：论文发表http://www.zhjscn.com/lunwen/xueshu/186.html        摘要：随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪测量高的方法越来越普及，使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。经过长期摸索，总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高，施测速度更快。      关键词：全站仪高程测量水准测量        1、背景概况　　在工程的施工测量中，常常涉及到高程测量。

2、高程测量就是根据已知高程的一点与另一点之间的高差，然后按高差的定义，求出未知点的高程。现阶段高程测量按使用的仪器和测量方法分为水准测量、三角高程测量、GPS测高、气压计测高法等。水准测量是采用水准仪和水准尺依据水平视线测定两点间的高差，用水准测量法在小区域范围内可得到较高精度的高程数据，但受视线短、高差小等限制，适用范围较窄。GPS测高是直接测定地面点的地心三维坐标，通过坐标转换为地面高程，它有两点间不需通视，距离不受限制等优点，但其观测费用较高，测量时间较长，数据延后，所以它不太适用于小范围的工程测量。气压计测高是根据高程面每上升11m，气压约下降1mm

3、来测定地面高程，该法适用性较窄，不太适用于工程测量。　　三角高程测量是采用经纬仪和测距仪测定两点间的竖直角和距离，按三角学原理，计算两点间的高差，该方法是一种间接测高法，它不受地形起伏的限制，且施测速度较快，尤其是随着全站仪的出现，及其测角、测距精度的不断提高，该法更是被广泛应用于地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中，但它也有其缺点，就是精度较低，尤其每次测量时都需量取仪器高和棱镜高，比较麻烦，且增加了误差来源。         2、原理简介　　为了能减少误差来源，提高精度，充分发挥三角高程测量的优势，更好地为工程建设服务，我们通过大量的工作实践，摸

4、索出一种新的三角高程测量的方法。　　在谈及该方法前，我们需要先了解全站仪的构造及功能，以及传统的三角高程的测量原理。全站仪的各部件名称如图1和图2所示，它是集测距和测角于一身的仪器，随着它的测角精度的不断提高，现在它已完全可以取代经纬仪测角了。图3所示是传统的三角高程测量的方法，设点A、B为不同高度的两点，已知A点高程为HA，只要知道A、B两点间的高差hAB，即可求出B点的高程HB=HA+hAB。　　　　　　　　　  首先，我们假设A、B两点相距不太远，此时可以将它们之间的大地水准面看成水准面，不考虑地球曲率影响，也不考虑大气折光影响，由图3各关系可得：　

5、　　　　　                                                                                                                （    DAB为A、B两点间的水平距离， i 为仪器高，v为棱镜高  α为A点观测B点的竖直角，HA为高程，HB为高程，D·tgα为全站仪与棱镜间的高差，设为V）　  所以有      HB=HA+D·tgα+i-v            （1）      但当A、B两点距离较远时，就必须考虑地球曲率和大气折光的影响了。这里

6、不涉及这两项的改正，只就三角高程测量新方法进行阐述。　 由传统的三角高程测量原理可知，仪器必须架在已知高程点上，必须量取仪器高和棱镜高，这样就增加了误差的来源，如增加了仪器对中误差，量取仪器高和棱镜高的误差，这样是不利于我们提高量高程的精度的。                                     如果我们能将全站仪好像水准仪一样任意架设，又不用量取棱镜高和仪器高，这样就能大大提高观测速度和观测精度。如图1所示，设B点高程为已知高程，A点高程为未知高程，通过在A点摆站，来测得其它待测点高程。由（1）式可得       HA=HB-（D·t

7、gα+i-v）        （2）     上式除了D·tgα即V的值可以用全战仪直接测得外，i、v值都是未知的，但只要仪器整平架好后，仪器高i值是固定不变的，在观测过程采用同一跟踪棱镜杆，其高度v也是不变的，因此（2）式可化为       HA+i-v=HB-D·tgα=H       （3）　　由上面假设分析可知，HA+i-v的值在仪器摆好后是固定不变的，即H值不变，也是可以计算得出的。       综上所述，该方法的操作步骤如下：      2.1全站仪在离已知高程点的任意合适位置架设，但必须与已知高程点和待测高程点通视；     2.2用仪器照准

8、已知高程点，测出D·tgα的值即V的值，从而计算出H的值；