全站仪三角高程测量在道路施工测量中应用

向艳雄

（四川中水成勘院测绘工程有限责任公司 四川成都 610072）

全站仪三角高程测量在道路施工测量中应用

向艳雄

（四川中水成勘院测绘工程有限责任公司 四川成都 610072）

在我国的现代化进程中，测量有着至关重要的作用，全站仪三角高程测量就是其中的典型代表。它以全面的功能性，直观的操作性以及高效性，在我国的道路建设建设中得到了广泛的应用。它的使用涉及到公路建设的多个环节：从勘测到施工过程再到竣工验收，极大地促进了我国的道路建设事业。在本文中，笔者根据自己的经验对索佳电子全站仪三角高程的测量进行简要阐述，然后结合我们的实践总结出一些使用原则，供同行参考。

全站仪；三角高程测量；道路施工；应用

前言

俗话说“要致富，先修路”，可见道路建设对经济发展有着极大的促进作用。在公路的建设过程中，为了寻找最合理、经济的路线，首要进行的就是路线的勘测项目，然后依据测量数据进行路线选择。在确定了具体的路线以后，还需要进行详细的路线测设，这要包括：中线测量、横纵断面测量、地形测量以及其他相关的调查测试，以便于为路线的设计提供详尽的资料。全站仪以其自动化、专业化、智能化大大提高了工程的工作效率和测量精度，它遍及公路建设的多个方面（勘测、施工、验收），已经越来越受到人们的关注。在传统的道路测量中，全站仪主要使用在平面的测试，随着近年来全站仪的精度发展，它开始使用在高程测量上。传统使用的高程测量方法是水准测量法，但是它的测量速度较慢，而且在进行复杂地形的测量时显得尤为缓慢和困难，全站仪三角高程测量方法的出现，摆脱了传统水准测量方法的测量缓慢、困难的缺点，以高精确度和方便性得到了广泛使用。

1 全站仪三角高程测量方法

全站仪三角高程测量方法主要有单向观测和对向观测两种。

1.1 单向观测

单向观测是指用已知高程来确认未知高程的方法，具体方法如下：设已知高程点为A，未知高程点为B，在测量B的高程时，需要观测A、B两点的高差。将全站仪放置在A点，同时量测仪器的高度；然后将反射棱镜放置在B点，并测量棱镜的高度。最后根据所测值确定出相应的B点高程。

1.2 对向观测

对向观测指的是分别在已知和未知高程测量与对面的高差，然后进行计算的一种测量手段，具体方式如下：先将全站仪放置在A点，然后观测B点与A的高差；随后将仪器放置在B点，观测与A点相应的高差，最后取两个高差绝对值的中数作为观测结果。在对向观测方法中，一般是在相同大气条件下进行，因而可以消除地球的曲率以及大气的折射影响，故而，一般认为对向观测具有更为精确的测量结果。但是我们在实践中发现，事实并非完全如此，将在后文进行介绍。

2 索佳电子全站仪在道路施工测量中的应用举例

全站仪三角高程测量在道路的建设中的应用已经越来越广泛，在各个不同测量阶段、不同地域会有着不同的应用方式。全站仪以其良好的精确性和简单的操作性，得到了越来越多的认可。本文中主要就索佳电子全站仪在测量的应用进行详细阐述：

2.1 悬高测量

在道路的建设过程中，往往会遇到高压线、河流等无法直接测量的情况，在测量高压线与路线的高度或者河面与便桥的高度时，就无法在上设立棱镜因而需要进行悬高测量，下面以索佳电子全站仪为例进行简要阐述：①把棱镜放在待测物上方或下方，然后读取棱镜高度；②在仪器上输入棱镜高度，然后照准棱镜并测量相应的距离；③在仪器界面菜单中选择悬高测量；④直接照准待测物，屏幕上会直接显示地面到待测物的高度。

2.2 后方交会的高程测量

在有些情况下，已经完成了部分工程但是加密点已经破坏而需要重新测量，比如：在桥梁工地上已经施工盖梁，墩也完成了桩基，但是在施工过程中加密的点被破坏了，如果重新进行引点不可能与已施工的部分吻合，这时将以已知点与已完工的墩台作为后视然后进行后方的高程交会测量高程就是最好的办法了，这样既可以保证与控制点的吻合又可以与已完工的部分完美吻合。如下：①在仪器界面的菜单中选择后方交会；②选择交会高程项并输入已知所有点的高程；③按照各个已知点进行观测；④在观测的量足够计算测站高程的时候屏幕会提示计算；⑤观测完所有的点以后按“计算”，屏幕便会显示出相应的计算结果。

