免仪器高全站仪高程测量及其应用

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1、万方数据第19卷2期2007年4月中国煤田地质COALGEOLOGYOFCHINAV01．19No．2Apr．2007文章编号：1004-9177(2007)04-0077-02免仪器高全站仪高程测量及其应用邓洪亮(北京工业大学建筑工程学院，北京100022)摘要：免仪器高、免棱镜高全站仪测量技术是根据在实地测量时不改变仪器高和棱镜高为前提，设置仪器时，根据·测量高差时前视减后视的原理，利用系统自身自行消除公式中的仪器高和棱镜高。根据免仪器高、免棱镜高法测量中误差计算公式．此测量技术可有效地减少全站仪三角高程法测量中仪器高和棱镜高的测量误差对高差计算的影响，同时也减少了以后计算时的工作量

2、。从箅例可以看出，距离在100m，竖直角在280以内时，采用免仪器高、免棱镜高法进行高程测量，中误差小于±1．0ram，足以满足水准控制测量的精度要求。关键词：三角高程测量；测量精度；中误差；全站仪中图分类号：U412文献标识码：A传统的工程方法采用常规的测量仪器进行测量时．由于三角高程测量的精度低。所以在道路高程测量中一般都采用水准测量的方法。现在全站仪已广泛用于道路工程测量中，全站仪集电子经纬仪、光电测距仪和数据记录于一体，其测距和测角精度大大提高，这使全站仪用于道路高程测量成为可能，同时，全站仪进行道路高程测量观测速度快，效益高，并且以不向的观测方法能够满足不同道路高程测量的精度要

3、求。．免仪器高、免棱镜高测绘技术可以在高差测量时不必测量仪器高和棱镜高，直接进行高差测量，这样就可以减小丈量不准所带来的高程测量误差．提高测量精度。在道路工程中进行坐标测量时引入免仪器高、免棱镜高测绘技术可以提高坐标测量和坐标放样的精度，尤其对一些有重要意义的工程，具有重要的理论意义和实用价值。1免仪器高法全站仪高程测量数学模型在山区或位于高耸建筑物上的控制点。若用水准测量的方法测量其高程，速度慢，而且困难大，传统的工程测量中通常测量两点之间的距离。采用三角高程测量原理测定两点间的高差。以求得待求点高程。这种方法由于在量仪器高，棱镜高测量时的误差导致测量结果比水准测量精度低。通常只用于低

4、等级的高程控制测量。如图l所示。为了测量A、曰两点的高差，在，基金项目：河南省交通科技项目第2007000204号作者简介：邓洪亮(1963一)，男。博士，毕业于北京航空航天大学固体力学专业，副教授．主要从事道路与桥梁工程研究。收稿日期：2007-01--04责任编辑：孙常长图1免仪器高法测量高程示意图Figure1Aschematicdiagramofinstrumentalignoredaltitudemeasurement·处设置全站仪，肛为棱镜高，i为仪器高，设A点棱镜到全站仪望远镜视准轴线的高差为Ah。，测站点处高程为凰，而计算得A点处的高程巩为正乙=置+△^l，(1)假定不改

5、变棱镜的高度．重新将棱镜安置于B点处测得测站至曰点棱镜到全站仪视准轴的高差为Ah：，而可以测得B点高程凰为日庐日；+Ah2。(2)根据三角形的几何关系可知，A、B两点相对于，点的高差Ah为Ah=S·sintY+i--g，(3)式中。S为测站到棱镜的斜距．a为竖直角。根据式(1)，式(2)和式(3)，可得点A和点B的高差为k口为．hA萨H^-H8=Ah2-Ahl=曼·sinot2-Sl·sindl。(4)因此可得，A、B两点高差k口与两点之间的距离和竖直角大小有关，与仪器高和棱镜高无关，所以可以通过这种多余观测的原理消除在三角高程法测量高差时因仪器高和棱镜高测量误差所带来的高程测量误差，从

6、而提高高程测量的精度。当两点间距离大于400m时，应考虑地球曲率和大气折光对高差的影响。设地球半径为R(尺=万方数据78中国煤田地质第19卷637km)，两点间的水平距离为D，则两项综合影响的改正数．厂及改正后的高差^-。可按下式计算^-庐kⅣ，(5)4=0．43—矿D2，为地球曲率和大气折光对高差的影响系数。2免仪器高法全站仪高程测量的精度分析设ms为仪器到棱镜斜距的中误差；m。为竖直角的中误差。根据误差传播定律可得A、B两点高差的中误差m址为‰≈V军(m2l—fn(6)=±、／面瓦瓦鬲哥面瓦鬲面而而貊面磊研。设全站仪高程测量时采用等精度观测，则mal_№=％，msI=m；2_砜，则得

7、A、曰两点高差的中误差，‰为m△Jl=：1：N／(sin2al+sin2a2)mZ,+(slcos2a,+szcos2a2)mZ口一。(7)3三角高程法测量的精度分析对于全站仪三角高程法高程测量。由于在测量过程中要根据仪器高和棱镜高进行高差计算，所以要考虑仪器高和棱镜高的测量误差对高差计算的影响。设mi为仪器高的读数中误差；‰为棱镜高的读数中误差，同理，对三角高程法可得A，曰两点高差的中误差m血为mN。_-．．t-、／(si也l+s