全站仪在施工放样中精度的探讨

摘要 :随着社会经济和科学技术不断发展 ,测绘技术水平也相应地得到了迅速提高 。测绘作业手段也有了一个 质的飞越 ,测绘仪器设备由过去的光学经纬仪 ,逐渐地过渡到半站仪 ,接着又推出了全站仪 ,以致到现在发展到 了静 (动) 态 GPS。随着仪器设备不断地创新 ,测绘野外作业的劳动强度逐渐减轻 ,工作效率不断得到提高 。对 全站仪在施工中放样精度进行了探讨 。 关 键 词 :全站仪 ; 放样 ; 估计精度 中图分类号 : P204 文献标识码 : A
(5) 阳光对着镜头照射时 ,成像视差较大 ,要尽量调节物镜 与目镜焦距使得视差较小 ,应尽量避免视线过低 、视线跨塘和沿 线地形严重不对称等情况 ;光电测距的最佳观测时间与大气稳 定度 、空气中的能见度 、地形条件 、地面覆盖物 、气象因素等有 关 ,一般最佳观测时间段为日落前 2～0. 5 h ,或日出后 1～2. 5 h ;在全阴天可放宽观测时间 ,一般连续观测时间上午不超过 2 h ,下午不超过 3 h ,在气温突变及恶劣天气时 ,应停止观测 。
S ,竖直角 α,则 AB 两点的高差为 :
hAB = S sinα + i - l
(4)
式 (4) 是假设的水平面来起算的 ,实际上 ,高程的起算面是
平均海水面 。因此 ,在较长距离测量时要考虑地球曲率和大气
折光对高差的影响 ,在高差计算中加两差改正 ,即 :
hAB
= S sinα+ i -
l + h球 + h气
程为未知 ,这里要通过全站仪测定其它待测点的高程 。首先由
(7) 式可知 :
HA = HB - ( Dtan а+ i - t)
(8)
上式除了 Dtan а即 V 的值可以用仪器直接测出外 , i , t 都是
未知的 。但有一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 值也固定不变 。从 (8)
(10)
式中 HB′为待测点的高程 ; P 为测站中设定的测站点高程 ;
D′为测站点到待测点的水平距离 ; а′为测站提高竖直角测量精度 ,尽 量控制测距边长在规范规定的有效距离以内 。为提高放样精 度 ,在操作中应注意如下事项 :
(1) 放样之前应对点位进行检查 ,检查点位位置是否正确 , 检查点位坐标资料是否正确 ,将实测的导线点距离和角度与计 算值比较 。
2 全站仪在施工放样中坐标点的精度估算
全站仪 极 坐 标 法 放 样 点 点 位 中 误 差 MP 由 测 距 边 边 长 S (m) 、测 距 中 误 差 ms (m) 、水 平 角 中 误 差 mβ(″) 和 常 数 ρ = 206 265″共同构成 ,其精度估算公式为 :
Mp = ±
m2S
+
第 39 卷 第 7 期 2008年 4 月
文章编号 :1001 - 4179 (2008) 07 - 0052 - 02
人 民 长 江 Yangtze River
Vol. 39 ,No. 7 Apr. , 2008
全站仪在施工放样中精度的探讨
韩乃福
(武警水电第六支队 ,湖北 宜昌 443133)
可知 :
HA + i - t = HB - Dtan а= P
(9)
由 (9) 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 P。
具体操作过程如下 :
(1) 仪器任一置点 ,但所选点位要求能和已知高程点通视 。
(2) 用仪器照准已知高程点 ,测出 V 的值 ,并算出 P 的值
垂直角 。
从 (10) 可知 ,不同待测点的高程随着测站点到其的水平距
离或观测垂直角的变化而改变 。
将 (9) 代入 (10) 可得 :
HB′ = HA + i - t + D′tan а′
(11)
按三角高程测量原理可得 :
HB′ = P + D′tan а′+ i′- t′
(12)
将 (9) 代入 (12) 可得 :
×ρ2
(2)
顾及 s2 = ( Xi - XA ) 2 + ( Yi - YA ) 2
因此 ( Xi -
XA ) 2 + ( Yi -
YA ) 2 =
M2p - m2s ( mβΠρ) 2
(3)
式 (3) 表明 ,对一定的仪器设备 ,采用相同的方法放样时 ,误
差相等的点分布在一个圆周上 ,圆心为测站 A 。因此对每一个放
图中 D 为 A 、B 两点间的水平距离 ; а为在 A 点观测 B 点时
的垂直角 ; i 为测站点的仪器高 ; t 为棱镜高 HA 为 A 点高程 , HB
为B 点高程; V 为全站仪望远镜和棱镜之间的高差 (V =
Dtan а) 。
