用全站仪新方法进行三角高程测量

朱岩++李玉虎

【摘 要】通过理论分析，利用全站仪新方法进行三角高程测量，可以使全站仪像水准仪那样任意安置，无需对中，更不需要量取仪器高和棱镜高，不仅大大加快了三角高程测量的速度，也大大减少了误差来源，显著的提高了三角高程测量的精度。该方法较为先进，具有一定的使用价值和推广价值。

【关键词】新方法；三角高程；测量；全站仪；任意安置

1.引言

在工程测量中，经常涉及到高程测量。高程测量有水准测量和三角高程测量两种方法。

水准测量精度较高，是直接测定地面点间高差的一种方法，但地面起伏变化较大时，进行水准测量往往比较困难，外业工作量很大，施测速度非常慢。三角高程测量是一种间接测定地面点间高差的方法，虽然测量精度较低，但不受地面起伏变化的限制，而且施测速度快，在加密高程控制测量中应用极为普遍。

随着科技的飞速发展，全站仪的广泛使用，大大提高了测量的速度和精度，但方法未变，不仅每站都需要将全站仪对中安置在已知高程点上，而且每站都要量取仪器高和棱镜高，费工费时，增加了误差来源，人为的降低了测量精度。能不能使全站仪像水准仪那样可以随意安置，省工省时又不增加测量误差来源呢？经过理论分析，笔者终于找出一种新的办法，使全站仪像水准仪一样，可以随意安置进行三角高程测量，实现了省工省时又不增加测量误差来源的目的。

2.三角高程测量的基本公式

三角高程测量的基本办法也是三角高程测量的基本原理。

如图所示，已知A点高程HA，若测得地面A点对B点的高差h，即可由HB=HA+h得到地面B点的高程H。

地面A点对B点的高差h可用下式计算：

h=Dtan α+i-s （1）

式中 D-A、B两点之间的水平距离（m）；

α-一在A点观测B点的竖直角；

i-仪器高（m）；

s棱镜高（m），通常设为仪器高i值。

（1）式是在假定地球表面为水平面，观测视线为直线的条件下导出的，地面上两点间距离较近时（一般在300m以内）可以运用。如果两点间的距离大于300m，就要考虑地球曲率及观测视线由于人气垂直折光的影响（呈一条上凸的弧线）。前者为地球曲率差f1，简称球差，后者为大气垂直折光差f2，简称气著。此时，（1）式变为下式：

（4）式就是三角高程测量的基本公式，基本方法要求首先必须将全站仪对中安置在已知高程点上，量取仪器高和棱镜高后测出待测点的高程。

3.三角高程测量的新方法

如上图，如果将全站仪象水准仪一样任意置于A点，将已知高程点B作为后视点，将待測点C点作为前视点，利用三角高程测量原理测出待测点C的高程。这时，由已知B点的高程HB求站点A的高程HA，则（4）式变为：

HA=HB-Dtanα—i+s-f （5）

在测量过程中，前后视棱镜高度相同（用若干个棱镜作前视时，将前视棱镜高均设为后视棱镜高s），仪器高i不变，则c点高程利用（4）式和（5）式可推出：

（6）式就是用全站仪新方法进行三角高程测量的计算公式，也是用全站仪新方法进行二角高科测量的理论依据和方法。

从（6）式可以看出以下两个特点：

①用全站仪新方法进行三角高程测量时，高程计算与水准仪高程计算原则相反，即需按“减后视、加前视”的原则进行。

②整个三角高程测量过程中，不需要量取仪器高和棱镜高，仅将前视后视棱镜高设为相同高度即可。

4.结束语

通过以上分析，利用全站仪新方法进行三角高程测量，可以使全站仪象水准仪那样任意安置，无需对中，更不需要量取仪器高和棱镜高，仅在《全站仪三角高程测量记录薄》上记录全站仪望远镜与后视、前视棱镜间的高差V后、V前和后视、前视的水平距离D后、D前即可。五等以外水准测量一般每站前后视距为300m左右，在通视良好的条件下，全站仪一般每站前后视距为4000m左右，全站仪测站数是水准仪测站数的1/13，这不仅大大加快了三角高程测量的速度，也大大减少了误差累积值，显著的提高了三角高程测量的精度。笔者认为三角高程测量和五等以外水准测量中，该方法较为先进，具有一定的使用价值和推广价值。