CN117007007A - 一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法 - Google Patents

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谢家龙
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张�杰
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Abstract

本发明公开了一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，涉及工程测量技术领域。该中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，具体操作如下：第一步：以公路测量为例，确定一条附和水准路线，从一已知高程的水准点出发，进行测量。该中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，用全站仪施测,采用单向观测法或对向观测法测定两点间的斜距和竖角,按三角原理计算高差,其测量精度略低于几何水准方法,但测量效率较高，适于山区等各种大高差场合的高程测量，全站仪中间设站三角高程测量不同于单向观测法或对向观测法，无需量测仪器高和棱镜高,使其高差测量精度可达四等水准测量的要求,同时保持了高效率的优势。

Description

一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法
技术领域
本发明涉及工程测量技术领域，具体为一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法。
背景技术
全站仪，即全站型电子测距仪(Electronic Total Station)，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。
几何水准测量和三角高程测量都是通过测定已知高程点与待定点之间的高差来确定待定点高程的，因此其适用性不强；
而水准测量是目前测量精度最高的一种高程测量方法,但测量效率较低,一般适用于平坦地区,在山区及高差陡变的情况下施测则较为困难。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，解决了现有技术中，几何水准测量和三角高程测量适用性不强，同时水准测量测量效率较低的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，具体操作如下：
第一步：以公路测量为例，确定一条附和水准路线，从一已知高程的水准点出发，进行测量，最后附合到另一已知高程的水准点上，路线中布置加密点，两点距离≤400m；
第二步：两测设点间架设全站仪，全站仪可以采用测角精度为0.5、1、2秒的仪器，下面以采用测角精度为2秒的全站仪为例，仪器标称精度为:测距±(2mm+2ppm*D)，设置棱镜常数，设置大气改正值或气温气压值，垂直角指标差较差小于7秒；
第三步：保持仪器至各镜站的竖直角不超过15度，前后视距离应尽量相等，水平距离应在200m以内，前后视视距差为3m，前后视距累积差≤10m；
第四步：按后前前后的方式测量，记录测站至前后两测点的水平距与视垂距，垂直角采用中丝法观测4测回，并注意测站为偶数站；
第五步：计算半测回视垂距差，计算公式为：半测回视垂距差＝前垂距-后垂距所得到的差值，若半测回垂距差互差≤3mm，则满足要求，否则重测；
第六步：计算一测回平均视垂距差；
第七步：计算四测回平均视垂距差；
第八步：计算两棱镜杆高差⊿t，⊿t＝后数据-前数据；
第九步：计算前后两测点的高差＝四测回平均视垂距差+两棱镜杆高差⊿t，⊿t＝后数据-前数据；
第十步：计算后视水平距离平均值，计算前视水平距离平均值，计算两测点间距离＝后视水平距离平均值+前视水平距离平均值；
第十一步：计算高差闭合差fh＝∑h测-(尾点高程-首点高程)；
第十二步：计算高差容许闭合差总距离单位：km，fh≤fh容，符合精度要求可进行调整；
第十三步：计算高差改正数，高差改正数＝-fh/∑总距离*两个水准点之间的距离；
第十四步：根据高差改正数求改正后的高差，然后求得各点高程。
优选的，所述在第二步中，全站仪设置棱镜常数时，设置大气改正值或气温气压值，垂直角指标差较差小于7秒。
优选的，所述全站仪设置在两测点中间设站，全站仪与前后两测点水平距离不大于200m。
优选的，所述测站至两测点前后视视距差为3m，前后视距累积差≤10m。
优选的，所述全站仪至各镜站的竖直角不超过15度。
(三)有益效果
本发明提供了一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法。具备以下有益效果：