首先假设 A , B 两点相距不太远 ,不考虑大气折光的影响 。
例如 :使用的测距仪标称精度为 ±(5 mm + 5 ×10 - 6 S ) ,平 均测距长度 S 为按 500 m 计 ,按照精度匹配原则有 : mγ = msΠS ×ρ = 5Π500 000 ×206 265 = 2″,因此 ,当使用的测距仪标称精度 为 ±(5 mm + 5 ×10 - 6 S ) 时 ,应选用测角精度为 2″级经纬仪 。
成正比 ,大气折光系数误差 mk 与距离的平方成正比 ,这正是影 响高差测定精度的两项主要误差 。因此 ,除了要保证一定的竖直 角观测精度外 ,更要采取克服大气折光影响的措施 ,并限制一次 传递高程的距离 。
如图 1 所示 ,三角高程测量的传统方法为 :设 A , B 为地面 上高度不同的两点 。已知 A 点高程 HA ,只要知道 A 点对 B 点的高 差 HAB 即可由 HB = HA + HAB 得到 B 点的高程 HB 。
(6) 每测站结束时 ,应检查后视方向归零差 ,不得超过 ±12″ (2″经纬仪) 。
实际操作中 ,考虑同时控制三角高程精度 ,一般情况下放样 距离控制在仪器的有效范围之内 。
5 结 语
在施工区域内要合理 、均匀地进行控制点加密工作 。这样 ,
不仅充分发挥了加密控制点的控制作用 ,更重要的是使放样点
(2) 仪器整平对中要仔细 、认真 ,要用光学对点器对中 ,整 平误差以长水准泡偏离不超过 1 格为限差 。
(3) 后视点和放样点立棱镜杆要平 、稳 、正 ,尽量使用三角 架立棱镜 ,现在放样一般都用棱镜对中杆 (强制对中杆) ,其上有 圆水准器 ,照准目标测角时 ,尽量瞄准目标的下部 。
(4) 距离测量应加气象等改正 ,计算值应加高斯投影等改 正 ,还要保证实测值与计算值之差在范围内 ;选择测距边时 ,应 顾及所用测距仪的最佳测程 ,一般测线长度不得超过测距仪的 有效测程 。在特别困难的地区 ,可按《国家三角测量和精密导线 测量规范》的有关规定进行分段观测 ;测线应高出地面或远离障 碍物 ,一等边为 6 m ,二等边为 2 m ;测线与 35 kV 以上的高压输 电线平行时 ,测线应远离高压输电线 50 m 以外 ,测站不应设在 有磁场影响的范围内 。
(此时与仪器高程测定有关常数如测站点高程 ,仪器高 ,棱镜高
均为任一值 。施测前不必设定) 。
(3) 将仪器测站点高程重新设定为 P ,仪器高和棱镜高设
为 0 即可 。
(4) 照准待测点测出其高程 。
下面从理论上分析一下这种方法是否正确 。
结合式 (7) , (9) ,
HB′ = P + D′tan а′
= S sin a + i -
l
+
s2 2R
-
k2 s 2R
(5) 式中 R 为地球曲率半径 ,取 6 371 km , h球 、h气 为大气折光系数 。
一般来说 ,两差改正很小 ,当两点间的距离小于 400 m 时 ,可以 不考虑 。
由式 (5) 可知 :
m2h
=
m2s sin2α +
(
s ρ
)
2
精度得到了保证 。一般点的放样 ,精度亦可适当放低 ;但涉及到
结构控制点施工放样 ,应该适当控制放样距离 ,精度亦需加以控
制 。如果放样点作为重要结构部件尺寸的放样点 ,则必须严格
控制放样距离 ,确保放样精度 。
(编辑 :赵凤超)
m2a
+
(
s2 2R
)
2
m2k
+
m2i +
m2l
(6)
由于 α角一般比较大 ,因此 ,测距误差 ms 对测定高差的影
响不是主要的 ,若采用对中杆 ,仪器和棱镜高的测量误差 mi , ml
大约为 1 mm ,竖直角的观测误差 mα 对高差测定的影响与距离
第7期
韩乃福 :全站仪在施工放样中精度的探讨
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目前 ,随着科学技术的发展 ,全站仪已经相当普及而且不断 向智能化方向发展 ,全站仪以其高度自动化和准确快捷的定位 功能在目前工程测量中广泛应用 。许多新技术运用到全站仪的 制造和使用当中 ,如无反射棱镜测距 、目标自动识别与瞄准 、动 态目标自动跟踪 、无线遥控 、用户编程 、联机控制等 。为了使全 站仪在实际生产中更好地运用 ,现结合工程测量理论 ,对全站仪 在施工测量放样中的误差及其注意事项进行探讨 。
HB′ = HA + i - t + D′tan а′+ i′- t′
(13)
这里 i′, t′为 0 ,所以 :
HB′ = HA + i - t + D′tan а′
(14)
由 (11) , (14) 可知 ,两种方法测出的待测点高程在理论上是
一致的 。