2022年全站儀三角高程測量在道路施工中的應(yīng)用

1、全站儀三角高程測量在道路施工中的應(yīng)用在傳統(tǒng)的道路施工測量中， 全站儀主要用于平面測量而高程主要靠水準(zhǔn)儀幾何水準(zhǔn)測量， 近年來隨著全站儀精度的提高，三角高程已經(jīng)可以取代三、四等水準(zhǔn)測量， 工程實(shí)踐和文獻(xiàn)介紹表明，三角高程甚至有取代二等水準(zhǔn)測量的趨勢。 這證明道路施工中完全可以用全站儀代替水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測量。目前有些道路專用全站儀只要輸入測站、后視坐標(biāo)、橋涵幾何尺寸、曲線元素等，自動(dòng)計(jì)算放樣數(shù)據(jù)，大大提高了工作效率和測量精度，如果還沿用水準(zhǔn)儀測量高程顯然各方面都不配套了。1 三角高程控制測量施工單位進(jìn)場之后首先要復(fù)測已知點(diǎn)、加密施工測量導(dǎo)線， 傳統(tǒng)的方法是導(dǎo)線、水準(zhǔn)測量分別進(jìn)行， 根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)完全

2、可以用全站儀進(jìn)行三角高程導(dǎo)線測量。1.1 全站儀安置在測站的三角高程測量一般來說為了選線、測帶狀地形圖及施工測量方便，導(dǎo)線邊長在1200m 屬正常，但是設(shè)計(jì)、施工之間有一定時(shí)間間隔，控制點(diǎn)難免有損壞，而且有些線路設(shè)計(jì)單位本身布網(wǎng)點(diǎn)間距就較大，筆者在某高速路所見導(dǎo)線平均邊長 500600m ，個(gè)別達(dá)到千米。當(dāng)導(dǎo)線邊較長、傾角較大，應(yīng)將斜長化為平距并將水平長度歸化到投影水準(zhǔn)面上。設(shè)斜長為l，斜長l 投影在水準(zhǔn)面上的長度s，地球曲率影響的角度 為s 所對應(yīng)地球圓心角，天頂距，折光角 1。儀器高i,棱鏡高v?？紤]到 cos( /2) 1， cos( /2- 1)1精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - -

3、 - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -h=lcos +lsin sin( /2- 1)+i-v設(shè)近似高差h=lcos 近似高差的改正值 h=lsin sin( /2- 1) h=h+ h+i-v 往返測量高差的差值：dh=hab+hba+2lsin sin( /2- 1)+(ia+ib)-(va+vb) 取往返測量的高差平均值進(jìn)行平差得到最終高程。1.2 全站儀安置在任意點(diǎn)的三角高程測量如果我們能將全站儀象水準(zhǔn)儀一樣任意置點(diǎn)，而不是將它置在已知高程點(diǎn)上，同時(shí)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(diǎn)的

4、高程，那么施測的速度將更快、精度更高。假設(shè)a、b 點(diǎn)的高程已知，這里要通過全站儀測定其它任意待測點(diǎn)的高程。hi =ha（ 或hb ） +( lcos+i-v) 上式除了lcos 即h 的值可以用 儀器直接測出外，i, v 都是未知的。但有一點(diǎn)可以確定即儀器一旦置好，i 值也將隨之不變，同時(shí)選取跟蹤桿作為反射棱鏡，假定v 值也固定不變?；谏厦娴募僭O(shè)，w= ha（ 或hb ）+（i-v）在任一測站上也是固定不變的. 而且可以用a、b點(diǎn)的高程計(jì)算出它的值w。根據(jù)w，測量任意點(diǎn)得到的lcos，不用測量儀器高i,棱鏡高v。可以通過觀測、計(jì)算任意點(diǎn)高程hi=w+lcos 。1.3 精度估算 【2】采用加

5、工精度較高的架腿，儀器高、棱鏡高的誤差很小，可不考慮；精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -而且在上述 2 中已不存在儀器高、 棱鏡高的誤差， 設(shè)測站到 a 點(diǎn)斜距為l，天頂距為 ，則高程hi=ha+lcos +i-v，根據(jù)誤差傳播定律hi 的精度為m2hi=(lsin )2(ma/ )2+(cos )2(ml)2 測邊誤差對高程的影響隨著傾角的增大而變大，傾角誤差的影響隨著傾角增大而變小，取全站儀測角精度0.5，測距精度(0.3+1 10-6） mm, 導(dǎo)線點(diǎn)距離 100m 時(shí)， 測距

