高程測量方法實際應(yīng)用分析

Summary：高程測量在各類工程建設(shè)中都具有較為廣泛應(yīng)用，能夠通過數(shù)據(jù)采集分析，為施工設(shè)計組織提供精準參考。全站儀是高程測量工作開展的主要設(shè)備，本文在說明全站儀中間法三角高程測量應(yīng)用方式基礎(chǔ)上，以某工程項目為例，明確儀器及觀測方案、外業(yè)測量注意事項、數(shù)據(jù)預(yù)處理等要求，對項目實施問題及要求進行分析，以此為同類工程測量工作開展提供參考。Keys：高程測量；全站儀中間法；工程應(yīng)用自全站儀推廣應(yīng)用以來，逐步取代了光學儀器為主的測繪市場。進而有人提出了采用全站儀進行三角高程導線測量，取代傳統(tǒng)水準測量方法。經(jīng)過多年的發(fā)展，三角高程測量的精度有了很大提高。由于三角高程測量的基本原理是，根據(jù)測站點全站儀測得水平距離、豎直角，量取儀器高與棱鏡高，進而利用三角函數(shù)求取兩點之間的高差。因此存在儀器高與棱鏡高量取誤差對三角高程測量結(jié)果的影響。因此為避免儀器高量取誤差很多實例中往往可采用中間設(shè)站法進行三角高程測量，提高三角高程測量精度。1、全站儀中間法三角高程測量工程應(yīng)用為測量點A到點B的高差，在A、B點中間O點安置全站儀，A、B兩點安置棱鏡（棱鏡高設(shè)置為統(tǒng)一高度）。量取棱鏡高V，儀器高i，由測站O點測得到A點的水平距離為DOA，豎直角角為αA，測站點O到B點的水平距離為D0B，豎直角為αB，根據(jù)三角高程測量原理（不考慮地球曲率和大氣折光的影響），可以分別得到測站點O到A、B兩點的高差為h0A、h0B，則：設(shè)A點到B點的高差為hAB，則：將（5-1）代入上式，得：由上式可知，利用全站儀中間法進行三角高程測量時，如采用棱鏡高V相同，其高差結(jié)果由上式可知，與儀器高和棱鏡高無關(guān)，減少儀器高與目標高量取不準確帶來的影響，有效減少了三角高程誤差來源，提高了三角高程的測量精度。2、項目概況根據(jù)登封市規(guī)劃建設(shè)部門年度計劃，2018年10月前完成城市主要道路拓寬整治及污雨水管道的改造。大禹路全長約7千米，是登封市內(nèi)東西方向通行的主要道路。根據(jù)大禹路改造項目要求，建立施工高程控制網(wǎng)，精度不低于四等水準測量技術(shù)要求。由于大禹路沿線受山區(qū)地形的影響，大禹路東段（武林公園以東）地形較為平坦，西段（武林公園以西）地勢起伏較大，最大高差約50米。因此大禹路西段高程測量，如沿用傳統(tǒng)的水準測量進行高程控制，效率低，費用高。因此考慮到測量成本及效率，大禹路西段采用三角高程測量方法進行高程控制。大禹路西段長度約3km，沿線布設(shè)5個高程控制點（X1-X5點，點位詳見圖5-1），并聯(lián)測市政規(guī)劃部門已知水準點BM12、BM13。經(jīng)與項目有關(guān)測繪技術(shù)人員會商，大禹路西段決定采用全站儀中間法三角高程施測。

圖

登封大禹路西段高程點布設(shè)分布圖

3、儀器及觀測方案1)儀器選用科力達KTS-491高精度全站儀（測角精度1″；測距精度：棱鏡模式±1mm±1ppm）及原廠配套棱鏡。2）距離和垂直角觀測2個測回；距離讀數(shù)間較差不大于lOmm，測回較差lOmm；垂直角觀測用中絲法，每測回讀數(shù)2次，讀數(shù)間較差不大于3秒，指標差互差不大于15秒，垂直角互差不大于10秒。4、外業(yè)測量注意事項1）選取有利的觀測時間，一般選取陰天全天或晴天地方時的10-16時進行觀測；2）在每次測量出發(fā)前，組長都要檢查儀器是否攜帶完全，負責人員應(yīng)注意電池充電和每次收工時儀器的完備、齊全，認真負責。3）采集數(shù)據(jù)時，應(yīng)及時進行數(shù)據(jù)檢核，確保無誤后，再進行搬站，否則重測；