该中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，用全站仪施测,采用单向观测法或对向观测法测定两点间的斜距和竖角,按三角原理计算高差,其测量精度略低于几何水准方法,但测量效率较高，适于山区等各种大高差场合的高程测量，全站仪中间设站三角高程测量不同于单向观测法或对向观测法，由于在两测点中间设站，无需量测仪器高和棱镜高,使其高差测量精度可达四等水准测量的要求,同时保持了高效率的优势，可以应用于公路测量中，操作简单，加快测量效率，同时提高测量精度，代替水准仪施测四等水准导线。
附图说明
图1为本发明的整体结构立面图；
图中：
(1)测站1、2、n为全站仪；
(2)A、TP1、TP2、TPn为三脚架棱镜；
图2为本发明中间设站仪三角高程四等水准测量记录表；
图3为本发明水准路线平差计算表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，其特征在于：具体操作如下：
第一步：以公路测量为例，确定一条附和水准路线，从一已知高程的水准点出发，进行测量，最后附合到另一已知高程的水准点上，路线中布置加密点，两点距离≤400m；
第二步：两测设点间架设全站仪，全站仪可以采用测角精度为0.5、1、2秒的仪器，下面以采用测角精度为2秒的全站仪为例，仪器标称精度为:测距±(2mm+2ppm*D)，设置棱镜常数，设置大气改正值或气温气压值，垂直角指标差较差小于7秒，其中，全站仪设置棱镜常数时，设置大气改正值或气温气压值，垂直角指标差较差小于7秒；
第三步：保持仪器至各镜站的竖直角不超过15度，前后视距离应尽量相等，水平距离应在200m以内，前后视视距差为3m，前后视距累积差≤10m；
第四步：按后前前后的方式测量，记录测站至前后两测点的水平距与视垂距，垂直角采用中丝法观测4测回，并注意测站为偶数站；
第五步：计算半测回视垂距差，计算公式为：半测回视垂距差＝前垂距-后垂距所得到的差值，若半测回垂距差互差≤3mm，则满足要求，否则重测；
第六步：计算一测回平均视垂距差；
第七步：计算四测回平均视垂距差；
第八步：计算两棱镜杆高差⊿t，⊿t＝后数据-前数据；
第九步：计算前后两测点的高差＝四测回平均视垂距差+两棱镜杆高差⊿t，⊿t＝后数据-前数据；
第十步：计算后视水平距离平均值，计算前视水平距离平均值，计算两测点间距离＝后视水平距离平均值+前视水平距离平均值；
第十一步：计算高差闭合差fh＝∑h测-(尾点高程-首点高程)；
第十二步：计算高差容许闭合差总距离单位：km，fh≤fh容，符合精度要求可进行调整；
第十三步：计算高差改正数，高差改正数＝-fh/∑总距离*两个水准点之间的距离；
第十四步：根据高差改正数求改正后的高差，然后求得各点高程。
其中，全站仪设置在两测点中间设站，全站仪与前后两测点水平距离不大于200m；
测站至两测点前后视视距差为3m，前后视距累积差≤10m；
全站仪至各镜站的竖直角不超过15度。
实施例：
具体操作如下：
(1)如图1所示，为测定高级已知水准点A和已知点B之间的高差,可与水准测量一样,根据地形及仪器精度选择若干个转点进行测距三角高程测量。第1站测量方法如下:在A点与TP1点上分别安置反光棱镜,注意保持两棱镜对中与垂直,在A点和TP1点的中间位置附近安置全站仪﹐测出A点与TP1点间的高差h1；再以同样方法进行第2站、…、第n站测量,测定TP1与TP2点、…、TPn-1与B点间的高差h2,、…、hn-1。
(2)如图2所示，记录水平距及视垂距等数据。考虑地球曲率和大气折光的影响,各站三角高程测量计算公式为:
h后＝S后sina后+(i-v后)+(1-K后)*D2后/2R
h前＝S前sina前+(i-v前)+(1-K前)*D2前/2R
式中:S后、S前分别为后视及前视倾斜距离﹔a后、a前分别为后视及前视竖直角；i为仪器高﹔v后、v前分别为后视及前视的目标高；K后、K前自分别为后视及前视观测时的大气折光系数﹔R为地球半径﹔D后、D前分别为后视及前视水平距离。从图1可知,第i个测站所测两点间高差h，的计算公式为:
hi＝(S前sina前-S后sina后)+(V后-V前)+[(1-K前)*D2前/2R-(1-K后)*D2后/2R]
式中,等号后第l项为前后视垂距的差值；等号后第2项为抵消仪器高后前后两觇标高之差；等号后第3项为地球曲率和大气折光对前视高差与后视高差的影响值。因全站仪中间设站测量几乎是在相同观测条件下进行的，故可认为前后大气折光率K几乎相等，又由于前后视距相差不大于3m，则可基本消除球气差对高差测量的影响值。
(3)如图3所示，计算线路的高差闭合差。按四等水准测量的规定，线路高差闭合差的容许值为L为线路总距离(单位：km)。求得高差闭合差fh＝∑h测-(尾点高程-首点高程)，高差容许闭合差/> (总距离单位：km)，fh≤fh容，符合精度要求可进行调整，再计算高差改正数，高差改正数＝-fh/∑总距离*两个水准点之间的距离。最后就是根据高差改正数求改正后的高差，然后求得各点高程。
