CN102322851A - 一种利用智能全站仪测量二等跨河水准高差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用智能全站仪测量二等跨河水准高差的方法，其特征是首先设置各跨河水准点，然后测量跨河水准点之间的高差，测量过程中在不同岸边的跨河水准点之间采用智能全站仪与反光棱镜进行两岸同时对向观测。本发明方法中固定仪器高度、强制对中，并且使智能全站仪与反光棱镜一体化设置，由于不需要光学对中和量取仪器高度，规避了光学对中误差和量取仪器高度误差，同时进行的跨河高差测量抵消了大气折光误差，较大地提高了工作效率和测量精度。

Description

一种利用智能全站仪测量二等跨河水准高差的方法

技术领域

本发明涉及一种水准测量方法，主要用于二等水准跨河测量。

背景技术

目前我国各个工程中跨河、跨江甚至跨海等较大水域大桥已普遍出现，跨河水准测量的难题随之而来，水准测量精度对于现场高程施工质量来说至关重要。而目前我国对于跨河水准测量通常用三种方法：一是水准仪绕行，但绕行路程太远，误差累积，精度难以保证并且工作量大；二是传统的跨河水准测量，如光学测微器法、倾斜螺旋法、经纬仪倾角法等，需要专门制作观测用的觇牌，测量操作繁琐，而且要求严格，人为误差大，对观测者、立尺者均有较高要求；三是测距三角高程法，这种方式受到天气和环境影响，尤其是受到河面环境的大气折光差的影响，光学对中以及量取仪器高度和反光棱镜高度的过程中也引进了人为误差。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种测量过程简便、测量精度高，能够满足二等跨河水准测量精度要求的利用智能全站仪测量二等跨河水准高差的方法。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明利用智能全站仪测量二等跨河水准高差方法的特点是按如下步骤进行：

a、设置各跨河水准点

以所跨河段两岸为跨河水准点区域设置各水准点，所述各水准点包括：位于河的一岸、距岸边1-5m处的第一水准点和第二水准点，所述第一水准点与第二水准点相距80-120m；以及位于河的另一岸与分别所述第一水准点和第二水准点相对设置的第三水准点和第四水准点；

所述各水准点的设置是在各水准点所在位置处分别设置有观测墩，在所述观测墩的顶面埋设一带有锥窝的水准点基座；

b、测量跨河水准点之间的高差

b1、针对同一岸边的水准点，采用电子水准仪和铟瓦条码尺按照二等水准测量方法进行往返测，得到处在同一岸边的第一水准点和第二水准点之间的高差，以及得到处在另一同一岸边的第三水准点和第四水准点之间的高差；

b2、在不同岸边的跨河水准点之间采用智能全站仪与反光棱镜进行两岸同时对向观测，正反镜各测两测回，分别得到不同岸边各水准点之间的高差，包括：第一水准点与第四水准点之间的高差h14、第一水准点与第三水准点之间的高差h13、第二水准点与第三水准点之间的高差h23，以及第二水准点与第四水准点之间的高差h24；

所述采用智能全站仪与反光棱镜进行两岸同时对向观测是在各水准点基座上，处在同一竖直位置上一体化设置智能全站仪与反光棱镜；并且所述反光棱镜固定设置在智能全站仪的上方；

b3、对于所述各水准点之间的高差按照二等水准测量规范进行评差处理。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明方法直接跨过水面测量，不需要绕行，节约了人力物力，极大地提高了工作效率。

2、本发明方法通过采用智能全站仪、反光棱镜和电子水准仪，因而不需要特制觇牌，测量操作过程较为简单，人为误差来源少，由此可有效提高工作效率和测量精度。

3、本发明设置带有锥窝的水准点基座，以强制对中和固定仪器高度的方式使智能全站仪仪器高度得以固定，规避了光学对中误差和量取仪器高度误差。

4、本发明在各水准点基座上、处在同一竖直位置上一体化设置智能全站仪与反光棱镜；并且所述反光棱镜固定设置在智能全站仪的上方，使反光棱镜的高度得以固定，因此测量时不需要量取反光棱镜的高度，减少了误差来源。

