全站仪三角高程测量的两种方法比较

秦炳文

（山西焦煤集团西山支护公司，山西 太原 030053）

全站仪三角高程测量的两种方法比较

秦炳文

（山西焦煤集团西山支护公司，山西 太原 030053）

通过对全站仪三角高程测量的两种方法比较分析，指出全站仪三角高程测量的非测点设站法可以减少三角高程测量的误差来源，而且施测方便、快速。

全站仪；三角高程测量；非测点设站法

几何水准测量精度高，但其作业转点多、外业工作量大、速度慢、劳动强度大。跨河测量和丘陵、山区等地区用几何水准测量的方法传递高程非常艰难，有时甚至不可能。与几何水准测量方法比较，三角高程测量不受地形起伏的限制，且施测速度较快。在大比例地形图测绘、线路工程、管网工程等工程测量中广泛应用。但精度较低，且每次测量都得量取仪器高，棱镜高，不仅麻烦而且增加了误差来源。

近年来,随着科学技术的不断进步，电子经纬仪和光电测距仪的广泛应用,尤其是全站仪的迅速发展和成熟，三角高程测量已经受到国内外同行的重视。

利用全站仪进行三角高程测量因为其方便快捷、操作简单等优点而受到广大测绘工作者的青睐，被广泛应用在起伏较大的山区等高程测量中，近而大大提高了测量作业效率。

随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及，使用传统的三角高程测量方法已经显示出了它的局限性。在三角高程测量实践中，常使用非测点设站法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任意置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高，施测更方便、速度更快。

1 全站仪三角高程测量的测点设站法

测点设站法传承于传统的三角高程测量方法，其基本思想是根据由测站点向照准点所观测的竖直角和它们之间的倾斜距离，计算测站点与照准点之间的高差。

需要指出的是传统三角高程测量两点之间距离一般使用水平距离，全站仪三角高程测量由于使用光电测距，距离使用斜距。测点设站法高差计算公式如下：

设A、B为地面上高度不同的两点。A为测站点，B为照准点。为测出B点的高程，可在A点架设全站仪，在B点竖立跟踪杆，观测竖直角α，并量取仪器高i和棱镜高v。则A、B间高差hAB为：

式中：S为经气象改正的斜距；α为竖直角观测值；K为大气折光系数；R为测区地球平均曲率半径；i为仪器高；v为棱镜高。

由上式我们可以看出，测点设站法三角高程测量既要测距、观测垂直角、测定大气折光系数，还要量取仪器高和棱镜高。

对于仪器高和棱镜高的测量误差，用于测定地形控制点高程的三角高程测量，仅要求达到厘米级；当用光电测距三角高程测量代替四等水准测量时，仪器高和棱镜高的测定要求达到毫米级，用秒度钢尺认真地测量两次取平均，准确读数至1 mm是不困难的，若采用对中杆量取仪器高和棱镜高，其误差可小于±1 mm。因此，可认为三角高程控制测量的主要误差来源是竖直角观测误差、大气垂直折光系数误差。而当竖直角不太大、视距不超过50 m的短视距三角高程测量时，其距离误差、竖直角观测误差及大气折光对高差精度的影响极其微小，这时高差的精度主要取决于量取仪器高和棱镜高的精度。因此无论是从简化作业还是提高精度而言，消除仪器高和棱镜高误差都是必要的。

2 全站仪三角高程测量的非测点设站法

如果我们将全站仪象水准仪一样任意置点，而不是将它置在测点上，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、更方便。为求A、B两点间的高差，我们将全站仪设置在A、B两点大致中间位置M处，同时选取带三角架的跟踪杆作为反射棱镜，棱镜高保持固定不变，这样：

由于采用固定棱镜高，vA=vB，

由上式我们可以看出，在采用固定的反射棱镜时，不需对中和量取仪器高、棱镜高。这样就可以减少对中、量高的误差。

3 结语

比较两种方法，非测点设站法有如下特点：仪器任意置点，不必设在测点（已知点或未知点）上；不必量取仪器高和棱镜高；全站仪只需调平，不必对中；视线长度小于测点设站法，受测角和大气折光影响小。综上所述，将全站仪任意置点，不必量取仪器高和棱镜高，同时缩短视线长度，仍然可以测出待测点的高程。测出的结果比在测点设站的三角高程测量精度更高。

Abstract:By the comparison of two methods of trigonometric leveling measurement of total station instrument,the paper presents that the non-monitoring-point station setting method could reduce the error source of the measurement.In addition,the measurement is convenient and fast.

Keywords:total station;trigonometric leveling measurement;non-monitoring-point station setting

编辑：徐树文

Two Methods of Trigonometric Leveling Measurement in Total Station Instrument

QIN Bing-wen
（Xishan Supporting Equipment Co.,Shanxi Coking Coal Group,Taiyuan Shanxi 030053,China）

P631.3+3

A

1672-5050（2010）08-0058-02

2010-06-15

秦炳文（1967—），男，山西原平人，大专，助理工程师，从事矿山测量工作。