2.3 高程放样测量

在道路的建设中，往往会遇到辅助桥梁的建设，比如：桥涵墩台的顶面、基础一般会与地面已知的控制点存在较大高差，个别高架桥甚至会出现高出数十、数百米的情况，这时，传统的测量方法，直接使用几何水准测量就显得很困难，因而一般辅以悬挂长的钢尺，然后使用两台水准仪，这种方法的劳动强度大并且精度差。但是使用全站仪三角高程测量可以很好地解决这种问题。

全站仪测量方法中：S-OV=高差实际测量值-高差放样值，然后仪器会根据测站的高度、放样点的设计高、仪器高度、棱镜高度进行计算。再实际工作中，高程放样的关键是根据施工图中的计算放样高程，高程放样的具体方法如下：①在测站安装全站仪，精确地测量仪器高度；②在仪器显示屏菜单进入放样；③选择放样数据，按“S-O”选项，然后输入模式会在斜距、高差、平距、悬高选项之间进行切换，按“读取”会调用内存中的高程，然后再按观测进行放样；④按照屏幕上显示的上下方向移动棱镜；⑤放好样品后在中杆底部位置做好标记；⑥对放样点高程进行重复检测；⑦在实际的工作中，高程放样最好与直线角度、坐标放样一起进行。

2.4 悬高放样测量

在实际地测量过程中，会出现所测位置太高或者太低而无法进行棱镜设置时，可以使用全站仪悬高放样方式进行测量。具体如下：①在待测位置的正上方或者正下方安装棱镜，然后读取棱镜高度；②将全站仪放置在控制点，在仪器屏幕上按“放样”进入放样测量程序；③选择放样数据并按“S-O”显示放样的测量高度；④在程序中输入对应的放样高度，即是地面到放样点的竖直高度；⑤按“OK”确认，然后按“悬高测量”进行悬高放样测量；⑥在屏幕上选择对应的上下旋转望远镜，按照屏幕对应的方向转动望远镜，就能够直接测出放样点的高度。

3 全站仪在高程测量中的使用原则

3.1 天气与观测时间的选择

在选择测量条件时，首先要考虑的是利于观测者的观察，在测量中要使瞄准位置正好对应棱镜的中心位置。天气和观测时间会直接影响测量者的视线，在长期使用索佳电子全站仪的过程中，我们发现：为了降低测量误差，最好的测量天气是在阴天，其次是在日出前半小时与日落后半小时。在这些时段，光线既不会影响观测者的视线，也有利于仪器的稳定性，从而使各观测要素一致。

3.2 避免逆光观测

在高程测量的实践中，往往天气得不到很好的保障，很多时候测量会在有日光的情况下进行，但是逆着太阳光观测时会增加测量人员的照准难度而降低准确性。因此，在实践中，上午测量的方向应当选择自东向西；下午则是自西向东。

3.3 对向观测的处理

在前面我们提到，观测主要分为单向和对向观测。很多业内人士认为，在进行对向观测时应当在同一时段进行，但是在我们使用全站仪测量的过程中发现：将对向观测的时间放在各自有力的时间段内反而更有利。在进行某段高速公路实践中，我们对比了同时段和异时段的测量，结果显示：使用相同的数据处理手段是，在700m内，使用同时段观测时的对向差异达10mm；当分别在上下午的有利时间进行时的差异仅为2mm。

3.4 多时段多次数观测

为了减少误差，需要根据具体条件采取多时段、多次数观测，然后求平均值。

3.5 全站仪三角高程测量中的仪器、目标高量取问题

在全站仪三角高程测量中，仪器和目标的高度测量方式有：小钢尺直接测量法、水平视线法、解析法以及中杆测量法。其中最为简易使用的方式是钢尺测量法，但是它直接受到仪器宽度的限制而精度较低。在我们的实践中，结合了解析法和钢尺测量法，既保证了钢尺法的方便，又将精确度提高了。假设仪器的实际高度为h，h斜高为测量目标的表观高度（不垂直），W1为测量目标的水平宽度的一半，d1是测量目标的下边缘与中心的竖直高度。得出：

我们在很多的实践中验证了这种方式，差异极小。

4 结论

传统的几何水准测量方法在道路施工中容易受到地形等因素的限制，不仅效率低而且精度不高，已经越来越不能满足日益增长的现代化施工要求。全站仪的使用不仅可以大大提高测量效率和精度，还能明显的降低劳动强度，它的自动化，智能化而且不受地形限制，极大地方便了道路施工中的测量工程。本文中，我们首先简要介绍了全站仪测量，然后介绍了索佳电子全站仪在道路施工中的测量应用，并结合工程实践总结出一些全站仪在使用中的原则。

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U412.24

A

1004-7344（2016）20-0157-02

2016-6-28

向艳雄（1981-），男，助理工程师，大专，主要从事水电站、水库、道路施工测量工作。