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全站仪在高程控制测量中的精度分析 谢春涛【摘 要】水准测量的操作相对简单，数据量也比较小，很容易计算和处理，并且精确度非常高。但是，因为存在一定的位置差异，在特殊地理位置，采用全站仪进行高程测量，能够更进一步提高精度和测量效率。据此，本文主要对全站仪在高程控制测量中的精度进行了详细分析。【关键词】全站仪；高程控制测量；精度一、全站仪高程测量概述（一）全站仪含义全站仪，即全站型电子测距仪，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。和光学经纬仪相比较分析，电子经纬仪把光学度盘换成光电扫描度盘，把人工光学测微读数代之，以此自动记录，并显示读数，促使测角操作更加简单化，从而进一步防止产生读数误差。由于一次性就可以安置仪器，便能够完成测站上的全部测量工作，因此称为全站仪。其主要应用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。而且，全站仪和光学经纬仪的主要区别就是度盘读数和显示系统，光学经纬仪的水平度盘和竖直度盘，及读数装置，分别采用两个相同光栅度盘和读数传感器进行角度测量。切实根据测角精度可以划分为0.5，1，2，3，5，7等几个等级。（二）全站仪高程测量原理把全站仪当作水准仪来使用，使棱镜高相同，达到抵消仪器高和棱镜高的目的，从而不必量取棱镜高和仪器高，这样既能在地形复杂地区进行快速的高程传递，又能确保足够的高程测量精度。如果在较短的距离内不考虑两差对高差测量的影响，那么观测计算得到的A，B两点高差只受垂直角测量和距离测量精度的影响。如果两点间高差较大或距离较远，仅安置一次仪器不能测出其高差时，就可以在两点间安置多次仪器，加设多个转点，然后再分段设站观测。具体如图1所示。SCA为后视斜距，SCB为前视斜距，DCA为后视平距，DCB为前视平距，iA为后视点棱镜的高度，iB为前视点棱镜的高度，VC为全站仪的高度，hAC为后点A至测站点C的高差，hCB为测站点C至前点B的高差，h1为后视棱镜中心至全站仪横轴的高差，h2为全站仪横轴至前视棱镜中心的高差，hAB为后视点A至前视点B的地面高差，A1为全站仪观测后视棱镜中心点的竖直角，A2为全站仪对前视棱镜中心点的竖直角。（三）全站仪高程测量方法如果可以把全站仪像水准仪一样随意安置点，而不是置在已知的高程点上，同时又在不量取仪器高和棱镜高的前提下，合理利用三角高程测量原理，进行待测点高程测量，施测的速度会进一步提高。如果A点高程已知，而B点高程未知，通过全站仪测定其他待测点的高程。首先由式（1）可得式（2），除了Dtan即V的值可以用仪器直接测出外，i、t都是未知。但是，可以确定即仪器一旦设置好，i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，架设t值也固定不变。从式（2）可得式（3），由式（3）可知，基于假设，HB+i-t在任一测站上是固定不变的，还可以计算出值W。此方法的操作流程为：首先，仪器任意置点，但是所选点位要求能和已知高程点通视。其次，使用仪器照准已知高程点，测出V值，并算出W值。此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程，仪器高，棱镜高均为任一值，施测前不必设定。再次，将仪器测站点高程重新设定为W，仪器高和棱镜高设为0即可。最后，照准待测点测出其高程。二、全站仪在高程控制测量中应用的必要性在施工测量中，常常涉及到高程测量，传统的测量方法是水准测量与三角高程测量。两种测量方法各具特色，但都存在不足。水准测量是一种直接性的测高法，其测定高差的精确度比较高，但是，受地形起伏限制，外业工作量比较大，施测的速度比较慢。而三角高程测量是一种间接的测高法，其不会受地形起伏限制，施测的速度比较快，在大比例地形图测绘、线性工程和管网工程等测量中备受青睐。但传统的三角高程测量也有其不足之处，即在每一站都需要量取仪器高和读取棱镜高，不仅麻烦，还直接增加了误差来源，降低了高差测定的精度。随着全站仪的广泛使用，使用棱镜跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越受到广大测量人员青睐，全站仪三角高程测量法既结合了水准测量的任一置站的特点，又减少了传统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。三、全站仪在高程控制测量中的精度分析（一）精度分析方法选取测角精度为2的全站仪，进行高程测量精度分析。测距精度为ms=（2+210-6D）mm，ms=4mm。按照全站仪1km的测距进行计算，大气的折光系数为mk=0.04mm，仪器高和棱镜高的量取误差为3mm。采用中点法测量高差主要与测量斜距S、竖直角A、棱镜高v，及大气折光系数K相关，这就直接避免了仪器对高程量取精度的影响。A、B两点采用同一对中杆，并且不变换高度，当V1=V2时：（二）精度的影响因素受地形不同与已知高程点距离的影响；受大气折光、大风等外界环境的影响；受仪器自身影响；受测量人员和其它原因的影响。（三）精度提高途径1.根据高程测量的路线和地形变化，选择最佳测量位置，在待测工程点距离已知高程点比较远的时候，可以划分高程测量路线。2.選择天气晴朗，风力比较小，湿度和温度适宜的气候状态进行测量。3.在测量前，必须详细检查仪器的部件，一旦发现有损坏，及时修复，根据测量需要，合理设置仪器参数，确保仪器具备充足的电量。4.一定要保证测量是全站仪与棱镜的对中整平要求，计算时一定要保留到毫米位。四、全站仪高程控制测量的注意事项1.使用全站仪三角高程测量法替代水准测量，方式方法比较简单，测量速度相对较快，为后续快速、准确构建高程控制网提供了新途径。2.采用全站仪中点法进行高程测量，相邻两点之间不能通视，可以灵活选取测站点的位置，不需要对中，能够在很大程度上节约时间，降低劳动量和劳动强度，具有非常明显的优势。如果想要进一步提高精度，尽量保证前后视的距离相同。3.全站仪单向高程测量的时候，尽量近距离观测，竖直角不宜过大，并盘左盘右观测，可以消除系统误差影响，并在一定范围内，能够替代四等水准测量。4.全站仪三种高程测量的误差，都会随观测距离和竖直角的增大，而有所增加，并和测边、测角的精度密切相关，所以，为了有效提高测量精度，可以适当增加测回数，以此提高距离与竖直角的观测精度。五、结语综上所述，全站仪以其自身的独特优势，在高程控制测量中得以广泛应用。充分合理利用全站仪进行高程控制测量，不仅可以不受地形限制，加密控制点，并高程放样，而且测量的精度相对较高，施工十分便利，具有一般水准测量无法比拟的优点，能够直接替代水准仪。虽然全站仪对于地形复杂的区域进行高程控制测量精度能够满足要求，但是也需要适当注意误差对测量的影响。参考文献：1孙宏林.全站仪高程控制测量精度与误差分析J.科学时代，2015（10）.2元昊.精密工程测量中全站仪三角高程精度分析J.工程技术，2016（2）：00270-00270.3李晓毅.全站仪相对高差法在高程测量中的精度分析及应用J.建筑工程技术与设计，2014（12）.endprint -全文完-