5、本发明在不同岸边的跨河水准点之间采用智能全站仪与反光棱镜进行两岸同时对向观测的方式，使时刻变化的河面上方的空气折射环境在观测时刻对两岸各水准点来说是相同的，折光所造成的视线弯曲带来的高差误差也是相同的，观测方向相对，误差符号相反，抵消了大气折光差，提高了跨河水准测量的精度。

附图说明

图1为本发明方法中的跨河水准点选点位置示意图；

图2为本发明方法中的仪器架设示意图；

图3为本发明方法中的不同岸跨河水准点间的高差测量过程示意图；

图4为本发明方法中固定仪器高度的理论依据图；

图5为本发明方法中智能全站仪与反光棱镜之间连接结构示意图；

图中标号：1第一水准点；2第二水准点；3第三水准点；4第四水准点；5河流；6反光棱镜；7连接结构；7a横梁；7b支脚；7c套筒；8智能全站仪；9三角架；9a调平脚；9b对中脚；9c底托；10水准点基座；11观测墩。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实施例中的利用智能全站仪测量二等跨河水准高差的方法是按如下步骤进行：

a、设置各跨河水准点

在河流5上，以所跨河段两岸为跨河水准点区域设置各水准点，各水准点包括：位于河的一岸、距岸边1-5m处的第一水准点1和第二水准点2，第一水准点1与第二水准点2之间相距为80-120m；以及位于河的另一岸分别与第一水准点1和第二水准点2相对设置的第三水准点3和第四水准点4。

各水准点的设置：在各水准点所在位置处分别设置有观测墩11，在观测墩11的顶面埋设一带有锥窝的水准点基座10，测量前将三角架9的对中脚9b置于水准点基座10上，智能全站仪8与三角架9的对中脚9b同轴固定在三角架9的底托9c上，通过三角架9的一对调平脚9a来调整三角架9从而把智能全站仪8调至水平状态。

观测墩11的尺寸要求：观测墩11的墩身净高0.5m，观测墩11的顶面为0.6m×0.6m，在观测墩11的顶面任一边，距边0.1m的中心位置埋设带有锥窝的水准点基座10，以带有锥窝的水准点基座10作为强制归心装置，埋设要求平整牢固。

b、测量跨河水准点之间的高差

b1、针对同一岸边的水准点，采用DiNi03电子水准仪和铟瓦条码尺按照二等水准测量方法进行往返测，得到处在同一岸边的第一水准点1和第二水准点2之间的高差，以及得到处在另一同一岸边的第三水准点3和第四水准点4之间的高差；

b2、在不同岸边的跨河水准点之间采用TCRP1201智能全站仪8与反光棱镜6进行两岸同时对向观测，正反镜各测两测回，分别得到不同岸边各水准点之间的高差，包括：第一水准点与第四水准点之间的高差h14、第一水准点与第三水准点之间的高差h13、第二水准点与第三水准点之间的高差h23，以及第二水准点与第四水准点之间的高差h24；

采用智能全站仪8与反光棱镜6进行两岸同时对向观测是在各水准点基座上，处在同一竖直位置上一体化设置智能全站仪8与反光棱镜6；并且反光棱镜6固定设置在智能全站仪8的上方；

b3、对于各水准点之间的高差按照二等水准测量规范进行评差处理。

以第一水准点1与第二水准点2往返测为第一组数据，第三水准点3与第四水准点4往返测为第二组数据，第一水准点1与第三水准点3对向观测为第三组数据，第一水准点1与第四水准点4对向观测为第四组数据，第二水准点2与第三水准点3对向观测第五组数据，第二水准点2与第四水准点4对向观测为第六组数据，共六组高差数据形成五个闭合环，每组高差正反镜互差值或往返测高差不符值

