全站仪三角高程测量在道路施工中的应用

1、全站仪三角高程测量在道路施工中的应用在传统的道路施工测量中，全站仪主要用于平面测量而高程主要靠水 准仪几何水准测量，近年来随着全站仪精度的提高，三角高程已经可 以取代三、四等水准测量，工程实践和文献介绍表明，三角高程甚至 有取代二等水准测量的趋势。这证明道路施工中完全可以用全站仪代 替水准仪进行高程测量。目前有些道路专用全站仪只要输入测站、后视坐标、桥涵几何尺寸、 曲线元素等，自动计算放样数据，大大提高了工作效率和测量精度， 如果还沿用水准仪测量高程显然各方面都不配套了。1三角高程控制测量施工单位进场之后首先要复测已知点、加密施工测量导线，传统的方 法是导线、水准测量分别进行，根据笔者经验完全

2、可以用全站仪进行 三角高程导线测量。1.1全站仪安置在测站的三角高程测量一般来说为了选线、测带状地形图及施工测量方便，导线边长在1200m属正常，但是设计、施工之间有一定时间间隔，控制点难免有 损坏，而且有些线路设计单位本身布网点间距就较大，笔者在某高速路所见导线平均边长500600m个别达到千米。当导线边较长、倾 角较大，应将斜长化为平距并将水平长度归化到投影水准面上。设斜长为L,斜长L投影在水准面上的长度S,地球曲率影响的角度Y 为S所对应地球圆心角，天顶距a,折光角丫1。仪器高i ,棱镜高v。考虑到 COS( Y /2) 1 , cos( Y /2- Y 1) 1h=Lcos a+Lsi

3、n a sin( 丫 /2- y 1)+ i - v设近似高差h二Leos a近似高差的改正值 h=Lsin a sin( y /2- y 1)h=h + h+i - v往返测量高差的差值：dh二h' AB+ BA+2Lsia sin( 丫/2- y 1)+( i A+ B)-( vA+vB) 取往返测量的高差平均值进行平差得到最终高程。1.2 全站仪安置在任意点的三角高程测量如果我们能将全站仪象水 准仪一样任意置点，而不是将它置在已知高程点上，同时又在不量 取仪器高和棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理测出待测点的高 程，那么施测的速度将更快、精度更高。假设 A、B 点的高程已知，

4、这里要通过全站仪测定其它任意待测点的高程。H 二 HA (或H3 )+( Leos a +i -v)上式除了 Leos a即h的值可以用仪器直接测出外，i , v都是未知 的。但有一点可以确定即仪器一旦置好， i 值也将随之不变，同时 选取跟踪杆作为反射棱镜，假定 v 值也固定不变。基于上面的假设，W= HA(或HB)+ (i-v)在任一测站上也是固定不变的.而且可以用A B点的高程计算出它的 值W根据W测量任意点得到的Leos a，不用测量仪器高i ,棱镜高v 可以通过观测、计算任意点高程 Hi= W+Leos a。1.3 精度估算【2】采用加工精度较高的架腿，仪器高、棱镜高的误差很小，可不

5、考虑；而且在上述 2 中已不存在仪器高、 棱镜高的误差， 设测站到 A 点斜距为L,天顶距为a,则高程H= HA+Lcos a +i -v，根据误差传播定律H的精度为M2Hi=（ Lsin a ）2（ma/ p ）2+（ cos a ）2（mL）2测边误差对高程的影响随着倾角的增大而变大, 倾角误差的影响随着倾角增大而变小，取全站仪测角精度 士 0.5 ，测距精度士 （0.3+1 X 10-6） mm导线点距离100m时，测距误差士 0.4mm, a =0时 MHi=0.001mm。不管是用 DS1、DS3 水准仪进行水准测量,这样的三角高程测量精度 比他们一点不逊色,当然全站仪厂家不同,型号

