哈尔滨市市政工程设计院 黑龙江哈尔滨 150070
摘要：在传统的精密工程测量中，主要使用方法是通过符合规定要求的配套水准尺或者精密水准仪完成测量工作。在交通发达、地势相对平缓的区域，以往的测量方法不但测量结果准确而且操作便捷，但是如果在面积广阔的水域或者高度差差值较大的山区等区域，由于传统测量方法的操作时间长、工作效率低以及劳动量大等，测量工作难以顺利开展。本文分析智能全站仪三角高程测量方法取代传统测量方法的可行性，从而对以往水准测量的不足进行改善，降低劳动量，增加工作效率，具有十分重要的现实意义。
关键词：精密工程测量；全站仪；三角高程；精度分析
1 引言
一直以来，三角高程测量作为测量控制点高程的重要措施，在各种工程中得到广泛使用。但是，因为其测量的精确度极易受到垂直折射光的影响，所以，逐渐被更加全面的几何水准测量仪所代替。分析目前全站仪在不同领域的实际应用、计算公式以及三角高程测量精度，三角高程逐渐取代三等以及四等水准测量是发展的必须趋势。
2 全站仪精密三角高程测量方法的工作原理
2.1 对棱镜高度进行间接测量的新方法
一般而言，通过传统方法对三角高程进行测量的过程中，首先要做的也是必须要做的就是测量出棱镜的高度以及仪器的高度，测量的精确度必须控制在1～2mm，如果超出此项范围，那么就无法满足精密三角高程测量对于精度的要求。为了实现使用精密三角高程测量取代二等水准测量的目标，研究人员发现了一种全新的、能够精确测量出棱镜高度的方法。通过特别定制的棱镜底座，使用全站仪对放置在转点或者水准点上方棱镜的高度进行测量，这种测量方法的精确度一般可以达到亚毫米级别，同时，操作十分便捷。
2.2 工作的原理
如图1所示，A为三脚架上的棱镜，放置在已经知道的水准点S的上方，a是特别定制底座上的棱镜，同样放置在已经知道的水准点S的上方，其棱镜的高度HSa，也就是水准点S与棱镜点a之间的距离(高度)已知，将全站仪放置在自由测站点B处，距离保持为20～40m。首先，在初始水准点上，通过间接测量棱镜高度的新方法，将水准点S和棱镜点A之间的高度差测量出来，把水准点S的高程发送到棱镜点A处。接着，通过三角高程测量软件对全站仪进行控制，分别在测站点C、B处对棱镜点D、A进行观察与测量，进行测量的过程中，2台设备同时对向进行测量，也就是说先将距离较近的棱镜测量出来，再将距离较远的棱镜测量出来;棱镜点D和测站点C以及棱镜点A和测站点B之间距离往往处于20～40m，必须确保其高度相同。在以此测量无法完成整个测量工作的时候，可以通过在线路铺设方向中挑选一个合理且稳定的点当作是临时水准点，通过测量棱镜高度的新方法把高程传输到此点上，下次进行测量的时候，就可以从这点进行未完成的测量工作。大量的研究表明，对精密三角高程进行测量的时候，一般可结合测量的工作环境灵活选择前后视置镜点D、F的方位，两者之间最大距离一般不能超过1km，交叉角度一般不超过10°，在特殊情况下，可以保持在15°以内。
3 实际精密工程验证
3.1 试验位置
比如说试验隧道的长度为14570m，入口路肩设计高程为1044.7m，出口设计高程为1084.47m，为了最大程度上加快施工的进度，在隧道中增设了4座斜井，必须将各个洞口的高程子网设计成一个功能全面的二等水准网。测量区域范围之内地线十分复杂，各种沟壑纵横交错，不同水准点之间的测量工作难度较大，必须通过间接测量的方式，极大提高了额外施工的工作量，测量效率低且时间长。通过精密电子水准仪及其配套的铟瓦水准尺对整个测量区域实施了二等水准测量之后，又使用精密三角高程测量的方法对测量对象中高度差值较大的区域实施了二次验证测量。
3.2 人员配制以及设备仪器状况
测量工作人员总共6名，测量过程中所使用的能够自动对目标进行识别的智能全站仪2台，精密底座2个，气压计2个，温度计2个，个人数字助理(PDA)2个或使用测量手簿代替，特别定制量取棱镜高度底座2个，三脚架4个，精密棱镜4个。
3.3 收集外业相关数据
转点的确定必须确保其方位具备距离适中、方便到达以及线路走向视线良好等优点。这次对外业相关的数据进行收集总共联测了6个水准点，起点设立在1号斜井与隧道入口之间的水准点。对外业进行测量的过程中，对精密三角高程收集软件中有关的限差进行设置:输入测回间高度较差、测回间距离较差、测回间竖直角较差、指标差较差以及测回数等限差值，从而对外业数据收集的质量进行有效的控制。在起点处，通过间接量取仪器高度的新方法，获取起点到上方棱镜之间的高度差，在前视与后视相连接的收集软件中都要输入测量的高度值，把水准点测量出来的高程输送到位于其上方的棱镜，再将其输送到前视的棱镜。在确定中间转点的过程中，除了前、后通视之外，还必须将其固定在质地坚硬且平稳的区域。在进行对向观测的过程中，能够使用对讲机实现同步测量的目标，确保前视测量环境与后视测量环境基本保持相同。
3.4 对内业数据进行计算
在外业测量人员完成对精密三角高程原始数据测量收集工作之后，内业计算人员必须通过精密三角高程数据处理软件对收集的数据进行处理。这种处理软件可以结合数据的收录时间对同步对向观测数据的时效性进行辨别，如果收集的数据不可以进行正确的匹配或者计算，那么就必须分析进行同步观测的2个文件中的数据收录的时间是否一致或者相差较小(见表1)。使用精密三角高程数据处理软件获得不同水准点之间的高度差。由于不同水准点之间的高度差已经经过水准测量联测的处理，因此，这个时候进行的精密三角高程测量就包括在检测已经测试完成阶段，结合要求对二等水准测量检测的限差的范围是槡±6Ｒ(Ｒ是检测测量地段的距离，单位是km)。本次试验总共测量的水准点包括6个，为BM9057、BM9053、BM9051、BM9046、BM9045、BM9042，总共测出五段高度差。五段水准测量测量的高度差和精密三角高程测量的高度差的差值，全都不大于限差值，符合规定的要求。精密三角高程总的线路测量的距离是18.65km，水准测量的总线路的距离是54.26km，水准测量的总距离大约是精密三角高程的3倍左右。综上所述，精密三角高程测量措施可以完全取代二等水准测量对于精度的要求，不仅如此，全站仪三角高程测量和传统的二等水准测量相比，其工作效率要高的多。
4 结束语
本文综合讨论了精密工程测量过程中全站仪三角高程测量的精度，同时把紧密水准测量高程相关的数据作为基本准则，对二者进行了对比分析。因为极易遭受通视状况以及控制网大小的影响，一个测站的前视距离与后视距离都相对较短，所以极大减小了垂直折射光产生的不利影响，这就是精密工程测量中全站仪三角高程测量精度较高的原因。但是，由于通视状况不是一成不变且大气折射光的系统也会随着地点与时间的变化而不断发生变化，因此，测量人员必须根据实际的测量状况来确定是否使用此测量方法。
参考文献：
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论文作者:黄喜才
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/12
标签：测量论文; 高程论文; 精密论文; 棱镜论文; 水准论文; 高度论文; 全站仪论文; 《基层建设》2017年6期论文;