高程測量方法實(shí)際應(yīng)用分析

高程測量方法實(shí)際應(yīng)用分析

Summary：高程測量在各類工程建設(shè)中都具有較為廣泛應(yīng)用，能夠通過數(shù)據(jù)采集分析，為施工設(shè)計(jì)組織提供精準(zhǔn)參考。全站儀是高程測量工作開展的主要設(shè)備，本文在說明全站儀中間法三角高程測量應(yīng)用方式基礎(chǔ)上，以某工程項(xiàng)目為例，明確儀器及觀測方案、外業(yè)測量注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)預(yù)處理等要求，對項(xiàng)目實(shí)施問題及要求進(jìn)行分析，以此為同類工程測量工作開展提供參考。Keys：高程測量；全站儀中間法；工程應(yīng)用自全站儀推廣應(yīng)用以來，逐步取代了光學(xué)儀器為主的測繪市場。進(jìn)而有人提出了采用全站儀進(jìn)行三角高程導(dǎo)線測量，取代傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量方法。經(jīng)過多年的發(fā)展，三角高程測量的精度有了很大提高。由于三角高程測量的基本原理是，根據(jù)測站點(diǎn)全站儀測得水平距離、豎直角，量取儀器高與棱鏡高，進(jìn)而利用三角函數(shù)求取兩點(diǎn)之間的高差。因此存在儀器高與棱鏡高量取誤差對三角高程測量結(jié)果的影響。因此為避免儀器高量取誤差很多實(shí)例中往往可采用中間設(shè)站法進(jìn)行三角高程測量，提高三角高程測量精度。1、全站儀中間法三角高程測量工程應(yīng)用為測量點(diǎn)A到點(diǎn)B的高差，在A、B點(diǎn)中間O點(diǎn)安置全站儀，A、B兩點(diǎn)安置棱鏡（棱鏡高設(shè)置為統(tǒng)一高度）。量取棱鏡高V，儀器高i，由測站O點(diǎn)測得到A點(diǎn)的水平距離為DOA，豎直角角為αA，測站點(diǎn)O到B點(diǎn)的水平距離為D0B，豎直角為αB，根據(jù)三角高程測量原理（不考慮地球曲率和大氣折光的影響），可以分別得到測站點(diǎn)O到A、B兩點(diǎn)的高差為h0A、h0B，則：設(shè)A點(diǎn)到B點(diǎn)的高差為hAB，則：將（5-1）代入上式，得：由上式可知，利用全站儀中間法進(jìn)行三角高程測量時(shí)，如采用棱鏡高V相同，其高差結(jié)果由上式可知，與儀器高和棱鏡高無關(guān)，減少儀器高與目標(biāo)高量取不準(zhǔn)確帶來的影響，有效減少了三角高程誤差來源，提高了三角高程的測量精度。2、項(xiàng)目概況根據(jù)登封市規(guī)劃建設(shè)部門年度計(jì)劃，2018年10月前完成城市主要道路拓寬整治及污雨水管道的改造。大禹路全長約7千米，是登封市內(nèi)東西方向通行的主要道路。根據(jù)大禹路改造項(xiàng)目要求，建立施工高程控制網(wǎng)，精度不低于四等水準(zhǔn)測量技術(shù)要求。由于大禹路沿線受山區(qū)地形的影響，大禹路東段（武林公園以東）地形較為平坦，西段（武林公園以西）地勢起伏較大，最大高差約50米。因此大禹路西段高程測量，如沿用傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量進(jìn)行高程控制，效率低，費(fèi)用高。因此考慮到測量成本及效率，大禹路西段采用三角高程測量方法進(jìn)行高程控制。大禹路西段長度約3km，沿線布設(shè)5個(gè)高程控制點(diǎn)（X1-X5點(diǎn)，點(diǎn)位詳見圖5-1），并聯(lián)測市政規(guī)劃部門已知水準(zhǔn)點(diǎn)BM12、BM13。經(jīng)與項(xiàng)目有關(guān)測繪技術(shù)人員會(huì)商，大禹路西段決定采用全站儀中間法三角高程施測。

圖

登封大禹路西段高程點(diǎn)布設(shè)分布圖

3、儀器及觀測方案1)儀器選用科力達(dá)KTS-491高精度全站儀（測角精度1″；測距精度：棱鏡模式±1mm±1ppm）及原廠配套棱鏡。2）距離和垂直角觀測2個(gè)測回；距離讀數(shù)間較差不大于lOmm，測回較差lOmm；垂直角觀測用中絲法，每測回讀數(shù)2次，讀數(shù)間較差不大于3秒，指標(biāo)差互差不大于15秒，垂直角互差不大于10秒。4、外業(yè)測量注意事項(xiàng)1）選取有利的觀測時(shí)間，一般選取陰天全天或晴天地方時(shí)的10-16時(shí)進(jìn)行觀測；2）在每次測量出發(fā)前，組長都要檢查儀器是否攜帶完全，負(fù)責(zé)人員應(yīng)注意電池充電和每次收工時(shí)儀器的完備、齊全，認(rèn)真負(fù)責(zé)。3）采集數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢核，確保無誤后，再進(jìn)行搬站，否則重測；