6、誤差 0.4mm,=0 時(shí)mhi=0.001mm 。不管是用 ds1 、ds3 水準(zhǔn)儀進(jìn)行水準(zhǔn)測量，這樣的三角高程測量精度比他們一點(diǎn)不遜色，當(dāng)然全站儀廠家不同，型號(hào)各異，精度不同。但考慮水準(zhǔn)儀測量誤差及在山地測量的不便，大力推廣全站儀三角高程測量仍很必要。比如通州某工地?cái)?shù)次進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測量閉合差均超限，后來改用全站儀三角高程測量解決了這個(gè)問題。2 全站儀在線路高程測量中的應(yīng)用【1】2.1 控制測量如前面介紹，要求往返測取均值，并按規(guī)范要求平差。2.2 懸高測量如需測量高壓線到路線的高度、河水面到便橋的高度。 無法在其上立棱鏡需要進(jìn)行懸高測量， 以索佳（sokkia ）電子全站儀為例 （下同）。

7、（1）將棱鏡設(shè)在待測物上（下）方讀取棱鏡高；（2）輸入棱鏡高后照準(zhǔn)棱鏡，測量距離；（3）在菜單中選取懸高測量；精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -（4）照準(zhǔn)待測物，屏幕顯示地面點(diǎn)到待測物高度。2.3 后方交會(huì)高程測量筆者在某橋梁工地 0#臺(tái)已施工蓋梁， 5#墩剛完成樁基， 加密的點(diǎn)被破壞，如果重新引點(diǎn)不可能和已施工部分完全吻合，那么以已知點(diǎn)和已完工的墩臺(tái)做為后視進(jìn)行后方高程交會(huì)恢復(fù)測站高程是最好的辦法了，既能保證和控制點(diǎn)吻合又能和已完工部分吻合。（1）在菜單中選取后方交會(huì)；（2）選取交

8、會(huì)高程并輸入所有已知點(diǎn)高程；（3）照準(zhǔn)各已知點(diǎn)觀測；（4）當(dāng)觀測量足以計(jì)算測站高程時(shí)屏幕提示（計(jì)算）；（5）觀測完全部點(diǎn)后按（計(jì)算），屏幕顯示計(jì)算結(jié)果。2.4 高程放樣測量橋涵的墩臺(tái)頂面及基礎(chǔ)一般與地面已知控制點(diǎn)高差較大，個(gè)別的高架橋高數(shù)十、數(shù)百米，直接用幾何水準(zhǔn)測量困難， 一般輔以懸掛長鋼尺，用兩臺(tái)水準(zhǔn)儀進(jìn)行，該方法勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、精度差。用全站三角高程測量就能很好解決這類問題。全站儀s-ov= 高差實(shí)測值 - 高差放樣值， 儀器根據(jù)測站高、 放樣點(diǎn)設(shè)計(jì)高、儀器高、 棱鏡高進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際上高程放樣關(guān)鍵是根據(jù)施工圖計(jì)算放樣的高程，筆者曾見某涵洞0#、1#臺(tái)弄反坡了，那么再好的儀器也無法改正

9、，造成了不大不小的質(zhì)量事故。 具體高程放樣方法如下：（1）在測站安置全站儀，精確測量儀器高；（2）在菜單進(jìn)入放樣；精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -（3）選取放樣數(shù)據(jù)，按 s-o ，輸入模式將在斜距、平距、高差、懸間切換，按讀取可調(diào)用內(nèi)存中的已知高程，按觀測進(jìn)行放樣；（4）表示低于放樣高程， 表示高于放樣高程，按照屏幕顯示上下移動(dòng)棱鏡；（5）放樣結(jié)束在對中桿底部所對位置做好標(biāo)記，土方工程一般用樁標(biāo)記放樣高程或標(biāo)記在樁頂或用油漆記在樁側(cè)，橋涵混凝土工程一般用油漆標(biāo)記在混凝土壁或模板上；