6、各异,精度不同。但 考虑水准仪测量误差及在山地测量的不便, 大力推广全站仪三角高程 测量仍很必要。比如通州某工地数次进行跨河水准测量闭合差均超 限,后来改用全站仪三角高程测量解决了这个问题。2 全站仪在线路高程测量中的应用【 1】2.1 控制测量如前面介绍,要求往返测取均值,并按规范要求平差。2.2 悬高测量如需测量高压线到路线的高度、 河水面到便桥的高度。 无法在其上立 棱镜需要进行悬高测量，以索佳（SOKKIA电子全站仪为例（下同）。（ 1 ）将棱镜设在待测物上（下）方读取棱镜高；（ 2）输入棱镜高后照准棱镜,测量距离；（ 3）在菜单中选取悬高测量；（4）照准待测物，屏幕显示地面点到待测物

7、高度。2.3 后方交会高程测量笔者在某桥梁工地 0#台已施工盖梁， 5#墩刚完成桩基， 加密的点被破 坏，如果重新引点不可能和已施工部分完全吻合， 那么以已知点和已 完工的墩台做为后视进行后方高程交会恢复测站高程是最好的办法 了，既能保证和控制点吻合又能和已完工部分吻合。（1）在菜单中选取后方交会；（2）选取交会高程并输入所有已知点高程；（3）照准各已知点观测；（4）当观测量足以计算测站高程时屏幕提示（计算）； （5）观测完全部点后按（计算），屏幕显示计算结果。2.4 高程放样测量 桥涵的墩台顶面及基础一般与地面已知控制点高差较大， 个别的高架 桥高数十、数百米，直接用几何水准测量困难， 一般

8、辅以悬挂长钢尺， 用两台水准仪进行，该方法劳动强度大、效率低、精度差。用全站三 角高程测量就能很好解决这类问题。全站仪S-OV高差实测值-高差放样值，仪器根据测站高、放样点设 计高、仪器高、 棱镜高进行计算。实际上高程放样关键是根据施工图 计算放样的高程，笔者曾见某涵洞 0#、 1#台弄反坡了，那么再好的仪 器也无法改正，造成了不大不小的质量事故。 具体高程放样方法如下：（1）在测站安置全站仪，精确测量仪器高；（2）在菜单进入放样；(3) 选取放样数据，按S-0,输入模式将在斜距、平距、高差、悬间切换，按读取可调用内存中的已知高程，按观测进行放样；(4) f表示低于放样高程，J表示高于放样高程

9、，按照屏幕显示上 下移动棱镜；( 5)放样结束在对中杆底部所对位置做好标 记，土方工程一般用桩 标记放样高程或标记在桩顶或用油漆记在桩侧， 桥涵混凝土工程一般 用油漆标记在混凝土壁或模板上；( 6)复测检核放样点高程；( 7)在实际工作中高程放样宜和直线角度放样、 坐标放样同步进行。2.5 悬高放样测量 当所测位置过高或过低无法设置棱镜，可以采用全站仪悬高放样测 量。( 1)在待测位置正上(下)方安置棱镜，读取棱镜高；( 2)全站仪安置在控制点，按(放样)进入放样测量程序屏幕；( 3)选取放样数据按 S-O 显示(放样测量高度)；( 4)输入放样高度，即地面到放样点的高度；(5) 按0K确认，

10、按(悬高测量)开始悬高放样测量；(6)f表示 向上旋转望远镜，J表示向上旋转望远镜，按照屏幕所示转动望远镜， 测出放样点的高度位置。3 结束语传统的几何水准测量用于公路、 铁路施工测量由于受地形限制， 效率 低、精度差、劳动强度高，已无法满足大规模的现代化机械施工要求，何况个别施工单位还在使用 DS10 水准仪进行线路测量。显然与用全 站仪放样的平面位置精度不匹配。 目前全站仪价格越来越低、 功能越 来越多、精度越来越高，相当一部分全站仪具备线路测量功能，可以 存储、计算、处理数据，全站仪三角高程测量可以不受地形限制进行 控制点加密、高程放样，大大方便了线路施工测量。仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu emmen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et l