(其中，k为测段、区段或路线长度，单位为km；当测段长度小于0.1km时，按0.1km计算)环闭合差应满足

(其中，F为环线长度，单位为km)的要求。

参见图5，为了实现两岸同步进行对向观测，本实施例中给出智能全站仪8与反光棱镜6之间的连接形式，图2和图5所示，智能全站仪8与反光棱镜6之间的连接结构7是由一对支脚7b和连接在一对支脚7b之间的横梁7a构成的支架结构，在横梁7a的中部固定设置一套筒7c，反光棱镜6即安装在套筒7c中，一对支脚7b通过螺钉固定在TCRP1201智能全站仪8的顶部。

参加图4，本发明方法的理论基础推导如下：

以第一水准点1和第三水准点3相对同时观测为例，其中i1为第一水准点1上的智能全站仪的高度；ia为第一水准点1上的反光棱镜高度与智能全站仪高度的差值；i3为第三水准点3上的智能全站仪的高度；ib为第三水准点3上的反光棱镜高度与智能全站仪高度的差值；h1是由第一水准点1观测第三水准点3所得高差值；h3是由第三水准点3观测第一水准点1所得高差值；h’1是两岸仪器对调后由第一水准点1观测第三水准点3所得高差值；h’3是两岸仪器对调后由第三水准点3观测第一水准点1所得高差值；H1为第一水准点1的理论高程；H3为第三水准点3的理论高程；h为第一水准点1与第三水准点3的高差，h＝H3-H1。

由第一水准点1观测第三水准点3，h1＞0得：H1+i1+h1＝H3+i3+ib    (1)

由第三水准点3观测第一水准点1，h3＜0得：H3+i3+h3＝H1+i1+ia    (2)

两套仪器交换观测时，有：

由第一水准点1观测第三水准点3，h’3＞0得：H1+i3+h’3＝H3+i1+ia  (3)

由第三水准点3观测第一水准点1，h’1＜0得：H3+i1+h’1＝H1+i3+ib  (4)

由式(1)、式(2)、式(3)和式(4)推导出第一水准点1和第三水准点3两点的高差为：

h＝1/4(h₁-h₃+h’₃-h’₁)    (5)

由式(5)可知，对向观测中智能全站仪的高度和反光棱镜的高度均被消除，因此无需测量智能全站仪的高度和反光棱镜的高度，只需保证智能全站仪的高度和反光棱镜的高度固定不变即可由观测数据直接得出第一水准点1、第三水准点3两点高差。

Claims (1)

1.一种利用智能全站仪测量二等跨河水准高差的方法，其特征是按如下步骤进行：

a、设置各跨河水准点

以所跨河段两岸为跨河水准点区域设置各水准点，所述各水准点包括：位于河的一岸、距岸边1-5m处的第一水准点(1)和第二水准点(2)，所述第一水准点(1)与第二水准点(2)相距80-120m；以及位于河的另一岸与分别所述第一水准点(1)和第二水准点(2)相对设置的第三水准点(3)和第四水准点(4)；

所述各水准点的设置是在各水准点所在位置处分别设置有观测墩，在所述观测墩的顶面埋设一带有锥窝的水准点基座(10)；

b、测量跨河水准点之间的高差

b1、针对同一岸边的水准点，采用电子水准仪和铟瓦条码尺按照二等水准测量方法进行往返测，得到处在同一岸边的第一水准点(1)和第二水准点(2)之间的高差，以及得到处在另一同一岸边的第三水准点(3)和第四水准点(4)之间的高差；

b2、在不同岸边的跨河水准点之间采用智能全站仪(8)与反光棱镜(6)进行两岸同时对向观测，正反镜各测两测回，分别得到不同岸边各水准点之间的高差，包括：第一水准点(1)与第四水准点(4)之间的高差h14、第一水准点(1)与第三水准点(3)之间的高差h13、第二水准点(2)与第三水准点(3)之间的高差h23，以及第二水准点(2)与第四水准点(4)之间的高差h24；

所述采用智能全站仪与反光棱镜进行两岸同时对向观测是在各水准点基座(10)上，处在同一竖直位置上一体化设置智能全站仪(8)与反光棱镜(6)；并且所述反光棱镜(6)固定设置在智能全站仪(8)的上方；

b3、对于所述各水准点之间的高差按照二等水准测量规范进行评差处理。

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