该中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，主要是在待测两点中间安置全站仪，依照三角高程的原理分别观测前后棱镜的垂距，以此来求解两待测点间的高差，代替水准仪施测四等水准导线。其特征在于在，如图1所示，为测定高级已知水准点A和已知点B之间的高差,可与水准测量一样,根据地形及仪器精度选择若干个转点进行三角高程测量。第1站测量方法如下:在A点与TP1点上分别安置反光棱镜,注意保持两棱镜对中与垂直,在A点和TP1点的中间位置附近安置全站仪﹐测出A点与TP1点间的高差h1；再以同样方法进行第2站、…、第n站测量,测定TP1与TP2点、…、TPn-1与B点间的高差h2,、…、hn-1。计算线路的高差闭合差，按四等水准测量的规定，线路高差闭合差的容许值为L为线路总距离(单位：km)。求得高差闭合差fh＝∑h测-(尾点高程-首点高程)，高差容许闭合差 fh≤fh容，符合精度要求可进行调整，再计算高差改正数，高差改正数＝-fh/∑总距离*两个水准点之间的距离。最后就是根据高差改正数求改正后的高差，然后求得各点高程，以此实现该发明的功能。
综上所述，该中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，用全站仪施测,采用单向观测法或对向观测法测定两点间的斜距和竖角,按三角原理计算高差,其测量精度略低于几何水准方法,但测量效率较高，适于山区等各种大高差场合的高程测量，全站仪中间设站三角高程测量不同于单向观测法或对向观测法，由于在两测点中间设站，无需量测仪器高和棱镜高,使其高差测量精度可达四等水准测量的要求,同时保持了高效率的优势，可以应用于公路测量中，操作简单，加快测量效率，同时提高测量精度，代替水准仪施测四等水准导线。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，其特征在于：具体操作如下：
第一步：以公路测量为例，确定一条附和水准路线，从一已知高程的水准点出发，进行测量，最后附合到另一已知高程的水准点上，路线中布置加密点，两点距离≤400m；
第二步：两测设点间架设全站仪，全站仪可以采用测角精度为0.5、1、2秒的仪器，下面以采用测角精度为2秒的全站仪为例，仪器标称精度为:测距±(2mm+2ppm*D)，设置棱镜常数，设置大气改正值或气温气压值，垂直角指标差较差小于7秒；
第三步：保持仪器至各镜站的竖直角不超过15度，前后视距离应尽量相等，水平距离应在200m以内，前后视视距差为3m，前后视距累积差≤10m；
第四步：按后前前后的方式测量，记录测站至前后两测点的水平距与视垂距，垂直角采用中丝法观测4测回，并注意测站为偶数站；
第五步：计算半测回视垂距差，计算公式为：半测回视垂距差＝前垂距-后垂距所得到的差值，若半测回垂距差互差≤3mm，则满足要求，否则重测；
第六步：计算一测回平均视垂距差；
第七步：计算四测回平均视垂距差；
第八步：计算两棱镜杆高差⊿t，⊿t＝后数据-前数据；
第九步：计算前后两测点的高差＝四测回平均视垂距差+两棱镜杆高差⊿t，⊿t＝后数据-前数据；
第十步：计算后视水平距离平均值，计算前视水平距离平均值，计算两测点间距离＝后视水平距离平均值+前视水平距离平均值；
第十一步：计算高差闭合差fh＝∑h测-(尾点高程-首点高程)；
第十二步：计算高差容许闭合差fh容＝±20总距离，总距离单位：km，fh≤fh容，符合精度要求可进行调整；
第十三步：计算高差改正数，高差改正数＝-fh/∑总距离*两个水准点之间的距离；
第十四步：根据高差改正数求改正后的高差，然后求得各点高程。
2.根据权利要求1所述的一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，其特征在于：所述在第二步中，全站仪设置棱镜常数时，设置大气改正值或气温气压值，垂直角指标差较差小于7秒。
3.根据权利要求1所述的一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，其特征在于：所述全站仪设置在两测点中间设站，全站仪与前后两测点水平距离不大于200m。
4.根据权利要求1所述的一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，其特征在于：所述测站至两测点前后视视距差为3m，前后视距累积差≤10m。
5.根据权利要求1所述的一种中间设站全站仪三角高程四等水准的测量方法，其特征在于：所述全站仪至各镜站的竖直角不超过15度。
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