丘北刘
广州穗监工程质量安全检测中心 广东省广州市 510000
摘要：在测量传统方法中，普遍习惯性选择运用水准测量法，相关工作人员选择水准测量法的原因在于其精度高于三角高程测量的精度。因为相关规定准则明确指出，水准测量法应当在相对平坦或平原中使用，而在其他特殊环境因素的影响下，可以适当选取三角高程测量或水准测量法。所以本文主要分析的就是三角高程测量在基坑监测中的研究及应用，进而提出以下内容。
关键词：三角高程；测量；基坑监测；应用；分析
引言：建筑变形测量规范部分内容已经难以适应现有测量仪器的升级换代和发展，并且有许多测量方法与实际情况不符，阻碍了实际测量技术的发展。因此，探讨如何实现高精度的三角高程方法，只有这样才能在一定程度上促进三角高程测量在基坑监测中的应用。
1.三角高程测量主要误差
1.1边长误差
边长误差决定于距离丈量方法。用普通视距法测定距离，精度只有1/300，就是说，300m的边长，其误差达±1 m；用正弦定理根据三角形内角解析边长，主要决定于角度测量精度，一级小三角的测角中误差为±10''，最弱边边长误差为1/0 000；用电磁波测距仪测距。精度很高，边长误差一般为几万分之一到几十万分之一。边长误差对三角高程的影响与垂直角大小有关，垂直角愈大，其影响也愈大。
1.2垂直角误差
垂直角观测误差包括仪器误差、观测误差和外界环境的影响。仪器误差由经纬仪等级所决定，垂直度盘的分划误差、偏心误差等都是影响因素。观测误差有照准误差、指标水准管居中误差等。外界条件主要是大气垂直折光的影响。J6纬仪两测回垂直角平均值的中误差可达±15''，对三角高程的影响与边长及推算高程路线总长有关，边长或总长愈长，对高程的影响也愈大。因此，垂直角的观测应选择大气折光影响较小的阴天和每天的中午观测较好，推算三角高程路线还应选择短边传递，对路线上的边数也有限制。
1.3大气垂直折光误差
大气垂直折光误差主要表现为折光系数K值的测定误差。实验证明，K值中误差约为±0.03～±0.05。另外，一般采用K的平均值计算球气差γ时，也会有误差。不过，取直、反觇高差的平均值作为高差成果，可以大大减弱大气垂直折光误差的影响。
1.4丈量仪器高和觇标高的误差
仪器高和觇标高的量测误差有多大，对高差的影响也会有多大。因此，应仔细量测仪器高和觇标高。
2．三角高程相关规定及特点
三角高程测量，应符合下列规定：
首先应在后视点、前视，点上设置棱镜，在其中间设置全站仪。观测视线长度不宜大于300m，最长不宜超过500m，视线垂直角不应超过20º。每站的前后视线长度之差，对兰等观测不宜超过30m，四等观测不宜超过50m。
其次视线高度及离开障碍物的间距宜大于1.3m。
再次当采用单棱镜观测时，每站应变动1次仪器高进行2次独立测量。当2次独立测量所计算高差的较差符合表1的规定时，取其算术平均值作为最终高差值。
表1两次测量高差较差限差
注：D为两点间距离，以km为单位。
最后当采用高低棱镜组观测时，每站应分别以高、低棱镜中心为照准目标各进行1次距离和垂直角观测;观测宜采用全站仪自动照准和眼踪测量功能按自动化测量模式进行;当分别以高、低棱镜中心所测成果计算高差的较差符合表1的规定时，取其算术平均值作为最终高差值。
由于在大多数情况下，三角高程测量的精度低于水准测量的精度，在主要巷道中规定使用水准测量方法。三角高程测量具有灵活性和便捷性，能够与导线测量同时进行，节约大量的时间，并且不会受到地形条件的限制。但是三角高程测量也存在着一些缺点。例如，在测量时需要量取仪器高和棱镜高，测量精度相对较低等。但新的三角高程测量法，经过实际应用后取得了全面、准确的结果。
3.等高四架法
3.1等高四架法操作方法
等高四架法与普通的三架法观测的操作方法相类似，都是同时使用具有相同基座的四个架腿，不需要移动架腿和基座，仅需要将棱镜和仪器在不同基座之间相互转移，在点对点的测量中安排少数工作人员即可，节省了工作人员对点各个视点工作的时间，有效提高了工作效率。一是首先将仪器安置在B点上方，将棱镜分别设置在A、C两点上，将A、B、C三点进行对中整理，之后进行观测，同时对点工作人员需要将基座和第四个脚架与D点对中整平。二是在上述观测结束后，应当将B点的基座取出并安全、迅速地转移到C点位置，安放在C点基座上，后视人员需要将棱镜从A点转移至B点的基座上，负责前视工作的人员应当将棱镜从C点转移到D点基座上面，经过精确平整B、C、D三点之后，可以进行第二站的相关操作。三是负责传递工作的相关人员应当及时将A点测量出的详细数据汇报给对点相关的工作人员，便于位于E点调整工作的实施。通过反复循环，直至支导线测量工作完毕。
3.2等高四架法的优势
一是测量速度更快，所需操作时间较短。在观测前能够对基座上安置的仪器直接观测，无需等待对中整平，能够有效缩短测量所需的时间。二是不需要频繁量取仪器高度，避免在传递过程中造成误差。在测量过程中，不需要测量仪器高度，使用高程的传递不会受到测点站仪器高度测量误差的影响。三是使用带基座的单棱镜作为前后视棱镜。能够在观测数值角度时得到更高的精度，同时能够有效提升三角高程测量的精度。避免传统使用导线测量受到风力作用，产生误差，影响测量结果精度。四是不会受到外界因素的影响。所有的测量仪器都处于同一基座上，各个仪器的高度处于同一水平线上，不需要再对仪器高度、测前视高进行测量，同时还能避免测量中的失误造成结果不精确，极大提升了测定的高程精度。
4.实例验证
上面的叙述主要是从理论方面进行了验证，验证的结果表示，精密三角高程测量可以在沉降监测中代替三等水准测量，下面我们通过实例分析来进一步验证该结论的正确性。结合了广州市某基坑周边房屋沉降监测，在该监测项目中，监测等级为一级，全站仪选用Leica TS60，水准仪为DNA03，监测过程中分别选用了八个监测点来进行验证，在同一监测日期中，分别采用了电子水准仪进行了传统的水准测量，同时采用精密三角高程的方法进行了三角高程测量。
总结：本文对在一定条件下，采用精密三角高程测量进行基坑监测，进行了验证。验证结果表明，精密三角高程测量代替传统的水准测量是完全可行的。采用该方法进行测量，可以提高工作效率，在实际工作中具有一定的适用性和参考价值。在该矿的实际测量过程表明，通过仪器所测三角高程测量精度已经远远超过了在《规程》当中对三角高程测量误差的要求，可以说在该项目的三角高程测量中得到的测量值及误差数值可靠真实，可为指导实际测量提供数据支撑和理论依据。
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[3]王丹.建筑变形测量技术与实践的发展——论《建筑变形测量规范》修订[J].工程勘察,2008(01):1-4.
论文作者:丘北刘
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/1
标签：测量论文; 高程论文; 误差论文; 棱镜论文; 基座论文; 精度论文; 边长论文; 《防护工程》2018年第34期论文;