多测回测角机载程序跨河（海）二等水准测量中的应用与数据后处理

李德彪 阮祖伟 郭 波

（中铁大桥局集团第五工程有限公司测绘中心 江西九江 332001）

1 引言

传统的跨河（海）高程测量方法，需要熟练的测量员用眼睛精确照准目标，消除观测视差。长时间的观测必然造成用眼疲劳，继而观测数据总是不合格，产生大量返工。且记录数据格式（往往多人手工记录）不整齐、不统一，读错、写错等原因，内业数据后处理往往非常麻烦。而利用ATR 全站仪结合多测回测角机载程序自动观测，只需要测量员按既定观测程序“学习”一遍，让程序记住操作顺序，后面的观测全由机载程序完成。我中心用多测回测角实现一、二等跨河（海）高程测量自动外业观测，且编写了相应的内业数据处理程序，为以上问题提供了新的解决方法。本文以实例对此测量方式进行说明与分析。

2 测量方法简介

2.1 仪器设备

两台Leica TM30（TS30）全站仪和两套观测棱镜。外业观测使用机载多测回测角软件（中国版）。徕卡多测回测角机载软件（中国版）是根据我国全圆方向观测法的测量规范而编制，适合于不同精度等级（DJ05、DJ07、DJ1、DJ2）和用户自定义各项限差（包括连续两次读数差、半测回归零差、2C 互差、同一方向值测回间较差等等）的水平方向观测，并能实时进行超限报警、提示重测等。合限的观测数据自动存为文本文件，完全避免了因外业观测数据不合格而造成的复测和人为造假。原始观测数据可通过与之相配的PC 机报表生成软件ReportSystem 自动生成符合国家标准的水平、竖直方向观测记录手簿（包括一致的格式、线条、颜色等）的Excel 报表等功能。

2.2 网线布置

以成贵铁路-鸭池河特大桥高程网测量为例，测区位于贵州金沙江上游段，属高山峡谷地形，高程点分布在南北两岸。其中北岸地形呈约70°陡坡，二等高程点DQ5、DQ6、DQ7 分布其上，点间相互不通视且高差较大，地面灌木丛生，水准测量施测困难。拟采用全站仪三角高程法进行高程传递。网线布置为：以南岸高程点DQ2、ZD1 分别对北岸三个点进行跨河水准观测，跨河视线长度600m-1000m。

测站设置：在两岸高程点上分别安置目标棱镜，在其附近5m～15m 处分别安置全站仪。形成近岸-远岸观测体系。两岸仪器与近目标、远目标的距离、高差大致相等,水准点分布见图1。

图1 水准点分布图

2.3 观测步骤

（1）两岸全站仪同步观测各自近岸棱镜，按测回数要求（本例为8 测回）测量全站仪至目标棱镜的竖直角和斜距。近岸观测完成后，按相同方式同步观测远岸目标棱镜，测量竖直角和斜距，以上观测为一个单测回的对向观测。

（2）变动仪器高，进行下一测回观测。第二测回对向观测的测量顺序为：先观测远岸目标棱镜，再观测近岸目标棱镜。

（3） 其余测回的观测顺序类似水准测量中的后-前-前-后，奇偶交替。按照对向观测的测回组数要求进行观测，本例为8 个测回组，即每个近岸+远岸观测为一组观测，共观测8 组，每组间变动仪器高。

（4） 测量完成后，两岸仪器、棱镜互换，按上述（1）、（2）、（3）步骤继续观测，组成双测回观测,每条测线均进行8 组双测回观测。

（5） 分时段完成所要求的测回总组数。

2.4 观测要求

本例的测量等级为二等，观测要求参照二等水准测量规范相关要求进行。

表1 主要观测要求

3 测量实例

3.1 测量结果

以下为成贵铁路-鸭池河特大桥高程网跨河水准测量结果，按二等水准测量要求联测，DQ2、ZD1为南岸水准点，DQ5、DQ6、DQ7 为北岸点（见图1 水准点分布图）。

表2 中每行的斜距和竖直角为8 个测回均值，近岸目标+远岸目标共观测8 组，编号一一对应，分别计算高差，取均值。

表2 测量记录（Leica TM30 仪器编号360546 测段DQ7-DQ2）

表3 测量成果统计

3.2 观测数据分析

（3）环路检查均满足规范要求。

4 后处理软件介绍

4.1 软件界面如图1

图1 数据处理软件界面

4.2 观测数据文件

全站仪自动观测一个方向，生成的文件有以下6 类：

用记事本打开后缀为.TXT、.TZT 文件，可发现.TXT 为斜距观测文件，.TZT 为竖直角观测文件，正是三角高程测量所需全部原始观测数据。一天满负荷的外业观测可生成上万个上述文件，手工或利用PC机报表生成软件ReportSystem 生成excel 表进行内业处理非常困难。

4.3 程序编写应用

本程序应用VISUAL BASIC 软件编写，利用DIR 函数遍历文件夹中所有子文件中带有.TXT、.TZT 后缀文件。读取相应文件中数据，并进行求和、算术平均，结果写入EXCEL 文档中，利用VB 操控EXCEL 表进行球气差改正，并计算高差，相同边归类显示于相应行列中。成果如表2。

5 结束语

ATR 全站仪安装多测回测角软件，实现跨河（海）高程测量全自动观测，并数据自动后处理。此方法已成功应用于我公司修建的福平铁路平潭海峡大桥、成贵铁路金沙江大桥、鸭池河大桥、青山大桥、厦门地铁四号线、赤壁大桥等须跨江、跨海、跨峡谷地形。我中心已总结出一套成熟的作业方法。

在后处理中需要改进的提高还有以下两点：

（1）自动查找并形成闭合环，快速统计外业测量质量；

（2）生成通用高程平差软件文件格式（如cosa 水准文件格式）。