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    1. 【技術(shù)】如何使用全站儀進(jìn)行三角高程測(cè)量,值得學(xué)習(xí)!


      發(fā)布時(shí)間:

      2020-05-08

      在工程的施工過(guò)程中,常常涉及到高程測(cè)量。傳統(tǒng)的測(cè)量方法是水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量。兩種方法雖然各有特色,但都存在著不足。水準(zhǔn)測(cè)量是一種直接測(cè)高法,測(cè)定高差的精度是較高的,但水準(zhǔn)測(cè)量受地形起伏的限制,外業(yè)工作量大,施測(cè)速度較慢。三角高程測(cè)量是一種間接測(cè)高法,它不受地形起伏的限制,且施測(cè)速度較快。在大比例地形圖測(cè)繪、線型工程、管網(wǎng)工程等工程測(cè)量中廣泛應(yīng)用。但精度較低,且每次測(cè)量都得量取儀器高,棱鏡高。麻

       

      使用跟蹤桿配合全站儀測(cè)量高程的方法越來(lái)越普及,使用傳統(tǒng)的三角高程測(cè)量方法已經(jīng)顯示出了他的局限性。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期摸索,總結(jié)出一種新的方法進(jìn)行三角高程測(cè)量。這種方法既結(jié)合了水準(zhǔn)測(cè)量的任一置站的特點(diǎn),又減少了三角高程的誤差來(lái)源,同時(shí)每次測(cè)量時(shí)還不必量取儀器高、棱鏡高。使三角高程測(cè)量精度進(jìn)一步提高,施測(cè)速度更快。

      在工程的施工過(guò)程中,常常涉及到高程測(cè)量。傳統(tǒng)的測(cè)量方法是水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量。兩種方法雖然各有特色,但都存在著不足。水準(zhǔn)測(cè)量是一種直接測(cè)高法,測(cè)定高差的精度是較高的,但水準(zhǔn)測(cè)量受地形起伏的限制,外業(yè)工作量大,施測(cè)速度較慢。三角高程測(cè)量是一種間接測(cè)高法,它不受地形起伏的限制,且施測(cè)速度較快。在大比例地形圖測(cè)繪、線型工程、管網(wǎng)工程等工程測(cè)量中廣泛應(yīng)用。但精度較低,且每次測(cè)量都得量取儀器高,棱鏡高。麻煩而且增加了誤差來(lái)源。

      隨著全站儀的廣泛使用,使用跟蹤桿配合全站儀測(cè)量高程的方法越來(lái)越普及,使用傳統(tǒng)的三角高程測(cè)量方法已經(jīng)顯示出了他的局限性。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期摸索,總結(jié)出一種新的方法進(jìn)行三角高程測(cè)量。這種方法既結(jié)合了水準(zhǔn)測(cè)量的任一置站的特點(diǎn),又減少了三角高程的誤差來(lái)源,同時(shí)每次測(cè)量時(shí)還不必量取儀器高、棱鏡高。使三角高程測(cè)量精度進(jìn)一步提高,施測(cè)速度更快。

      一、三角高程測(cè)量的傳統(tǒng)方法如圖一所示,設(shè)A,B為地面上高度不同的兩點(diǎn)。已知A點(diǎn)高程HA,只要知道A點(diǎn)對(duì)B點(diǎn)的高差HAB即可由HB=HA+HAB得到B點(diǎn)的高程HB。

      圖 一

      圖中:D為A、B兩點(diǎn)間的水平距離

      а為在A點(diǎn)觀測(cè)B點(diǎn)時(shí)的垂直角

      i為測(cè)站點(diǎn)的儀器高,t為棱鏡高

      HA為A點(diǎn)高程,HB為B點(diǎn)高程。

      V為全站儀望遠(yuǎn)鏡和棱鏡之間的高差(V=Dtanа)

      首先我們假設(shè)A,B兩點(diǎn)相距不太遠(yuǎn),可以將水準(zhǔn)面看成水準(zhǔn)面,也不考慮大氣折光的影響。為了確定高差hAB,可在A點(diǎn)架設(shè)全站儀,在B點(diǎn)豎立跟蹤桿,觀測(cè)垂直角а,并直接量取儀器高i和棱鏡高t,若A,B兩點(diǎn)間的水平距離為D,則hAB=V+i-t
      故 HB=HA+Dtanа+i-t (1)

      這就是三角高程測(cè)量的基本公式,但它是以水平面為基準(zhǔn)面和視線成直線為前提的。因此,只有當(dāng)A,B兩點(diǎn)間的距離很短時(shí),才比較準(zhǔn)確。當(dāng)A,B兩點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí),就必須考慮地球彎曲和大氣折光的影響了。這里不敘述如何進(jìn)行球差和氣差的改正,只就三角高程測(cè)量新法的一般原理進(jìn)行闡述。我們從傳統(tǒng)的三角高程測(cè)量方法中我們可以看出,它具備以下兩個(gè)特點(diǎn):

