工程测量中高度测量方法探析

余世安 中国核工业华兴建设有限公司

1 前言

当前工程测量中的高度测量方法非常之多，尤其是借助各种仪器的测量方法更是丰富多元，但各种方法的应用范围、测量精度又各有不同，相关部门以及领导人员可根据工程的实际性质以及其他现实情况选择不同的测量方法，以此实现测量效率最大化。但从学术的层面来看，当前少有学者专门针对工程测量中的高度测量方法进行专题研究，本研究一方面弥补了当前的研究空缺，另一方面也为相关工作提供一些实实在在的理论基础和现实经验。

2 钢尺测量法

在对建筑物进行高度测量时，其中使用时间最长，也最为直接的一种方法就是通过钢尺来量高，这种方法本身就特别灵活且方便，而且能够让人们非常直观、清晰地看到整个操作过程，可以选择多人同时参与，避免操作存在差错。一般情况下，由于钢尺的长度以及人们操作钢尺的局限性，当建筑物高度太高时，很难直接测量高度，但也可以以钢尺测量为基础，借助相似性的原理进行间接性测量。比如利用几何物体相似原理，如果某一建筑物的高度太高，工作人员可以借助光源投影的作用，先行测量整个建筑物投影在地面上的高度，并通过相似性的原理来计算整个建筑物的高度。

在这一过程中，需要达到以下两个条件：一是地面比较平坦，避免地面出现陡坡而使得投影的高度不准确；二是要有平行光源，这样才能使整个建筑物的高度投影到地面上，以此找到可测量的点。很显然，利用这种方法来测量建筑物的高度之时，其测量结果是否精确在很大程度上与影子和标杆的长度存在联系，如果标杆和影子的长度不合适或存在歪曲的现象，一方面会大幅度增加测量难度和测量工作量，另一方面也会降低测量结果的精确度。与此同时，这一方法在实际中的应用必须要与影子相联系，否则很难确定作业标杆的位置，所选择的作业标杆物也应当放置在需要测量的建筑物阴影的外表面，以便更好地测量。

3 结合经纬仪和钢尺的作用进行测量

一般情况下，经纬仪的主要作用在于测量角度，其中需要用到望远镜度盘、度盘、水准器等多个仪器。在进行高度测量的过程中，具体操作如下：首先将经纬仪放置在一个固定架上，然后通过光学对点器的作用来确定地面测站点和仪器中心的位置，尽可能使两者对准；再利用水准器的作用将仪器放平，在望远镜中确定好测量的具体位置；最后通过度盘的作用来测量目标物的水平角和垂直角。由于经纬仪的主要作用在于精确测量目标物的角度，再辅以测量工程放样、距离测量等，对于测量工作的顺利推进而言具有至关重要的作用和意义。就当前而言，许多项目施工现场经常会出现技术人员架着一台经纬仪进行测量工作，可见这一方法的普遍性。

具体测量方法可以参考以下案例：从建筑物上随意选取一个高度，确定一个A，然后以同样的高度在其水平200m处确定另一个点B，基于此来测量建筑物的高度CD。具体操作如下：可以在B点处安置一个经纬仪，在完成一系列前期准备工作之后，将仪器对准A点，然后根据现场的实际情况配置一个读数1，并记录其测量的结果，以同样的方法测量照准建筑物与地面接触点C点的读数2，此时可以得到读数2和读数1之间的一个角度差值，并且可以以同样的原理和方法测量出∠ABD的大小，这样就可以得到∠CBD的大小，如此建筑物的高度CD就可以通过三角函数的计算而得。由此可见，这一测量方法的精确度与水平距离、∠CBA和∠DBA都有联系，可在实际操作过程中对此操作进行规范，确保其测量结果的精确性，进而保证目标建筑物的高度测量的准确性。

4 利用水准仪和钢尺的作用进行测量

当目标物的高度太高时，常规的钢尺测高法无法发挥作用，除了可以配合经纬仪进行高度测量之外，还可以结合水准仪的作用进行高度测量。

例如在进行竖井施工时，为了测量竖井的高度，可采用钢尺导入标高法；又如在进行隧道挖掘时，可以采用钢丝导入标高法，这都是水准仪与钢尺共同作用测量高度的案例，可见其已经在实践中得到了广泛应用。另外，对于高度测量精确度要求较高的工程测量而言，水准仪能够在其中发挥重要作用，它既可以增大钢尺下放时的垂球重量，也可以提高钢尺读数的准确性，进而提高钢尺测量的准确性。

在实际测量过程中，这一方法应用的精确性主要与施工过程的组织和控制情况有关，主要应用于竖井施工、高层建筑、隧道挖掘等工程。

5 利用GPS进行测量

当前GPS已然成为一个热门话题，它可以向全球提供精确度高、连续、实时且丰富多元的三维信息。随着这一技术的不断发展，其应用范围不再局限于单一化的领域或目的，在导航、时间对比、地质勘测等各行各业都得到了有效应用，这在很大程度上标志着测量领域的改革和创新进入了新的阶段，也是工程测量中高度测量方法的重要组成部分。就其原理而言，GPS定位是根据一些物理知识和几何知识而来，它通过空间分布的行星以及这些行星与地面点间距离的交汇处来确定目标物的实际位置。

