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全站仪新三角高程法在工程施工中的应用

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：曹兵

[导读] 摘要：在工程的施工过程中，高程已经成为一个不可或缺的要素，虽然水准测量的精度较高，但在地形起伏较大的或不便于水准测量的地区，常采用三角高程测量方法来传递高程。

        中煤第三建设（集团）有限责任公司安徽合肥 230091
        摘要：在工程的施工过程中，高程已经成为一个不可或缺的要素，虽然水准测量的精度较高，但在地形起伏较大的或不便于水准测量的地区，常采用三角高程测量方法来传递高程。网时三角高程测量也存在的一定的局限性，如果我们能将全站仪象水准仅一样任意置点而不是将它置在已知高程点上，这既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，施测速度更快。
        关键词：高程放样；新三角高程
        在工程建筑施工中需要放样由设计所指定的高程。最传统的高程放样方法是水准仪法，但是对一些高低起伏较大的工程放样，如大型体育馆的网架、桥梁构体、厂房及高架桥等，用水准仪放样就比较困难，这时就可以用三角高程法直接放样高程。
        从传统的三角高程测量中我们可以看出，它必须具备以下两个特点：
        全站仪必须架设在已知高程点上
        要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高
        通过以上两个特点已经显示出传统的三角高程测量存在的局限性，如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点而不是将它置在已知高程点上，这既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，施测速度更快。下面将对新三角高程的施测和测设进- -步进行介绍。
        1三角高程测量原理
        如图1所示，在A点架设经纬仪，在B点立觇板，量取仪器高i和觇板高t，并测定其垂直角a，从而可以求出A、B两点的高差hAB。由于AB两点间的距离较近，因此可以用水平面代替水准面，那么，过A点作一直线AM，并作辅助线PN，则有：
        hAB=MB=PN+i-t。
        在直角三角形PNY中，已知垂直角a和A、B两点的平距S，因此PN=Stana，所以有
        hAB=Stana+i-t                      （1）

                    图1三角高程测量原理
        已知A点高程，求B点高程，则依式（1）有
        HB-HA+Hab=HA+Stana+i-t      （2）
        当A、B两点较远时，三角高程需要顾及地球曲率和大气垂直折光差的影响，加球气差改正后的公式为：
        hAB= Stana +i-t+S\2R（1-k）
        式中R为地球半径，k为大气折光系数，可由对向观测得到，也可以在两已知高程点之间由三角高程观测求到。
        2新三角高程法
        将全站仪架设在任意点上，如图一，假设B点高程已知，A点的高程为未知，首先由（2）式可知：
        HA=HB- （Stana+i-t）          （3）
        上式除了 Stana即V值可以用仪器直接测出外，i、t都是未知的，但有-点可以确定即仪器一旦置好， i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定t值不变。从（3）式可知：
        HA+i-t=HB- Stana=w      （4）
        由（4）式可知，基于.上面的假设，HA+i-t 在任一测站上也是固定不变的而且可以计算出它的值w。
        将仪器测站点高程点高程重新设定为w，仪器高和棱镜高设为0即可，照向待测点C测出其高程。
        综合（2）、（4）
        HC=w+ S' tana '              （5）
        HC为待测点的高程
        W为待测点中设定的测站点高程
        S为测站点到待测点的水平距离
        a'为测站点到待测点的观测垂直角
        将（4）代入（5）可知：
        HC=HA+i-t+S' tana'     （6）
        综上所述：将全站仪任意置点，同时不量取仪器高、棱镜高，仍然可以测出待测点的高程。
        3全站仪无仪器高法

                                          图2
        如图2所示，为了放样B、C、D等目标点的高程，在0点架设全站仪，后视已知点A （设目标高为1，当目标采用反射片时1=0），测得OA的距离S和垂直角a，从而计算0点全站仪中心的高程为：
        H0=HA+1-h1                     （7）
        然后测得OB的距离S2和垂直角a2，以（7）式从而计算
        出B点的高程为：
        HB=H0+h2 - 1=HA-h1+h2          （8）
        将测得值HB'与设计值比较，指挥并放样出高程B。同时需要指出的是，在实际测量中棱镜高还可以根据实际情况改变，只要记录下相对初值t增大或减小的数值，从而更快的放出所要的高程。
        4结语
        通过全站仪新三角高程法不但解决了水准测量受地形起伏的局限同时也改进了传统三角高程法仪器必须架设在已知高程点上，从而加快了施测速度，也减少了量仪器高、棱镜高所带来的误差。
        参考文献
        [1]吴立军《测量学》黄河水利出版社
        [2]张正禄《工程测量学》武汉大学出版社
        作者简介：曹兵，男，（1969年-），安徽六安市，测量工程师。