10、（6）復(fù)測檢核放樣點(diǎn)高程；（7）在實(shí)際工作中高程放樣宜和直線角度放樣、坐標(biāo)放樣同步進(jìn)行。2.5 懸高放樣測量當(dāng)所測位置過高或過低無法設(shè)置棱鏡，可以采用全站儀懸高放樣測量。（1）在待測位置正上（下）方安置棱鏡，讀取棱鏡高；（2）全站儀安置在控制點(diǎn)，按（放樣）進(jìn)入放樣測量程序屏幕；（3）選取放樣數(shù)據(jù)按 s-o 顯示（放樣測量高度）；（4）輸入放樣高度，即地面到放樣點(diǎn)的高度；（5）按ok 確認(rèn)，按（懸高測量）開始懸高放樣測量；（6）表示向上旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，表示向上旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡， 按照屏幕所示轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，測出放樣點(diǎn)的高度位置。3 結(jié)束語傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn)測量用于公路、鐵路施工測量由于受地形限制，效率低、精度差、

11、勞動(dòng)強(qiáng)度高，已無法滿足大規(guī)模的現(xiàn)代化機(jī)械施工要求，精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -何況個(gè)別施工單位還在使用ds10 水準(zhǔn)儀進(jìn)行線路測量。顯然與用全站儀放樣的平面位置精度不匹配。目前全站儀價(jià)格越來越低、 功能越來越多、精度越來越高，相當(dāng)一部分全站儀具備線路測量功能，可以存儲(chǔ)、計(jì)算、處理數(shù)據(jù)，全站儀三角高程測量可以不受地形限制進(jìn)行控制點(diǎn)加密、高程放樣，大大方便了線路施工測量。淺談“ 新三角高程測量法 ”摘要：我們平時(shí)在工程施工過程中，常常會(huì)涉及到高程測量。其實(shí)傳統(tǒng)的測量方法有兩種：水準(zhǔn)

12、測量、三角高程測量。雖然兩種方法各有千秋，但都存在著不足。水準(zhǔn)測量是一種直接測高法，其測定高差的精度是較高的，但是水準(zhǔn)測量受地形起伏的限制，外業(yè)工作量大，施測速度慢。而三角高程測量是一種間接測高法，它不受地形起伏的限制，且施測速度較快。在平時(shí)的大比例地形圖測繪、線型工程、管網(wǎng)工程等工程測量中被廣泛應(yīng)用。但是其測量精度較低， 且測量時(shí)都得量取儀器高，棱鏡高。麻煩而且無形中增加了誤差來源。本文想就結(jié)合兩者和大家探索一種新的三角高程測量方法。關(guān)鍵詞：新三角高程測量法測量0 引言我們平時(shí)測量工作中， 常常要進(jìn)行高程測量， 而常用測量高程的方法有兩種：水準(zhǔn)測量、三角高程測量。通常用過兩種高程測量方法的都

13、會(huì)清楚兩者的優(yōu)缺點(diǎn)， 兩者各具有各自的特點(diǎn)， 都存在著互缺的優(yōu)點(diǎn)。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -其一、水準(zhǔn)測量的精度高， 但受外界地形起伏的影響較大，外業(yè)工作量大，施測起來速度慢。其二、三角高程測量是一種間接測高法，它的測量優(yōu)點(diǎn)在于不受外界地形起伏的限制，外業(yè)施測速度快， 在平時(shí)作業(yè)中被廣泛的用于各種工程測量，但是不足之處在于每次測量都得量取儀器高、棱鏡高。麻煩而且增加了誤差來源，從而無形中增大了誤差。綜上所述， 再伴隨全站儀的廣泛使用，在平時(shí)測量中使用跟蹤桿配合全站儀測量高程的

14、方法越來越普及，以往使用的傳統(tǒng)三角高程測量方法已經(jīng)顯示出了他的局限性。經(jīng)過長期摸索， 總結(jié)出一種新的方法進(jìn)行三角高程測量。 這種方法既解決了水準(zhǔn)測量受地形起伏限制的難題，又減少了三角高程的誤差來源，同時(shí)每次測量時(shí)還不必量取儀器高、棱鏡高。使三角高程測量精度進(jìn)一步提高，施測速度更快。1 傳統(tǒng)三角高程測量方法如圖一所示，設(shè) a，b為地面上高度不同的兩點(diǎn)。已知a點(diǎn)高程 ha ，只要知道 a 點(diǎn)對 b點(diǎn)的高差 hab即可由 hb=ha+hab得到 b 點(diǎn)的高程hb 。圖中：d為 b、 a兩點(diǎn)間的水平距離； i 為在 b點(diǎn)觀測 a點(diǎn)時(shí)的垂直角；h 為測站點(diǎn)的儀器高， t 為棱鏡高； ha為 a點(diǎn)高程，

