全站仪高程测量在公路施工中的应用

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摘要：摘要：全站仪高程测量具有测量方法灵活，适应山区、林区和密楼(房)区，观测速度快，内业计算简便等特点。施工测量过程中，大量的实测数据和测量成果说明，在满足测量规范和要求的前提下，注意误差控制，全站仪高程测量可以有条件的部分(全部)替代水准仪测量

　　摘要：全站仪高程测量具有测量方法灵活，适应山区、林区和密楼(房)区，观测速度快，内业计算简便等特点。施工测量过程中，大量的实测数据和测量成果说明，在满足测量规范和要求的前提下，注意误差控制，全站仪高程测量可以有条件的部分(全部)替代水准仪测量。它在公路施工中具有较好可靠性、稳定性、实用性。

　　关键词：全站仪 公路施工 高程测量 应用

　　一 全站仪及高程测量方法

　　全站仪，即全站型电子测距仪，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。公路工程常用高程测量方法：普通水准测量，经纬仪三角高程测量，全站仪三角高程测量，实时动态定位技术 (RTK技术)等等。使用全站仪测量高程的方法则有(说法不一定准确，在此暂且表达)：经典方法(在已知高程点上设站);后方交会(任意点设站，此说法根据全站仪自由设站功能操作而得);对边测量(任意点设站测两点高差)。

　　二 道路中平测量及精度要求

　　1 道路中平测量

　　中平测量是根据基平测量在公路沿线布设的水准点高程，分别测定相邻两个水准点之间的公路中心线上各里程桩的地面高程。即中平测量是根据基平测量提供的水准点高程，按附合水准路线测定公路中心线上各中桩的地面高程，中平测量只作单程观测。

　　2.我国当前的调平状态

　　目前，全站仪已成为科学研究和工程建设中必不可少的测量方法。为了满足国家测绘需要并统一国家高程系统，测绘部门在全国范围内掩埋并测量了许多高程点。然而，在实际的水平测量中，基准点和中心桩不是同时观察到的，而是完全分开的。随着观测技术的进步以及各行业对观测精度的要求不断提高，我国的找平观测方法和找平结果已经标准化，要求高度差封闭必须达到平原和丘陵地区的水平，并且找平测量也需要使用往返观察方法。

　　3. 校平误差分析与控制

　　调平是确定基准点高程的三种主要方法之一，也是最准确的方法。其次，分析了影响全站仪的因素，包括仪器误差，观测误差和外部环境引起的误差，找出影响全站仪的因素。

　　4. 道路中平测量的精度要求：

　　公路中心线上各中桩的地面高程以及转点高程应根据《测规》，应按所属测站的视线高进行计算。当一个测段观测结束后，先计算该测段的高差闭合差(中平测量测段高差与基平测得的该测段两端水准点高差之差，称为测段高差闭合差)。《测规》规定：1)高程控制测量等级选用，当高架桥、高速、一级路时，测量等级为四等。2)四等水准测量的主要技术要求，当往返较差、附合或环线闭合差为平原微丘区时，则≤20√l mm，检测已测测段高差之差为≤30√L mm。3)中桩地面高程检测限差：高速公路、一级公路为±5cm;二级及二级以下公路为±10cm。

　　三 全站仪进行道路中平测量意义

　　根据工作经验，1采用普通水准测量进行中桩地面高程测量的超限差，往往是局部误差积累引起，特别是中平测量遇到跨越沟谷，由于内坡和沟底钉有中桩，且高差较大，按一般中平测量要增加许多测站和转点或接长水准尺进行测量(接尺法)，导致测量精度超限。2采用经纬仪三角高程测量方法进行中桩地面高程测量的超限差，超限原因1)钢尺测量仪器高误差;2)竖直角、水准尺读数误差;3)对中误差等等。3全站仪三角高程测量，应用全站仪自身具备的诸多功能：如后方交会、对边测量等方法进行高程测量;全站仪可任意点设站、不需钢尺量取仪器高，坐标、高程直接计算，操作方法简便，观测精度高等优点，深受测量技术员的喜爱。

　　使用水准测量，测量精度可靠度高、稳定性好，在工程主要位置、关键部位和结构物高程控制强调水准测量是对工程质量负责。事实上，在路基填(挖)施工的中桩高程控制，只要对全站仪的操作采取一定的措施，利用全站仪代替水准测量，精度是可以达到《测规》要求的。例如，某高速公路中桩地面高程测量，采用相同测量条件、相同施测人员、正常的测速，分别用水准仪和全站仪对测量路段的耗时、测站数、测段高差闭合差、各中桩的地面高程进行四次测量比对，得到的全站仪的高程测量成果与水准仪高程测量成果，均满足规范要求，误差控制基本在±4 mm内，其结果基本吻合，比对的数据如下表。

　　虽然比对数据有限，不具备代表性，但是实际工作中大量的事实证明，全站仪高程测量受地形限制小，可以灵活根据地形选择测站点位置，不需钢尺量取仪器高，测站棱镜杆高不变情况下，仪器直接显示值就是测量结果，节约了时间，减轻了复杂、繁琐的外业工作强度，提高了工作效率，既保证了施工进度的要求又满足高程测量精度。全站仪高程测量有较高的实用性和可靠性。

　　四 全站仪高程测量(任意点设站)的应用及推导

　　三角高程测量基本原理是指通过观测两个控制点的水平距离和天顶距(或高度角)求定两点间高差的方法。根据三角高程测量的基本原理，现将全站仪任意点设站测量高程，应用方法其中的一种介绍如下：要求设站位置与已知高程后视点和待测高程点相互通视;仪器精确整平、设置;仪器高和棱镜高均设为零;照准已知高程后视点B，测出后视点高差值VD;计算M的值，M=HB-VD;进入仪器坐标测量功能(仪器高和棱镜高均设为零不变)，将测站点坐标的高程H设为M值;仪器的M 值设置完成，进行测量检核，同样照准已知后视点B，在坐标测量功能下，按测量键，屏幕显示坐标H高程值，将实测H高程值与B点设计高程核对;两者无误后，即可进行测站内的逐桩高程测量。注意：测站测量过程中1.保持与后视测量时的杆高一致;2.不要改动儀器设置。

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