全站仪对向观测法三角高程在高速公路施工测量中的研究与应用
全站仪在高速公路高程控制测量中的应用重点分析
全站仪在高速公路高程控制测量中的应用重点分析摘要：全站仪即全站型电子测距仪（Electronic Total Station），是一种集多种测量功能于一体的高精度测量仪器设备。
在我国高速公路的管理方面，经常使用全站仪用于高程控制测量，用以探明地形，测绘路线，规划施工图形等。
本文以高速公路施工中的高程控制测量为例，介绍全站仪在这一类场景中的实际应用重点和使用方式优化建议。
关键词：全站仪；全站型电子测距仪；高速公路；高程控制测量；应用分析全站仪是一种利用光学、电磁波来进行测距、测高的测绘用仪器设备。
全站仪是一种精度较高的测量仪器（相对大多数传统的光学测距仪器而言），一般用于大型、超大型工程的高程控制测量，如国土测绘，高速公路、桥梁、机场等施工设计测绘，复杂野外测绘，水文、海洋测绘等。
我国目前主要采用三角高程测量法和大地四边形法进行高速公路高程控制测量，其中全站仪得到了广泛全面的应用[1]。
一、高速公路高程控制测量的要求高速公路的高程控制测量指的是，在高速公路的施工区域开展的高度差测定以及水准测量。
高速公路一般修建在远离城市的山区、荒野，工程区域较长，因此需要在高速公路施工区段的头尾测定高差，将两端高程连通确定，用于施工参照。
我国《工程测量规范》规定高速公路高程测量应高于国家二等水准的测量精度要求（10 mm级）[2]，精度要求较高。
此外，高速公路的施工区域远离城区，自然环境较恶劣，在进行测绘时有一定外部条件限制，且部分野外区域可能会对高光学测距仪器产生影响。
在上述条件的限制下，我国目前的高速公路高程控制测量一般以高精度的电磁波全站仪测距为主[3]。
二、全站仪在高速公路高程控制测量中的应用优势分析全站仪是高速公路高程控制测量中最为常见的仪器设备，测量中一般使用三角高程测量法来进行高程测量。
有资料显示，使用圆棱镜（GPR1）的高精度全站仪在高程测量时测角精度可达0.5″，测距精度可达1 mm + 1 ppm，理论上已经达到三等精度标准，完全符合高速公路高程控制测量的要求。
全站仪在高速公路高程控制测量中的应用
全站仪在高速公路高程控制测量中的应用摘要：在社会经济快速发展的形势下，我国的高速公路高程控制测量水平都有了大幅提升，高速公路高程控制也在不断扩大，对测量技术有了更加严格的要求。
这篇文章我们通过对全站仪技术进行描述分析，进一步研究高速公路高程控制测量工程对新型测绘技术的应用效果，以期为相关部门提供参考依据。
关键词：全站仪；高速公路；高程控制；测量前言对于高速公路高程控制测量工作，都对测绘技术有着严格的要求。
然而以往的测绘技术无法保证测量的科学性，过程繁复，所以对于高速公路高程控制测量，要加强对全站仪技术的宣传普及，才能保证测绘高效完成。
只有确保测绘数据准确无误，才能更高效的考察到高速公路作业环境的地质特征、水文条件、气候等自然因素，进一步提高高速公路施工效率水平，因此全站仪技术在高速公路高程控制测量方面的推行应用有着积极的现实意义。
1全站仪技术在高速公路高程控制测量中的应用1.1高速公路高程控制测量中的全站仪技术全站仪属于新型测绘技术，在我国科技更新进步下，智能型技术有着突飞猛进的发展，高速公路高程控制测量领域对该设备有了广泛的应用。
全站仪涉及到光电及机械、电磁等多种计算，适用于多种数据测量。
并且全站仪能对数据自动保存与传输，所以在应用时能与计算机等终端衔接，利用指令控制对数据进行处理。
全站仪的优势体现在，与常规的测量技术比较来说，能通过一次测量获得很多有效信息，并且其自身有着足够的计算能力，避免了人力计算消耗多余时间。
全站仪系统便于操作，能够处于较稳定的工作状态。
并且还能利用其电子手簿与计算机终端进行数据共享。
1.2高速公路高程控制测量工程中全站仪技术的实践应用a）利用全站仪测量距离。
全站仪能够在高速公路整体进行测绘。
测绘环节易于操作，测绘人员能够较快测量，且测量数据校精准。
全站仪有着极高的精准性，其测量数据也较准确。
并且，全站仪还具备很多作业，如能由公路周边环境温度的变化及气压变化对测量数据进行智能化调整，在一定程度上减少了外部因素对测量结果的干扰。
