提高导线测量精度方法的探索

2016-08-22郎泽俊邵文祥

地球 2016年4期

关键词：测量方法统计图全站仪

■郎泽俊邵文祥

（1中交二航局六分公司湖北武汉430080；2中交二航局六分公司湖北武汉430080）

提高导线测量精度方法的探索

■郎泽俊1邵文祥2

（1中交二航局六分公司湖北武汉430080；2中交二航局六分公司湖北武汉430080）

文章通过对使用两种不同的导线测量方法取得的测量数据进行对比分析，阐述了这两种导线测量方法的优缺点，并对两种导线测量方法的测量精度进行评价。

全站仪导线测量导线测量的精度

1　引言

进入21世纪后，随着现代科学技术的不断发展，集电子经纬仪和电子测距仪功能于一身的电子全站仪越来越先进，功能也越来越强大，其稳定性也越来越强，也使得全站仪同时进行高精度测角和测距成为现实。这样，测量工作者在进行导线测量时便可以使用两种导线测量方法（如图1所示）

那么，如何合理的使用这两种导线测量方法，以提高导线测量的精度和测量工作效率呢？

图1　全站仪导线测量方法流程图

2　导线测量的原理及精度影响因素

全站仪三角高程导线大体可分为附合导线、闭合导线和支导线。其中附合导线可靠性最好，闭合导线次之，支导线的可靠性最差，线路控制测量一般使用可靠性较好的附合导线进行。但无论选择哪种导线形式，其导线测量的基本原理和影响导线测量精度的因素基本是相同的。

2.1导线测量的基本原理

导线测量的基本原理就是通过测量精度较高的电子全站仪对相邻点在水平面上的水平距离和水平角及铅垂面上的斜距和垂直角进行测量，然后使用经过鉴定的精密平差软件对导线测量数据进行平差处理。

如图2所示，O点为仪器设站点，A、B两点为置镜点，I1为仪器高，V1、V2为A、B点处的棱镜高，S1、S2为仪器中心至A、B点棱镜中心的距离，α1、α2为仪器中心至A、B点棱镜中心的垂直角，A、B、O三点在水平面上投影分别为A′、B′和O′，则导线测量的需测定的基本量为：水平距离丨A′O′丨、丨B′O′丨、水平角∠A′O′B′、斜距S1、S2以及垂直角α1、α2。

2.2影响导线测量精度的因素

从上面介绍的导线测量的基本原理可知，导线测量的精度主要受水平角、垂直角的测量精度及仪器高、目标高的量取精度影响。因此，影响导线测量精度的因素实际上是一个综合性问题，它包括仪器误差、观测误差、观测目标的稳定性、仪器操作误差的影响、外界条件的影响等。其中仪器误差主要是指仪器的视准轴、水平轴、垂直轴的倾斜误差及仪器测距的固定误差和比例误差；观测误差即观测者在瞄准过程中的瞄准误差；观测目标的稳定性是指脚架的下沉；仪器操作误差是指仪器照准部旋转时的弹性带动误差和仪器底座位移产生的系统误差、照准部水平微动螺旋的隙动误差；外界条件的影响主要是指大气折光、地球曲率和温度等因素的影响。

图2　全站仪导线测量示意图

3　两种导线测量方法的比较分析

为了对引言中的方法（1）和方法（2）的导线测量精度准确的进行对比分析，在现场（6个未知控制点，总长度2.2KM）进行实测的时候，使用相同的仪器（测角精度为2秒的徕卡TS06电子全站仪），采用相同的人、相同的观测目标在相近的时间段进行每测站3个测回的导线观测，并记录每一测站观测的开始和结束时间。

3.1观测时间的比较

使用测量方法（1）进行观测每测站花费的时间平均为12分钟，而使用测量方法（2）进行观测每测站花费的时间平均为14分钟。可见，使用方法（1）进行导线测量所花费的时间比方法（2）略少，但相差不多。

3.2距离测量精度的比较

使用测量方法（1）和测量方法（2）进行距离测量精度的比较，比较结果见图3和图4。

由图中的统计结果可知，由于目前的全站仪测距精度均比较高，测量方法的变化对距离测量精度的影响比较小，因此，这两种测量方法的距离测量精度基本相同。

3.3水平角测量精度的比较

使用测量方法（1）和测量方法（2）进行水平角测量精度的比较，比较结果见图5和图6。

由图5和图6的统计结果可以看出，相对于测量方法（1），使用测量方法（2）进行导线测量，其水平角测量的精度更高，水平角的测量结果的稳定性也更好。

3.4垂直角测量精度的比较

使用测量方法（1）和测量方法（2）进行垂直角测量精度的比较，其比较结果见图7和图8。

由图7和图8可以看出，与测量方法（1）相比，测量方法（2）测得的垂直角数据，其指标差较差值和垂直角测回较差值较小，垂直角测量结果的稳定性较好。

3.5导线平差结果的精度比较

图3　一测回距离读数较差统计图图中横轴单位为mm

图4　各测回距离较差统计图图中横轴单位为mm

图5　一测回内2C值互差统计图图中横轴单位为s

图6　同一方向值各测回较差统计图图中横轴单位为s

图7　指标差较差统计图图中横轴单位为s

图8　垂直角测回值较差统计图图中横轴单位为s

使用南方测绘公司出品的南方平差易2005分别对使用测量方法（1）和测量方法（2）获得的导线测量数据进行严密平差，使用测量方法（1）获得的导线测量数据平差结果为：导线全长相对闭合差k=1/48045,每公里高差中误差=9.9mm；使用测量方法（2）获得的导线测量数据平差结果为：导线全长相对闭合差k=1/61681,每公里高差中误差=6.4mm。显然，使用测量方法（2）获得的导线测量平差结果精度较高。

由于目前大多全站仪在进行距离测量时需要手动按下测量键。因此，使用方法（1）进行导线测量，在按下距离测量键的时候，仪器的照准部可能在水平或竖直方向上发生转动，影响了仪器瞄准的准确度。另外，使用全站仪望远镜同时严格瞄准水平和竖直方向比只严格瞄准一个方向要困难得多。再结合以上的数据比较结果可知，使用测量方法（2）进行导线测量能够获得更高的精度。