15、hb為 b點(diǎn)高程。h為全站儀望遠(yuǎn)鏡和棱鏡之間的高差（h=dtani） 。首先我們假設(shè)a，b 兩點(diǎn)相距不太遠(yuǎn)，可以將水準(zhǔn)面看成水準(zhǔn)面，也不考慮大氣折光的影響。為了確定高差hab ，可在 a點(diǎn)架設(shè)全站儀，在 b點(diǎn)豎立跟蹤桿， 觀測垂直角 i ，并直接量取儀器高h(yuǎn) 和棱鏡高 t ，若 a，b兩點(diǎn)間的水平距離為d ，則 hab=h+h-t 。故 hb=ha+dtani+h-t精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -（1） 。這就是三角高程測量的基本公式，但它是以水平面為基準(zhǔn)面和視線成直線為前提的。

16、因此，只有當(dāng)a，b兩點(diǎn)間的距離很短時(shí)，才比較準(zhǔn)確。當(dāng)a，b 兩點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí)，就必須考慮地球彎曲和大氣折光的影響了。 這里不敘述如何進(jìn)行球差和氣差的改正，只就三角高程測量新法的一般原理進(jìn)行闡述。 我們從傳統(tǒng)的三角高程測量方法中我們可以看出， 它具備以下兩個(gè)特點(diǎn)： 全站儀必須架設(shè)在已知高程點(diǎn)上。要測出待測點(diǎn)的高程，必須量取儀器高和棱鏡高。2 三角高程測量的新方法如果我們能將全站儀像水準(zhǔn)儀一樣任意置點(diǎn)，而不是將它置在已知高程點(diǎn)上，同時(shí)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(diǎn)的高程，那么施測的速度將更快。如圖一，假設(shè)b點(diǎn)的高程已知， a點(diǎn)的高程為未知，這里要通過全站儀測定其它待

17、測點(diǎn)的高程。首先由（1）式可知 :ha=hb-(dtani+h-t)（2）上式除了dtani 即 h的值可以用儀器直接測出外，h，t 都是未知的。但有一點(diǎn)可以確定即儀器一旦置好，h 值也將隨之不變，同時(shí)選取跟蹤桿作為反射棱鏡，假定 t 值也固定不變。從（ 2）可知：ha+h-t=hb-dtani=w（3） 。由(3) 可知，基于上面的假設(shè)， ha+h-t 在任一測站上也是固定不變的 . 而且可以計(jì)算出它的值w 。這一新方法的操作過程如下: 儀器任一置點(diǎn)， 但所選點(diǎn)位要求能和已知高程點(diǎn)通視。用儀器照準(zhǔn)已知高程點(diǎn)，測出h的值，并算出 w的值。 （此時(shí)與儀器高程測定有關(guān)的常數(shù)如測站點(diǎn)高程， 儀器高，

18、棱鏡高均為任一值。施測前不必設(shè)定。）將儀器測站點(diǎn)高程重新設(shè)定為w ，儀器高和棱鏡高設(shè)為0 即可。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 9 頁 - - - - - - - - -照準(zhǔn)待測點(diǎn)測出其高程。下面從理論上分析一下這種方法是否正確。結(jié)合（ 1） ， （3）hb =w+d tani (4) 。hb 為待測點(diǎn)的高程。 w為測站中設(shè)定的測站點(diǎn)高程。 d為測站點(diǎn)到待測點(diǎn)的水平距離。i 為測站點(diǎn)到待測點(diǎn)的觀測垂直角。從(4) 可知，不同待測點(diǎn)的高程隨著測站點(diǎn)到其的水平距離或觀測垂直角的變化而改變。將（3）代入（4）可知：hb =ha+h-t+dtani （5） 。按三角高程測量原理可知： hb =w+d tani +h-t (6) 。將（3）代入（6）可知：hb =ha+h-t+dtani +h-t (7) 。這里h，t 為 0，所以 :hb=ha+h-t+dtani (8) 。由(5) ，(8) 可知，兩種方法測出的待測點(diǎn)高程在理論上是一致的。也就是說我們采取這種方法進(jìn)行三角高程測量是正確的。綜上所述：將全