全站仪中间法三角高程测量精度的探讨

刘利华

(中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队，新疆 乌鲁木齐 830000)

所谓高程测量主要指的是按照已知的一点的高程，去测量另一点的高程，继而通过两者之间的距离差求出高程的具体数值。在高程测量中我们一般采用两种方法进行:一是三角高程测量法;二是水准测量法。两种测量方法相比较而言水准测量所获取的数据精确值较高，然而美中不足的是水准测量法也有一定的局限性，它只适用于地势较为平整的区域［1］。而三角高程测量法的应用范围较为广泛，它会在已知的高程上进行全站仪的设置并在待测点设置一定的建标牌，从而实现对目标高度与仪器的定性测量，尤其是对于一些对精确值要求较高的或是工程较为缜密的施工选择三角高程测量法则是最佳的选择。

1.全站仪中间站法三角高程测量原理

全站仪中间站法三角高程测量原理如图1 所示，它是通过在已知高程点以及待测点部位分别放置一个反光棱镜，还需在已知高程点与待测点之间的某个位置设置一个测量仪器即全站仪，具体的计算公式表示如下:

在上式中:S1 代表的含义是两点之间的倾斜距离、α1表示两点之间的竖直角、c1为两点之间的地球曲率改正数、r1代表的含义是O 至A 点的大气折光改正数，i 的含义是仪器高，v1表示A 点的目标高。地球曲率以及大气折光影响之和f1表示公式如下:

在上式中:R 表示的含义是地球的平均半径(R=6 371 km)，K1代表的是O 至A 两点之间的大气折光系数。假设已知点A 的高程为HA，计算B 的高程表示如下:

从上面的计算公式中我们得知，在对已知点的高程误差排除的基础上，使用全站仪中间法测量高程的影响因素是多方面的，但究其根本其与仪器的实际高度没有任何关系，从中我们也发现全站仪中间法在高程测量中的重要性，大大提高其测量的精确度。

图1 全站仪中间法高程测量原理

2.全站仪中间法三角高程测量中的误差分析

排除已知点高程误差的基础上，对公式(3)进行全微分，我们可得出以下式子:dhAB=-［sinα1+(1-K1)/R·S1·cos2α1］dS1

要使所测量的高差值与实际情况相吻合，在实际观测时，要尽最大可能使得前视距离与后视距离保持相等，前后的竖直角尽可能的相互靠近，确保大气折光系数k1，k2 在短时间内变化不大。采用全站仪的测距精度为± (3 +2ppm)，测角精度为±2.0″，从中可算出全站仪中间三角高程测量中高差的误差大小。

3 全站仪中间法三角高程测量的精确度分析

因为全站仪的测量精度将准确，所以在三角高程测量中大都选用全站仪法进行施工测量。通过对全站仪中间法高程测量的精确值的全面分析，我们可获取以下信息:(1)随着观测距离以及竖直角的不断增大，全站仪中间法高层测量的误差也会加大。这也充分说明了在三角高程的高差测量中，应尽量控制竖直角和观测距离在一定范围内。(2)如果选取前后视目标高相等进行高程测量，则可以最大限度的降低目标高程测量所带来的误差，增强测量的精确度，该方法在测距较短的情况下使用较为有效［2］。(3)在全站仪中间法测量中前后视应该选择同一目标高，采用公式mα=±2″进行高程误差分析，如果全站仪到前后视的距离是等长的，我们可得到D1-D2=0，这种现象满足三等水准测量的相关要求。(4)如果全站仪到前后视的距离不相等，即在D1-D2 ≤100 m 时，应将目标高量的误差考虑其中，这种现象满足四等水准测量的相关要求。(5)当视线距离较小时，仪器高和棱镜高量测误差是导致全站仪三角高程出现误差的主导因素。这时我们可以选取恰当的测量方法，例如前后视测量时采用同一对中杆，而且高度保持一致，可不量取棱镜高，即仪器高和棱镜高量测所影响误差为零，这样将提高高差精度。

4.结束语

综上所述，在高程测量工作中，对测距和测角等的要求越来越高，通过引进全站仪中间法来对三角高程进行测量，极大的提高了测量的精确度，目前已经在各大测量领域中得到了广泛的应用。在进行高程测量时使用全站仪中间法进行测量的优点表现如下:一是不需要相邻的测点同时进行测量;二是所观测的具体方位选择的范围相对较宽，没有严格的限制;三是对测量的仪器精确度要求不是很严格;四是在测量中可操作性强，此种方法的灵活运用极大的提高了高程测量的速度，使工程可以及时、有效的完成。

［1］周小华.大高差单向光电三角高程测量中最佳测站位置的确定［J］.华东地质学院学报，2014，18 (5):180-182.