从测量方法这一层面来看，它与测距后方交汇方法存在异曲同工之妙。在进行高度测量之时，更为常用的技术是实时动态相对定位技术，它是以载波相位观测测量为基础而展开的一种技术，它的基本操作原理是：选择一个比较优质的基准站，这个基准站最为重要的要求就是其点位精准度较高；然后在上面安装一台可以不间断观测所有可见卫星的接收仪器，并详细记录这些数据，将其传送到流动站接收机，如此流动站接收机既可以接收来自所有可见卫星的信号数据，也可以接收基准站的信号；最后利用实时动态相对定位技术进行计算，明确其具体的坐标和测量精度，并得到目标物高度。

在这一过程中，为了确保GPS测量高度的精确性，还需要注意以下几方面。

（1）载波相位差分测量技术的基本特征以及高程异常模式的精确度会在很大程度上影响这一测量过程的连续性和测量结果的准确性。

（2）在选择离合模型的过程中，需要切实考虑高程异常模型使用时的实际需求，例如测区的现实情况、测量作业的精确度要求等。

（3）在利用GPS进行建筑物高度测量的实践过程中，还需要有效结合一些常用的工程软件的作用，尤其是在进行数据传输和实时处理这些方面，要确保数据的科学性、真实性和有效性。

（4）一般情况下，只要涉及实时监测、沿铅垂方向上的变形等测量时，其首要选择都是利用GPS技术进行测量，可以大幅度提高测量的效率。

6 利用全站仪进行测量

全站仪的功能比较强大，可以同时测量角度和距离这两个方面，并且进行相关数据的实时处理，这一仪器的合成涉及光学、电子元件等相关知识。利用全站仪进行高度测量之时，只需要进行一次安装即可，也正是因为如此，它可以包揽测站上的绝大部分测量工作，而且它在降低成本、提高工作效率的基础之上，还可以保证高测量精度，是当前高度测量方法中最为普遍的选择。

但也并非所有建筑物都可以利用全站仪直接测量高度，其必须要满足一个条件，即目标物的底部和顶部都可以设置棱镜，如此利用全站仪所测量的高程差就是目标物的实际高度；如果只有目标建筑物底部可以设置棱镜，就需要采取悬高测量的方式进行测量。首先在目标物底部安装好棱镜，然后通过全站仪测量出仪器与棱镜的水平距离以及仪器与目标顶部的实际角度，再结合相应的工程软件计算出目标物的实际高度。

而对于目标物顶部和底部都无法安装棱镜的情况而言，则需要通过选点高度测量的方式来展开工作，即分别在两塔杆处安置棱镜，并且对其进行实时动态监测，最后利用相应的工程软件对这四个观测量进行计算，得出相应的结果即可。这一方法在实际应用中其测量的精确度与全站仪的倾斜距离、测量垂角、棱镜的安装精度等相关，需要相关工作人员在测量实际过程中对这些方面予以高度重视，并采取多元化措施来提高其精确度。

7 利用测高仪测量

测高仪是一个具有综合性特征的手持快速测量仪器，既可以利用激光进行距离测量，也可以通过传感器测量角度，其自身轻巧、灵活且操作方便。在利用测高仪进行测量之时，其可测量的量程会随着目标的尺寸和反射性的变化而有所变化，最高可以达到1000m；同时还可以通过其内部的电子倾斜传感器的作用来测量目标物的倾斜程度，其精确度最高能达到0.1度，两者的共同作用可以得到目标物的实际高度。

另外，利用测高仪进行高度测量之时，其精确度会受到目标物的物理特征以及外部情况的影响，例如目标物的反射性、颜色、空气条件等。

一般情况下会存在以下几方面的规律：反射面积较大的测量效果更佳；物体越粗糙，测量效果更佳；相对于水平物体而言，垂直物体的瞄准率更高；相对于白色而言，黑色物体的量程更短。另外，利用测高仪进行高度测量，这一方法主要应用于建筑施工、地质勘测等领域。

8 结束语

综上所述，在进行工程测量的过程中，高度测量作为其中最为重要的一部分，应当引起相关部门以及领导人员的高度重视，并且在现有的基础之上探究多元化的测量方法，以尽可能提高测量准确性和测量效率，为工程的顺利推进奠定坚实基础。

就当前而言，其中最为常用的测量方法主要包括六个方面，即钢尺测量、钢尺和水准仪同时作用进行测量、钢尺和经纬仪同时作用测量、以GPS为基础进行测量、全站仪测量、测高仪测量等。当然，每种方法的适用范围、测量精确度都有所不同，相关部门以及工作人员应当根据实际情况选择不同方法，以尽可能提高高度测量效率。