全站仪三角高程在道路施工测量中运用
摘
要 ：随着测 距技 术 的发 展 ，三 角高程测 量作 为 高程测 量 的一种 有效手段 ，正逐 步 受到广
大测绘工作者的青睐。文章针对公路 、铁路等线路施工测量仍沿用几何水准测量提 出看法，认为 可 以用全站仪 三 角 高程测 量替代 水 准测 量 ，用 于各种 备件 的施 工测 量 ，提 高 了精 度 、效 率 。
关 键词 ：全 站仪 ；水 准 ；道 路 ；施 工测 量
中图分 类号 ：Ｕ １．４ ４２ ２
０ 引 言
文献 标识 码 ：Ｂ
文章编 号 ：１７ ０５ （０７ ０ －０ ３０ ６ １— ９ ９ ２０ ）４０ ９－２
往返测量高差 的差值 ：砒 ＝＾Ｂ＋ｈ ＋２ ｓ ｅ ｉ（ ／ Ａ Ｌ ｉ ￣ｎ Ｔ ２— ｎｓ
导线边长在 １０～ ０ ｍ属 正常 ，但 是设计 、施 工之 问有一 ０ ２０ 定时间间隔 ，控制 点难 免有损 坏 ，而且 有些线 路设 计单 位 本身布网点问距 就较大 ，笔 者在 某高 速路所 见 导线平 均边 长 ５０～６０ ０ ０ ｍ，个 别达到千米 。当导线边 较长 、倾 角较大 ，
测边误差对 高 程的影 响随着 倾角 的增大 而变大 ，倾 角 误差 的影 响 随着 倾 角增 大 而 变 小 ，取 全 站仪 测 角 精 度 ± ０５ ，测距 精度 ±（ ． ．” ０ ３＋ｌ ｍ） ｐ ｐ ，导线点 距离 ｌＯ 时 ，测 Ｏｍ
距 误 差 ． ． ｍｍ，三 级 导 线 平 均 长 度 ｌＯ ４ ４ － ０ Ｏ ｍ，测 距 １０ ０ ｍ，仅
＝
１ １ 三 角 高程测量 ．
一
０ 时 ｍ ＝０ ０ １ ｍ； ＝ 。 ｓ ０ ０ ｍ７ 。 ｓ ． ０ ｍ ５ ，ｍ ： ．３ ／；仅：１ ，ｍ ＝ ￣ ０ ｓ
全站仪三角高程测量方法及精度分析
全站仪三角高程测量方法及精度分析摘要：通过结合全站仪和跟踪杆，我们可以大大提升测量高程的准确性，并且随着应用频率的增加，这种方法也会受到越来越多的重视。
相比于传统的三角测量方法，新型的三角测量技术不仅可以克服其局限性，还能够大大降低误差，提升测量精度。
通过采用无需重复测量仪器和棱镜高度的方式，可以大大减轻外部作业的负担，并且提高测量的效率，这种方法在实际应用中表现出色。
关键词：全站仪；三角高程测量；测量方法；精度分析引言通过使用全站仪测量三角高程，我们可以建立一个三维坐标控制网。
这种方法包括对向观测法和中间观测法。
在进行对向观测时，我们通常会将大气折射系数视为一个常数，但是如果我们忽略了不同方向折射系数的差异性，那么我们就无法准确地评估整个系统的精度。
通过中间观测法，我们可以将折光系数作为一个方向变量来考虑大气折射误差对三角高程测量的影响。
因此，本文将详细介绍三角高程测量方法，并对它们的准确性进行比较分析。
1研究背景和现状高程测量是测量工作的重要组成部分，现代高程测量技术包括水准测量、三角测量和GPS高程测量。
然而，GPS 高程测量技术存在测量精度较低的问题，无法满足日常测量的需求。
此外，传统的三角测量技术，如全站仪测量，也存在一定的局限性，无法满足高程测量的需求。
通过使用全站仪进行三角测量，可以获得两点之间的垂直高度差，这种方法比传统的水平测量更加精确，而且由于没有受到地形的影响，可以更加迅速、准确地完成测量任务。
2全站仪的基本测量原理测量是一项重要的技术，它的主要目的是测量物体的位置、倾斜角、高差。
与传统的测量方式不同，全站仪可以快速、准确地完成测量，大大提高了测量效率，并有效地减少了测量结果的偏差。
全站仪望远镜具有独特的优势，它的核心技术就是其精准的视准轴、高精度的测距光波发射与接收光轴的同轴化，以及可靠的双轴自动倾斜补偿，使得它可以一次性完成所有的测量要素，并确保测量结果的准确性。
3全站仪三角高程测量方法特征分析以及研究进程3.1单向观测法使用全站仪三角高程测量单向观测法可以获得较高的水准测量精度，但是在进行测量之前，必须充分考虑地球曲率和大气折射带来的可能影响，这将会对测量结果产生重大影响。
全站仪三角高程测量不同方法的分析与应用概要课件
精密工程测量
