朱巖++李玉虎
【摘 要】通過理論分析,利用全站儀新方法進行三角高程測量,可以使全站儀像水準儀那樣任意安置,無需對中,更不需要量取儀器高和棱鏡高,不僅大大加快了三角高程測量的速度,也大大減少了誤差來源,顯著的提高了三角高程測量的精度。該方法較為先進,具有一定的使用價值和推廣價值。
【關鍵詞】新方法;三角高程;測量;全站儀;任意安置
1.引言
在工程測量中,經常涉及到高程測量。高程測量有水準測量和三角高程測量兩種方法。
水準測量精度較高,是直接測定地面點間高差的一種方法,但地面起伏變化較大時,進行水準測量往往比較困難,外業工作量很大,施測速度非常慢。三角高程測量是一種間接測定地面點間高差的方法,雖然測量精度較低,但不受地面起伏變化的限制,而且施測速度快,在加密高程控制測量中應用極為普遍。
隨著科技的飛速發展,全站儀的廣泛使用,大大提高了測量的速度和精度,但方法未變,不僅每站都需要將全站儀對中安置在已知高程點上,而且每站都要量取儀器高和棱鏡高,費工費時,增加了誤差來源,人為的降低了測量精度。能不能使全站儀像水準儀那樣可以隨意安置,省工省時又不增加測量誤差來源呢?經過理論分析,筆者終于找出一種新的辦法,使全站儀像水準儀一樣,可以隨意安置進行三角高程測量,實現了省工省時又不增加測量誤差來源的目的。
2.三角高程測量的基本公式
三角高程測量的基本辦法也是三角高程測量的基本原理。
如圖所示,已知A點高程HA,若測得地面A點對B點的高差h,即可由HB=HA+h得到地面B點的高程H。
地面A點對B點的高差h可用下式計算:
h=Dtan α+i-s (1)
式中 D-A、B兩點之間的水平距離(m);
α-一在A點觀測B點的豎直角;
i-儀器高(m);
s棱鏡高(m),通常設為儀器高i值。
(1)式是在假定地球表面為水平面,觀測視線為直線的條件下導出的,地面上兩點間距離較近時(一般在300m以內)可以運用。如果兩點間的距離大于300m,就要考慮地球曲率及觀測視線由于人氣垂直折光的影響(呈一條上凸的弧線)。前者為地球曲率差f1,簡稱球差,后者為大氣垂直折光差f2,簡稱氣著。此時,(1)式變為下式:
(4)式就是三角高程測量的基本公式,基本方法要求首先必須將全站儀對中安置在已知高程點上,量取儀器高和棱鏡高后測出待測點的高程。
3.三角高程測量的新方法
如上圖,如果將全站儀象水準儀一樣任意置于A點,將已知高程點B作為后視點,將待測點C點作為前視點,利用三角高程測量原理測出待測點C的高程。這時,由已知B點的高程HB求站點A的高程HA,則(4)式變為:
HA=HB-Dtanα—i+s-f (5)
在測量過程中,前后視棱鏡高度相同(用若干個棱鏡作前視時,將前視棱鏡高均設為后視棱鏡高s),儀器高i不變,則c點高程利用(4)式和(5)式可推出:
(6)式就是用全站儀新方法進行三角高程測量的計算公式,也是用全站儀新方法進行二角高科測量的理論依據和方法。
從(6)式可以看出以下兩個特點:
①用全站儀新方法進行三角高程測量時,高程計算與水準儀高程計算原則相反,即需按“減后視、加前視”的原則進行。
②整個三角高程測量過程中,不需要量取儀器高和棱鏡高,僅將前視后視棱鏡高設為相同高度即可。
4.結束語
通過以上分析,利用全站儀新方法進行三角高程測量,可以使全站儀象水準儀那樣任意安置,無需對中,更不需要量取儀器高和棱鏡高,僅在《全站儀三角高程測量記錄薄》上記錄全站儀望遠鏡與后視、前視棱鏡間的高差V后、V前和后視、前視的水平距離D后、D前即可。五等以外水準測量一般每站前后視距為300m左右,在通視良好的條件下,全站儀一般每站前后視距為4000m左右,全站儀測站數是水準儀測站數的1/13,這不僅大大加快了三角高程測量的速度,也大大減少了誤差累積值,顯著的提高了三角高程測量的精度。筆者認為三角高程測量和五等以外水準測量中,該方法較為先進,具有一定的使用價值和推廣價值。