4）三角高程測量，全站儀盡量居中安置，視距差控制在視距的10%；5、數(shù)據(jù)預(yù)處理附合水準(zhǔn)路線高差閉合差計(jì)算:四等水準(zhǔn)測量高差閉合差限差：L：為路線長度。如果

，說明觀測成果精度符合要求，可對高差閉合差進(jìn)行調(diào)整。如果，說明觀測成果不符合要求，必須重新測量；高差閉合差調(diào)整的原則和方法，是按與測站數(shù)或測段長度成正比例的原則，將高差閉合差反號分配到各相應(yīng)測段的高差上，得改正后高差；往返高差較差檢驗(yàn)：往返測高差的不符值應(yīng)符合限差規(guī)定。對每千米水準(zhǔn)測量偶然中誤差滿足精度要求：其計(jì)算公式為其中：-測段往返測高差不符值，單位為mm；

L-測段長度，單位為km；

n-測段數(shù)。外業(yè)完成后，對各項(xiàng)野外記錄進(jìn)行了嚴(yán)格的檢査，各項(xiàng)指標(biāo)完全符合上述施測規(guī)格和要求，經(jīng)過平差計(jì)算，測量結(jié)果如表1所示：

大禹路西段三角高程往返觀測測段平均高差測段起點(diǎn)測段終點(diǎn)往測高差（m）返測高差（m）往返差值（mm）限差（mm）距離（m）測段往返平均高差（m）BM12X111.238-11.2326±15567.880+11.235X1X212.243-12.247-4±13406.005+12.245X2X315.585-15.595-10±16613.677+15.590X3X423.709-23.719-10±14509.368+23.714X4X52.895-2.903-8±15534.679+2.899X5BM132.168-2.1662±14513.832+2.167

大禹路西段各點(diǎn)三角高程平差計(jì)算結(jié)果點(diǎn)名平均高差（m）水平距離（m）各測段改正數(shù)（m）改正后高差（m）高程（m）備注BM12+11.235567.8800.005+11.240423.016已知點(diǎn)X1434.256+12.245406.0050.003+12.248X2446.504+15.590613.6770.005+15.595X3463.100+23.714509.3680.004+23.718X4485.818+2.899534.6790.005+2.904X5488.712+2.167513.8320.004+2.171BM13490.893已知點(diǎn)∑67.8503145.4410.02767.867本次大禹路西段高程控制，采用全站儀中間法三角高程測量結(jié)果高差閉合差為27mm，滿足四等水準(zhǔn)閉合差限差35mm的要求。每千米高差中誤差為：4.95mm，滿足四等水準(zhǔn)每千米高差中誤差要求5mm。閉合差、每千米高差中誤差等各項(xiàng)指標(biāo)限差滿足四等水準(zhǔn)測量精度要求。通過閉合差、每千米高差中誤差等限差的檢驗(yàn)，使用全站儀中間站法施測得到高程網(wǎng)整體精度達(dá)到四等水準(zhǔn)測量的精度。本次三角高程測量結(jié)果，可以代替四等水準(zhǔn)測量。此外計(jì)算發(fā)現(xiàn)，邊長愈長，測定往返高差差異越大，所以用全站儀三角高程測量時(shí)要以短邊傳遞局程為宜。全站儀中間法三角高程測量中，用全站儀可同時(shí)測定角度、距離和高差，擺站次數(shù)少，不受地形限制，提高了作業(yè)效率，和傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量相比，在地形起伏較大、交通不便的山區(qū)，具有便于布設(shè)測線和提高施測速度。此外，利用全站儀中間法進(jìn)行三角高程測量代替四等水準(zhǔn)測量，改變了傳統(tǒng)的高程控制網(wǎng)布網(wǎng)的作業(yè)方法，上述工程實(shí)踐證明，利用全站儀中間法進(jìn)行高三角高程測量，可以達(dá)到四等水準(zhǔn)測量的精度要求，大大提升了高程測量的效率。6、項(xiàng)目小結(jié)通過理論分析大禹路項(xiàng)目實(shí)例，全站儀中間法三角高程測量可以達(dá)到四等水準(zhǔn)測量的要求。此外全站儀中間點(diǎn)設(shè)站法測量時(shí)應(yīng)注意的問題：1）垂直角對最終高差精度的影響最大，故為保證垂直角測量的準(zhǔn)確性，在精確的整平儀器的同時(shí)，要保證全站儀豎直角補(bǔ)償?shù)目煽啃?，即要保證全站儀補(bǔ)償器的可靠性。是以每測站必須測兩測回以上來保證垂直角測量的準(zhǔn)確性；2）一定要嚴(yán)格控制儀器與前后棱鏡的距離差，這樣可以消除或者減小地球曲率、大氣折光，垂直角測量誤差等多種因素對垂距測量精度的影響；3）應(yīng)盡量將儀器安置在線路中間，同時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)儀器高與棱鏡高，這樣可以減小視距