      1、全站儀必須架設(shè)在已知高程點(diǎn)上

      2、要測(cè)出待測(cè)點(diǎn)的高程,必須量取儀器高和棱鏡高。

      二、三角高程測(cè)量的新方法

      如果我們能將全站儀象水準(zhǔn)儀一樣任意置點(diǎn),而不是將它置在已知高程點(diǎn)上,同時(shí)又在不量取儀器高和棱鏡高的情況下,利用三角高程測(cè)量原理測(cè)出待測(cè)點(diǎn)的高程,那么施測(cè)的速度將更快。如圖一,假設(shè)B點(diǎn)的高程已知,A點(diǎn)的高程為未知,這里要通過(guò)全站儀測(cè)定其它待測(cè)點(diǎn)的高程。首先由(1)式可知:
      HA=HB-(Dtanа+i-t) (2)

      上式除了Dtanа即V的值可以用儀器直接測(cè)出外,i,t都是未知的。但有一點(diǎn)可以確定即儀器一旦置好,i值也將隨之不變,同時(shí)選取跟蹤桿作為反射棱鏡,假定t值也固定不變。從(2)可知:
      HA+i-t=HB-Dtanа=W (3)

      由(3)可知,基于上面的假設(shè),HA+i-t在任一測(cè)站上也是固定不變的.而且可以計(jì)算出它的值W。

      這一新方法的操作過(guò)程如下:

      1、儀器任一置點(diǎn),但所選點(diǎn)位要求能和已知高程點(diǎn)通視。

      2、用儀器照準(zhǔn)已知高程點(diǎn),測(cè)出V的值,并算出W的值。(此時(shí)與儀器高程測(cè)定有關(guān)的常數(shù)如測(cè)站點(diǎn)高程,儀器高,棱鏡高均為任一值。施測(cè)前不必設(shè)定。)

      3、 將儀器測(cè)站點(diǎn)高程重新設(shè)定為W,儀器高和棱鏡高設(shè)為0即可。

      4、照準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)測(cè)出其高程。

      下面從理論上分析一下這種方法是否正確。

      結(jié)合(1),(3)

      HB′=W+D′tanа′(4)

      HB′為待測(cè)點(diǎn)的高程

      W為測(cè)站中設(shè)定的測(cè)站點(diǎn)高程

      D′為測(cè)站點(diǎn)到待測(cè)點(diǎn)的水平距離

      а′為測(cè)站點(diǎn)到待測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)垂直角

      從(4)可知,不同待測(cè)點(diǎn)的高程隨著測(cè)站點(diǎn)到其的水平距離或觀測(cè)垂直角的變化而改變。

      將(3)代入(4)可知:

      HB′=HA+i-t+D′tanа′ (5

      按三角高程測(cè)量原理可知

      HB′=W+D′tanа′+i′-t′(6)

      將(3)代入(6)可知:

      HB′=HA+i-t+D′tanа′+i′-t′(7)

      這里i′,t′為0,所以:

      HB′=HA+i-t+D′tanа′(8)

      由(5),(8)可知,兩種方法測(cè)出的待測(cè)點(diǎn)高程在理論上是一致的。也就是說(shuō)我們采取這種方法進(jìn)行三角高程測(cè)量是正確的。
      綜上所述:將全站儀任一置點(diǎn),同時(shí)不量取儀器高,棱鏡高。仍然可以測(cè)出待測(cè)點(diǎn)的高程。測(cè)出的結(jié)果從理論上分析比傳統(tǒng)的三角高程測(cè)量精度更高,因?yàn)樗鼫p少了誤差來(lái)源。整個(gè)過(guò)程不必用鋼尺量取儀器高,棱鏡高,也就減少了這方面造成的誤差。同時(shí)需要指出的是,在實(shí)際測(cè)量中,棱鏡高還可以根據(jù)實(shí)際情況改變,只要記錄下相對(duì)于初值t
      增大或減小的數(shù)值,就可在測(cè)量的基礎(chǔ)上計(jì)算出待測(cè)點(diǎn)的實(shí)際高程。

      三角高程測(cè)量和水準(zhǔn)高程測(cè)量各有好處,多有弊端。具體采用哪一種高程測(cè)量方式,我們必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)精度要求以及提高工作效率來(lái)控制。例如:鎮(zhèn)勝高速第三十六合同段由于地勢(shì)起伏太大,特別是路基開挖及路基填方中,在同一個(gè)斷面往往會(huì)出現(xiàn)四五十米的高差,當(dāng)我們采用水準(zhǔn)儀測(cè)量高程時(shí)非常麻煩,而且效率低下,所以在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中,我們普遍采用三角高程測(cè)量法進(jìn)行高程控制,這種方法完全能夠保證開挖高程精度。但是三角高程測(cè)量在引水準(zhǔn)點(diǎn)是還是達(dá)不到四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求,還有就是在路基交驗(yàn)及大橋高程控制時(shí),三角高程測(cè)量方法的精度還是不夠準(zhǔn)確,所以在這些情況下還是必須采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量。

       

      轉(zhuǎn)載自“測(cè)繪之家”公眾號(hào)