在精密工程中，需要高精度地测量各种物体的位置和尺寸，以确保工程的精度和质量。全站仪三角高程测量方法可以满足精 密工程测量的高精度要求。
在实际应用中，可以在工程现场设置基准点和测点，利用全站仪对测点进行高程测量，获取各个位置的高程数据。这些数据 可以用于分析工程的精度和质量，及时发现误差和异常情况，为调整和修复提供依据。同时，全站仪三角高程测量方法也可 以与其他测量方法相结合，形成更加完善的测量系统，提高工程测量的精度和效率。
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在实际应用中，可以在矿山的周围设置基准点和监测点，利用全站仪对监测点进 行高程测量，通过与基准点的高程比较，计算出矿山的垂直位移量。同时，可以 定期进行监测，形成位移曲线，分析位移趋势，预测未来的位移情况。
水利工程的高程测量
水利工程建设和维护过程中，需要高精度地测量水库大坝、堤防等位置的高程，以确保水利工程的安 全。全站仪三角高程测量方法可以在各种复杂环境下进行高程测量。
特点
能够克服河流的障碍，快速准确地测量两岸的高程。但需要解决对 岸点的通视问题，以及考虑地球曲率和大气折射等因素的影响。
应用场景
适用于河流两岸的高程测量和工程规划等场合。
PART 03
全站仪三角高程测量的精 度分析
测量误差来源
仪器误差
气象条件影响
观测环境
操作者技能
全站仪本身存在的误差， 如望远镜、测距仪、电
子系统等部件的精度限制。
如大气折射、温差、气 压等因素对测距和角度
全站仪三角高程测量在公路高程复测中的应用实践
全站仪三角高程测量在公路高程复测中的应用实践摘要：根据三角高程原理，综合考虑气象条件和观测误差来源以及实际操作条件，利用全站仪精确测定斜距和竖直角，推算测站点与观测点之间在同一参考水准面的高差，从而在公路高程复测中替代传统水准测量。
关键词：三角高程；全站仪；水准面；高程复测Abstract: according to the principle of triangular elevation, comprehensive consideration of the weather conditions and observation error sources and the actual operating conditions, using tachometer measure precise oblique distance and vertical Angle, the site observation point and calculated between the difference in the same reference standard, thus in the road elevation to replace the traditional level measurement in reeated measure.Keywords: trigonometric elevation; Tachometer; Level surface; Elevation reiteration在工程建设中，高程测量贯穿于施工的始终，在以线路建设为主的高等级公路施工中高程测量尤为重要，因此从施工单位进场到竣工，不但要随施工进行高程放样，还要不定期的对高程控制点进行联测复测。
传统的水准测量方法测定高程，速度较慢，在起伏较大的山区，水准测量方法显得尤其困难和缓慢。
随着全站仪测距测角精度的提高，在同等精度下利用三角高程进行高程复测的方法值得推广。
全站仪在高速公路高程控制测量中的应用研究
全站仪在高速公路高程控制测量中的应用研究摘要:社会快速发展和居民生活水平的不断提高促进交通建设项目的逐渐完善，现阶段速公路建设范围越来越广，建设长度越来越长，为了提升高速公路建设效果，延长公路使用时间，施工单位越来越重视公路控制测量工作。
传统的检测技术检测精度低，检测范围小，而且难以在复杂路段进行高程控制，而全站仪作为先进检测技术应用范围广，即使在复杂的山区路段也能进行高程控制工作，减少人力物力资源投入，且灵活性高。
