赵洪岩
[摘 要]本文介绍了在受场地限制和地形影响的情况下,为提高工作效率,同时保证高程控制测量精度,采用三角高程测量新方法代替水准测量,使三角高程测量达到三等水准测量的精度。
[关键词]三角高程测量; 水准测量; 精度
传统的高程测量方法为水准测量,它是一种直接测高法,测定高差的精度较高,但受地形起伏限制,外业工作量大,施测速度慢。在施工测量的实际工作中,尤其是在山区进行施工测量作业时,由于受场地限制和地形的影响,控制网点的高程值无法用正常的水准测量方法来进行测量,而且有些控制点,水准线路根本无法顺利到达。这时就有必要采取三角高程测量的方法来代替水准测量了。
随着测量技术的发展,特别是全站仪的广泛应用,距离测量简便,而且精度高,因此三角高程测量已经广泛应用于各类生产当中。它不受地形的限制,且施测速度快,特别在地形起伏较大的区域有着非常大的优势。但是,传统的三角高程测量方法每次测量都得量取仪器高、棱镜高,增加了误差来源,测量精度较低。经过长期探索,总结出一种新的三角高程测量方法。该方法结合了水准测量的任一置站的特点,同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高,减少了误差来源,精度明显提高,达到了三等水准测量的要求。
一、三角高程测量的传统方法
若两点间的高差,难以用水准测量的方法测得(常見于山地、高层建筑物),可采用三角高程测量方法施测。
如图1所示,欲用三角高程的方法,测定地面点A、B两点之间的高差hAB,其方法如下:
(1) 在A点安置经纬仪,B点竖立觇标(或标尺);
(2)量出桩顶到经纬仪水平轴的高度(称为仪器高)i和觇标高度v;
(3)以望远镜中的十字丝横丝照准觇标顶部(或在标尺上的读数),测出竖直角α;
(4)若A、B两点间的水平距离D为已知时,可知:
hAB=Dtanα+i-v
(5)设A点的高程为HA,则B点的高程为:
HB=HA+hAB=HA+Dtanα+i-v
在应用上述公式时,应注意竖直角正负。当α角为仰角时,取正号,故相应的Dtanα也为正值;当α角为俯角时,取负号,相应的Dtanα也为负值。
进行三角高程测量,当两点间距离较远时,为了消除地球曲率和大气折光的影响,通常应进行双向观测,即由A点观测B点后,将仪器搬至B点,再由B点观测A点。两次观测得到高差之差,应不超过0.04Dm(D为边长,以百米为单位)。取两次高差的平均值作为最后的结果。
二、三角高程测量的新方法
如果能将全站仪像水准仪一样任意置点,同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下,利用三角高程测量原理测出待测点高程,施测速度将更快。由高差计算公式可知:
除了Dtanα的值可以用仪器直接测出外,i、v都是未知的。但仪器一旦置好,i值也将不变,同时选取跟踪杆作为反射棱镜,使 v 值也固定不变。设
W= i-v
则:在测量两点间的高差时,由于i、v都是常数,故W也为常数。
该方法的实施步骤为:
(1)选择适当的点位架设仪器,设点号为O,要求所选点位和已知高程点通视;
(2)用全站仪照准已知高程点A,测出O点与A点间的高差hOA(D1tanα1由全站仪测出,W值为常数)。
hOA= HO+ D1tanα1+W
(3)仪器高度不变,用全站仪照准待测高程点B,测出O点与B点间的高差hOB (D2tanα2由全站仪测出,W值为常数)。
hOB= HO+ D2tanα2+W
(4)算出已知点与未知点间的高差
hAB= hOB- hOA
HB=HA+hAB
这种方法与传统方法测出的待测点高程在理论上是一致的,采取这种方法进行三角高程测量是正确的。整个过程不必用钢尺量取仪器高、棱镜高,也就减少了这方面造成的误差。同时需要指出的是,在实际测量中,棱镜高还可以根据实际情况改变,只要记录下相对于初值增大或减小的数值,就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。实践证明,采用全站仪进行三角高程测量的方法,在范围较小的测区,精度可以达到三等水准测量精度要求,对于应用到较大范围的测区,还有待于在实践过程中加以更为验证和总结。
三、结语
综上所述,将全站仪任一置点,同时不量取仪器高、棱镜高,仍然可以测出待测点的高程,而且比传统的三角高程测量精度更高,能够满足三等水准测量的要求。因此只要在施测过程中掌握该方法中关键的技术条件,就能使其测量精度达到三等水准测量的精度要求,从而使三角高程测量在地势陡峭,地形复杂的地区代替三等水准测量,提高工作效率。
参考文献:
[1]王晓明.土木工程测量[M].武汉大学出版社,2013.
[2]李青岳,陈永奇.工程测量学[M],测绘出版社,2008.endprint