4）三角高程測量，全站儀盡量居中安置，視距差控制在視距的10%；5、數(shù)據(jù)預(yù)處理附合水準路線高差閉合差計算:四等水準測量高差閉合差限差：L：為路線長度。如果

，說明觀測成果精度符合要求，可對高差閉合差進行調(diào)整。如果，說明觀測成果不符合要求，必須重新測量；高差閉合差調(diào)整的原則和方法，是按與測站數(shù)或測段長度成正比例的原則，將高差閉合差反號分配到各相應(yīng)測段的高差上，得改正后高差；往返高差較差檢驗：往返測高差的不符值應(yīng)符合限差規(guī)定。對每千米水準測量偶然中誤差滿足精度要求：其計算公式為其中：-測段往返測高差不符值，單位為mm；

L-測段長度，單位為km；

n-測段數(shù)。外業(yè)完成后，對各項野外記錄進行了嚴格的檢査，各項指標完全符合上述施測規(guī)格和要求，經(jīng)過平差計算，測量結(jié)果如表1所示：

大禹路西段三角高程往返觀測測段平均高差測段起點測段終點往測高差（m）返測高差（m）往返差值（mm）限差（mm）距離（m）測段往返平均高差（m）BM12X111.238-11.2326±15567.880+11.235X1X212.243-12.247-4±13406.005+12.245X2X315.585-15.595-10±16613.677+15.590X3X423.709-23.719-10±14509.368+23.714X4X52.895-2.903-8±15534.679+2.899X5BM132.168-2.1662±14513.832+2.167

大禹路西段各點三角高程平差計算結(jié)果點名平均高差（m）水平距離（m）各測段改正數(shù)（m）改正后高差（m）高程（m）備注BM12+11.235567.8800.005+11.240423.016已知點X1434.256+12.245406.0050.003+12.248X2446.504+15.590613.6770.005+15.595X3463.100+23.714509.3680.004+23.718X4485.818+2.899534.6790.005+2.904X5488.712+2.167513.8320.004+2.171BM13490.893已知點∑67.8503145.4410.02767.867本次大禹路西段高程控制，采用全站儀中間法三角高程測量結(jié)果高差閉合差為27mm，滿足四等水準閉合差限差35mm的要求。每千米高差中誤差為：4.95mm，滿足四等水準每千米高差中誤差要求5mm。閉合差、每千米高差中誤差等各項指標限差滿足四等水準測量精度要求。通過閉合差、每千米高差中誤差等限差的檢驗，使用全站儀中間站法施測得到高程網(wǎng)整體精度達到四等水準測量的精度。本次三角高程測量結(jié)果，可以代替四等水準測量。此外計算發(fā)現(xiàn)，邊長愈長，測定往返高差差異越大，所以用全站儀三角高程測量時要以短邊傳遞局程為宜。全站儀中間法三角高程測量中，用全站儀可同時測定角度、距離和高差，擺站次數(shù)少，不受地形限制，提高了作業(yè)效率，和傳統(tǒng)的水準測量相比，在地形起伏較大、交通不便的山區(qū)，具有便于布設(shè)測線和提高施測速度。此外，利用全站儀中間法進行三角高程測量代替四等水準測量，改變了傳統(tǒng)的高程控制網(wǎng)布網(wǎng)的作業(yè)方法，上述工程實踐證明，利用全站儀中間法進行高三角高程測量，可以達到四等水準測量的精度要求，大大提升了高程測量的效率。6、項目小結(jié)通過理論分析大禹路項目實例，全站儀中間法三角高程測量可以達到四等水準測量的要求。此外全站儀中間點設(shè)站法測量時應(yīng)注意的問題：1）垂直角對最終高差精度的影響最大，故為保證垂直角測量的準確性，在精確的整平儀器的同時，要保證全站儀豎直角補償?shù)目煽啃?，即要保證全站儀補償器的可靠性。是以每測站必須測兩測回以上來保證垂直角測量的準確性；2）一定要嚴格控制儀器與前后棱鏡的距離差，這樣可以消除或者減小地球曲率、大氣折光，垂直角測量誤差等多種因素對垂距測量精度的影響；3）應(yīng)盡量將儀器安置在線路中間，同時應(yīng)適當調(diào)節(jié)儀器高與棱鏡高，這樣可以減小視距