陈凯
江苏连云港地质工程勘察院 江苏连云港 222023
摘要：在高速公路建设作业以及建设规模持续发展的背景之下，对高程控制测量方面所提出的要求也相应的具体。在高程控制测量实践中，全站仪在某些地区（如丘陵、山区和跨河等地）下应用的优势是毋庸置疑。本文对传统光学仪器测量技术，对全站仪的应用优势进行总结，并就全站仪中间法在高程控制测量中的应用要点与注意事项进行探讨，值得引起关注。
关键词：高速公路；高程控制测量；全站仪；实践
高速公路高程控制测量是项目实施中非常重要的工作之一。当前，在等级水准测量中，可借助的仪器设备包括全站仪与水准仪两类。相较于全站仪而言，应用水准测量受地形起伏的限制，外业工作量大，施测速度较慢.并且高程控制测量对环境的要求存在一定局限。因此，结合已有的经验认为，在高速公路高程控制测量实践中，宜选用全站仪作为其辅助测量，以满足控制测量方面的需求。本文即围绕该问题进行分析与探讨。
1 全站仪在高速公路高程控制测量中的优势分析
将全站仪三角高程中间法应用于高速公路特别是山区等特殊地形高程控制测量实践中表现出了非常突出的优势，不但能够确保测量数据的精确性，且整个控制测量的操作过程简单可行，方便快捷。具体来说，其优势表现为以下几个方面：
首先，传统的三角高程控制测量方案中，必须将测量仪器以及棱镜放置于指定的点位上，在测量前必须对仪器高、棱镜高进行量取，而在此过程当中无法完全规避测量误差，因此所取得的垂直高度并非是真正意义上的垂直高度，受此影响因素可能产生的误差是非常大的。而在高速公路高程控制测量工作中，应用全站仪中间法进行三角高程测量，即将全站仪架设在两侍测点（保持棱镜高度一致）中间进行三角高程测量。通过多次实践，表明全站仪似水准法（中间法）高程测量能达到国家三（四）等水准测量精度，满足高速公路高程精度要求。
其次，在利用全站仪进行高速公路高程控制测量时，所采取的对向观测顺序遵循后→前→前→后的基本原则，尽可能的确保前后视距的一致性，通过此种方式能够避免高程精度受到球气差的影响，后续数据处理中不需要进行两差改正，仅需要将两个待测点之间的距离控制在1.2km范围内，即能够满足一般高速公路对水准测量的精度要求。
再次，利用全站仪进行高速公路高程控制测量期间，前后视采用光学棱镜，通过圆水准泡对中刻度进行调整。一般来说，圆水准泡的精度为8.0’，及垂直方向在倾斜角度＜8.0’时均能够满足垂直要求。以比较常见的2.5m高度棱镜为例，可以根据几何公式计算得出其误差低于0.007mm。由此可见，在全站仪控制测量中，只要能够满足圆水准泡在居中方面的要求，则基本可以忽略棱镜倾斜对数据产生的影响。同时由于省去了传统测量方法下的人为读数过程，直接由仪器显示，因而减少了人为估读方面的误差。
最后，传统的水准仪在用于高程测量时要求两个立尺点能够实现与测站的相互通视，且高差要求控制在3.0m范围内，若测量区域内自然地物比较密集，则必须对障碍物进行清除，以保障测量效果。但在采用全站仪进行测量时，不要求仪器按照设置点位进行固定，在仪器设备的摆放位置上更加的灵活，容易找到视野开阔的区域，对提高测量精度有重要价值。
2 全站仪在高速公路高程控制测量中的具体运用
以全站仪的中间法高程控制测量为例，一般测量中所使用的中间法是指将三角高程测量与水准测量相似，在两个待观测点的中间位置放置全站仪（放置点位可以是任意转点，也可以是水准点）。在控制测量实践中需要注意的是：所选择的仪器架设点应当尽可能保持前后视距的一致性，不易过长（一般来说不应高于1.2km）。
如下图所示（见图1），假定两个待测点分别为A点、B点，将全站仪放置于A~B之间的C点上。则A点与B点之间的高差可以通过如下方式计算：
A、B点高差＝A点高程－B点高程＝（C点高程＋前视垂距＋全站仪高度－B点觇标高）－（C点高程＋后视垂距＋全站仪高度－A点觇标高）；
按照上式，在计算 A、B点高差过程当中所涉及到的所有数据均可通过全站仪读数以及测量的方式获取，但为了提高测量数据的精度，还需要考虑到大气折光以及地球曲率对测量数据的影响，遵循现行《公路勘测细则》中的相关要求，对计算数据进行修正。此过程当中，使用光电测距仪对三角高程进行测量的修正系数需要按照如下方式计算：
折光系数＝[（1－大气垂直折射系数）/2*地球半径]/边长；
该式中，大气垂直折射系数建议取值为0.14，地球半径建议取值为6371.0km。根据对修正系数的计算发现：修正数与全站仪测量前后视距的水平距离平方差有关系，在前后视距水平距离一致的条件下，可消除球气差以及大气折光对测量数据的影响。
图1：高速公路高程控制测量中全站仪的应用原理示意图
3 应用全站仪中的注意事项
首先，全站仪的安置位置需要加以严格控制。例如地表为非原生石板、石块、雨后的耕作土等地点应尽量避开，实际测量中发现：仪器安置在上述地方，人员走动、吹风、垂球的摆动，都会造成竖角约10.0’左右的抖动。使用中一旦发现仪器竖角有微小跳动，一般原因是仪器三角架未能充分固定，测量中一定要选择稳固的地面架设仪器，保证仪器始终处于精平状态。当仪器架设在光滑的表面时，建议用细绳（或细铅丝）将三脚架三个脚联起来，以防滑倒。
其次，全站仪测量过程中，照准棱镜的参照物必须保持清晰，在高程控制测量中，每次照准棱镜时都应当以横丝作为基准。并且，控制测量期间所选择的照准参照物应当统一。实践工作中，考虑到在测距处于0.4m~0.5m区间内时，若选择棱镜中丝点作为参照物，会出现中丝点难以看清的问题，因此建议以棱镜三角形端部作为参照标准，以满足在不同视距条件下对参照物清晰度的要求。
4 结束语
在现代高速公路建设事业蓬勃发展的背景之下，各种相关专业技术也逐步凸显出电子化、数字化的发展特点。特别是在高速公路测量手段的方面，其所取得的发展成效是毋庸置疑。相较于常规意义上的水准仪测量技术而言，全站仪干预下的高程控制测量具有精度高、适用范围广、以及操作简便可靠等诸多优势，测量数据精度可以满足高速公路规范要求，因此目前全站仪逐步取代了传统的光学仪器，在高速公路高程控制测量中发挥着更加突出的作用。本文即分析了高速公路高程控制测量中应用全站仪的主要优势，并对全站仪中间法的应用要点以及注意事项进行了探讨总结，值得引起重视。
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论文作者:陈凯
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：高程论文; 测量论文; 全站仪论文; 高速公路论文; 棱镜论文; 精度论文; 水准论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;