基于此，本文重点研究全站仪在高速公路高程控制测量中的应用，全站仪高速公路高程控制任务、四等三角高程的观测、四等三角高程数据处理、水准各项精度均满足规范要求的控制策略、全站仪的应用的注意事项五方面内容，为高速公路建设和全站仪设备优化提供参考。
关键词：全站仪；高速公路；高程控制测量；应用引言经济发展促进高速公路建设的不断进步，现阶段我国高速公路覆盖面积不断扩大，复杂路段和山区路段项目建设数量不断增加，这种情况下为我国交通事业发展和市政建设打下坚实基础，但同时也对高程测量等工作提出了更高建设标准。
高程测量作为高速公路建设的重要内容，如果缺失就会导致后续建设质量不稳定，传统测量工作以水准测量为主，但是在山区路段或者复杂路段施工时，这种方案会受到外界因素限制，导致作业精度低下，影响后续建设施工，所以在技术不断发展的当下，全站仪作为先进检测设备在高速公路高程控制测量中得以应用，并取得了良好效果。
1全站仪高速公路高程控制任务1.1项目概况此次参考的高速公路建设项目长度达到110km，建设路段跨域多个复杂地形，包括山地，丘陵等，所穿越的地区植被茂密，森林覆盖率高达60%，所以测量工作难度系数较高，如果以传统的测量方案进行测量，那么山地，丘陵以及起伏较大的区域无法获得准确数据，项目施工难度不断增加，所以通过全站仪设备进行高速公路高程控制有利于顺利完成此次施工。
1.2任务由于此次施工地形较为特殊，所以利用全站仪设备进行高程测量需要考虑施工进度和具体施工方案。
全站仪三角高程测量不同方法对比讲解和应用
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第四章 全站仪高程测量的误差分析
光系数值之差的影响。对向观测
测时
（D以km计算）。
，单向观
4.量高误差
作业时量仪器高i和棱镜高l各两次至l mm,取平均值后使
。对于单向半测回观测一般多采用杆棱镜,读取
杆棱镜的高l，同理使
，但立杆棱镜时杆身倾斜是
常有的。假设棱镜杆倾斜3°,棱镜杆的高度为2 m,将会使
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第五章 全站仪高程测量代替等级水准测 量的研究
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第五章 全站仪高程测量代替等级水准测
量的研究
本次测量一共采集了9组数据，其中有3组数据超限不能适
用。计算可得
，满足二等水准测量精度要求
限差计算公式为 ，其中L为测段距离。
5.三角高程测量数据分析
DXB02-GPS04测段所测的高差与水准测量所测得的高差相 差较大，DXA01-DXD-08同理，经过分析是由于测量距离 较长，当时正是上下课期间，来往人流较大，测量时间较 长所导致。 DXB02-GPS04测段的往返不符值超限，一方面 时由于往测和反测之间的时间太长，温度变化相对较大，
2.方案设计
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第五章 全站仪高程测量代替等级水准测 量的研究
（1）对两台全站仪进行无损害改装，即在全站仪提手处 安装棱镜，并做好标记，一台为 ，另一台为
全站仪三角高程测量方法示意图
（2） A、B两点间选取n(n为奇数)个临时点作为转点。观
测方法如下： ①在起始点A上架设棱镜杆，在位置1处架
数据进行处理并提交成果；
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研究展开的思路
三角高程测量基本原理
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全站仪对向观测法三角高程在高速公路施工测量中的研究与
应用
【摘要】全站仪三角高程测量可以不受地形限制，在地形起伏大的山区，无论是建立高程测量控制网或是日常施工测量放样，全站仪三角高程都具有几何水准测量无可比拟的优越性。
本文从三角高程测量原理这一方面展开，根据误差传播定律，对三角高程测量误差来源及其测量精度进行分析，阐述在一定范围内合理利用全站仪对向观测三角高程测量，可以达到三、四等几何水准测量的要求，并能将其良好的运用于高速公路施工测量的工程实践中。
