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全站仪中间法高程测量及其精度探讨

摘 要:进行高程测量时所运用的全站仪中间法及其测量时的精度进行了一系列的阐述与探讨,从而推导出了全站仪中间法高程测量所运用的公式,对高程测量精度造成影响的各种因素进行了相应的计算。并通过一系列的试验对其进行验证,发现应用全站仪来对高程及其精度精度进行测量,能够满足一般水准测量的要求,在这种情况下本文提出了一些提高全站仪精度的方法,供相关的技术人员参考。 
关键词:中间法;全站仪;测量;精度;控制 
  高程就是根据一点已知的高程,测量另一点的高程,然后将两点之间所存在的高差测量出来。对地面两点之间所存在的高差进行测量时,在一般情况下会有两种方法来进行测量,一种方法时三角高程测量法,一种方法是水准测量法。运用水准测量法进行测量所得出的数据虽然有着较高的精度,但是使用的地区有着一定的限制,只能够在平坦的地区进行使用所,在高层建筑或者是山区的控制点如果在进行高差测量时用水准测量法,难度将会增大。三角高程测量在大多数的情况下,会在已知的高程上进行全站仪或者经纬仪的安置,在待测点上进行建标牌的安装,对目标高度以及仪器的高度分别进行量取。 
  1 全站仪中间法高程测量原理 
  一般而言,在全站仪的测量过程中都是已知某高程A点,采用棱镜反光从而对待测点B点进行测量,那么在进行全站仪的测量过程中,一般全站仪会在A和B之间的位置为放置点O,我们定义为O和A之间的高度差为h1.那么相关的公式为: 
  h1=S1sinα1+c1-r1+i-v1 ,(1) 
  在上述公式中: α1、S1、r1c1、分别为O至A点的竖直角、倾斜距离、大气折光改正数,地球曲率改正数、仪器高是i,A点的目标高是v1。 相关的公式为: 
  K1S12 cos2 α1 2R=1-K12RS1 2cos2α1,(2),另外相关的公式为: 
  K12RS1 2cos2 α1+i-v1,(3) 
  根据同样的理论能够得出B、O两点之间的高差h2为: 
  h2=S2sinα2+f2+i-v2=S2sinα2 
  K22RS2 2cos2 α2+i-v2,(4) 
  式中: α2、S2、r2、f2、K2分别为B至O点的竖直角、倾斜距离、大气折光影响与地球曲率之和及大气折光系数,那么我们一般定义全站仪的高度采用字母i表示,在B点和相应的标高都是采用V2进行表示,一般A点和B点之间的高度差定义为h,相关的公式如下表示: 
  h=h2-h1=S2sinα2-S1sinα1 
  K22RS22cos2α2-1-K12RS1 2cos2 α1+v1-v2,(5) 
  设HA表示为已知点A的高程,待求点B的高程为HB,则: 
  K22RS22cos2α2-1-K12RS1 2cos2 α1+v1-v2(6) 
  根据上述的公式在没有考虑误差的情况下,全站仪和个点之间的竖直角α2和α1、测量斜距S2和S1、大气折光系数K2和K1以及目标高v2和v1有关,从而在一定程度上保证了全站仪的测量精度.A和B之间采用同一杆对比进行,而且高度也不变换的情况下,可以将上述公式进行有效的变换: 
  K22RS22cos2α2-1-K12RS1 2cos2 α1.(7) 
  根据上面的公式进行推理论述得出的结论能够看出,在进行高程测量时全站仪中间法是非常合适的方法,在进行测量的整个过程中与目标所设定的高度,及其仪器的高度都没有直接的关系,会对其产生影响的因素主要影响的参数包括折光系数以及亮点之间的距离。 
  2 对全站仪在测量过程中的进度分析 
  (1)在进行高程测量时选择前后视目标高的方法来进行,能够对目标高度进行测量的过程中所产生的一些误差所产生的一些影响进行消除。将测量高程时的精度能够进行一定程度的提高,尤其是在观测距离相对较短的情况下。 
  (2)根据公式能够看出,如果在测量的过程中前后的标高前后视角是同一点那么采用mα=±2″对整个高程的误差进行测量,仪器在实际测量过程中,视角之间的距离需要满足|D1-D2|≤100m。在实际测量的过程中还需要满足前后的视角之间的距离综合在118km内,这样才能够满足实际测量过程中四等水准的要求,在一定程度上能够减少误差,当全站仪D1-D2=0,竖直角α≤±20°测量的情况下,一般前后视角的距离综综合处于600m范围以内,这样基本上能够达到测量的最低误差要求。 
  3 结束语 
  对高程进行测量时采用全站仪中间法来进行,两个相邻的测点能够不通视,对于测站位置能够做到可以进行灵活的选择,不需要在对中之后进行测站,也不用测量仪器的高度。能够进行灵活的操作,保证了全站仪在测量的过程中较为方便,同时增加了全站仪在测量过程中的进度,其精度能够满足四等水准的测量要求。 
  参考文献: 
  [1]顾孝烈,鲍峰,程孝军.测量学[M].第2版.上海:同济大学出版社,2010. 
  [2]许国辉.高精度EDM三角高程测量的研究[J].测绘通报,2011. 
  [3]郭宗河.用全站仪测量与测设高程的几个问题[J].测绘通,2012. 
  [4]何习平.全站仪高差测量精度探讨[J].水电自动化与大坝监测,2010. 
  [5]周小华.大高差单向光电三角高程测量中最佳测站位置的确定[J].华东地质学院学报,2011. 
  [6]陶海生.全站仪应用于高程测量之精度探讨[J].中南公路工程,2012.

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