【关键词】全站仪；对向观测法；三角高程；高速公路；研究与应用
由于传统的几何水准测量确定地面点的高程精度高，已普遍应用于土木工程测量实践有一个多世纪之久，但随着高精度的全站仪的普及应用，在越来越多的工程实践中，全站仪已经展现出其测量的高精度性与便捷快速性。
尤其在地形起伏较大的山区，几何水准测量受到限制，使用全站仪三角高程测量，可以节省大量时间，提高作业效率，具有极强的可行性与优越性。
全站仪进行三角高程测量时有单向观测、对向观测、中间点观测法等不同方法，不同的观测方法可以满足不同的高程测量的精度要求，本文从笔者在高速公路施工测量方面的日常工作出发，阐述全站仪对向观测法三角高程在高速公路施工测量中的研究与应用。
图1 全站仪三角高程测量原理图
2．全站仪对向观测法三角高程的原理
全站仪对向观测法三角高程需要进行往返观测，全站仪单向三角高程测量如图1所示，其中A点为已知高程点，B点为待测高程点，欲在A、B两点之间采用三角高程测量的方法测定高差，在A点安置全站仪，测量其仪器高，在B点安置棱镜，测量其棱镜高为，由A 点的仪器测量A、B两点间的斜距S与A至B点的垂直角。
一般地，如果A、B两点距离较远时，必须考虑地球曲率和大气折光对其所测高差的影响，根据图1中A、B两点间的几何关系可得其两者间高差计算公式为：
4．全站仪对向观测法三角高程与二等、三等及四等水准测量闭合差比较论证
《工程测量规范》（GB50026-2007）中对二等、三等及四等水准测量的闭合差作出了规定，若以平地为测区对象，则三等水准闭合差为，四等水准闭合差为（各个闭合差的单位为mm，各个闭合差中的为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位为km）。
为了对全站仪对向观测法三角高程的精度进行论证分析，本文以笔者在日常工程施工测量中常用的徕卡TS06全站仪为例（标称精度中测角精度为，测距精度为，取仪器到待测点间的距离为1km计算，则，，而仪器高与棱镜高的量取误差按照人们日常经验选取。
极限误差按照2倍的中误差计算，与三等及四等水准测量的闭合差进行比较分析，其计算数据如表1所示.
表1 全站仪对向观测法三角高程极限误差与三、四等水准闭合差的对比表
由表1可知，在垂直角小于30°与测量距离控制在1000m的条件下，采用全站仪进行对向观测，其获得的高差值的精度完全能达到四等水准的闭合差要求；在垂直角小于30°并且
测量距离控制在200m~600m的条件下，采用全站仪进行对向观测，其获得的高差值的精度
完全能达到三等水准的闭合差要求。
5．全站仪对向观测法三角高程在工程实际中的应用
为了论证全站仪对向观测法三角高程的精度可行性，笔者将此方法应用于某高速公路前
期的高程测量控制网测设之中，根据《工程测量规范》（GB50026-2007）中电磁波测距三角
高程观测的技术要求，若按四等高程导线，垂直角观测主要技术要求为仪器精度需要2″级，
往返观测3测回，指标差较差与测回较差小于或等于7″，边长测量主要技术要求为仪器精度
需要10mm级，对向观测高差较差为。
表2 全站仪对向观测法三角高程记录表（往测/直觇）
结论
（1）使用全站仪对向观测法三角高程测量时，在仪器高与棱镜高的量取方面，尽量作
多次精细认真的测量，并取多次测量结果的平均值作为最终的高度值。
往返观测时应以同一
棱镜作为目标为宜，以便有效的规避棱镜高的量取误差。
（2）在垂直角小于30°且测量距离小于1000m范围内，全站仪对向观测法三角高程可
替代四等水准进行高程控制网的建立与测设。
在垂直角小于30°并且测量距离控制在
200m~600m的条件下，全站仪对向观测法三角高程可替代三等水准进行高程控制网的建立与测设。
（3）全站仪对向观测法三角高程的误差随着角度与测量距离的增加而增大，因此若要
获得较高精度的数值，应将测量距离与垂直角控制在一定的范围。
（4）高速公路中使用全站仪进行对向观测时，建议在晴天中午12点至下午2点时间段
内进行施测，以此可确保在进行高程控制网测设或日常的高程传递项目时，都能有较高精度。
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