矿区采用全站仪高程导线代替三_四等水准方法的探讨

第35卷第5期20125测绘与空间地理信息
GEOMATICS ＆SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY
Vol．35，No．5May．，2012
收稿日期：2011－11－15
作者简介：郑佳宾（1964－），男，辽宁锦州人，工程师，本科学历，主要从事控制测量、摄影测量与遥感、地形测量、地籍测量、房产测
量及工程测量等工作。

矿区采用全站仪高程导线代替三、四等水准方法的探讨
郑佳宾
（辽宁省基础测绘院，辽宁锦州121003）
摘
要：介绍了三角高程的原理以及三角高程测量的误差来源，给出了提高测量精度的具体措施，并应用于测绘
的实践当中，希望本文能为测绘工作者提供一定的参考。

关键词：矿区；三角高程；几何水准
中图分类号：P221+
．4文献标识码：B
文章编号：1672－5867（2012）05－0201－02
The Study of Using Total Station Height Traverse Instead of the
3rd and 4th Order Leveling in Mining Area
ZHENG Jia －bin
（Liaoning Basic Surveying and Mapping Institute ，Jinzhou 121003，China ）
Abstract ：This paper introduces the principle of trigonometric leveling and its source of error ，puts forward the method to improve sur-vey accuracy ，and applies it to the production practice．It is hoped that this paper can be a reference to the surveying and mapping personnel．
Key words ：mining area ；trigonometric leveling ；geometric leveling
0引言
矿区的控制网在煤矿的建设和施工中起着十分重要的作用，它分为平面控制网和高程控制网。

高程控制网一般都采用水准测量的方法施测，这对地形起伏不大的矿区是可行的，但对那些地形复杂，特别是处于山区的矿区，施测几何水准就十分困难，如果能够采用高程导线来代替三、四等水准测量，那么将大大提高工作效率和减轻劳动强度。

随着科技的进步，高精度的全站仪在一般的生产单位已相当普及，这就使得使用这种方法成为可能。

下面就讨论一下采用何种作业手段，才能使高程导线的精度达到三、四等水准测量的精度。

高程测量就是测定点与点之间的高差，从而由已知高程点求得另一点的高程。

高程导线就是根据三角高程测量原理测定的，它采用导线的形式联测所求各点的高
程，
其特点是不需要测定点的平面位置，一般采用附合或闭合导线的形式。

1三角高程测量的基本原理
用电磁波测距高程导线时，高差的计算公式为：
ΔH =s ·sin a +
（s ·cos α）2
2R
+i －v －γ（1）
或
ΔH =D ˑtg a +
D 2
2R
+i －v －γ（2）
式中：S 为经过各项改正后的斜距（m ）；D 为经过各项改
正后的平距（m ）；A 为观测垂直角；R 为地球平均曲率半径（m ）；i 为仪器水平轴中心至地面点高度，即仪器高（m ）；v 为觇板标志到地面点的高度，即觇板高（m ）；Y 为地球曲率对高差的影响；D 2
2R 为大气折光对高差的影响。

当测距仪的光轴与观测垂直角视线不平行时，要将所测斜距归算到垂直角方向上。

归算公式为：
S'=s +sin a
（3）e =（v 1－v 2）－（i 1－i 2）
（4）
式中：s ，
a 为观测的斜距和垂直角（m ）；i 1，v 1为经纬仪高和觇板高（m ）；i 2，v 2为测距仪高和棱镜高（m ）；如果使用全站仪观测，则i 1=i 2。

2三角高程测量的误差
影响三角高程测量精度的误差主要有四项。

1）垂直角的测角误差；
2）边长误差；
3）折光系数的误差；
4）仪器高i和觇标高V的测定误差。

现今使用高精度（2ᵡ级以上）全站仪，其测距精度都能达到ʃ2mm+2ppm，如果垂直角施测的误差为15ᵡ（实际上可以更小），边长为3km时，在高差上产生的误差是2cm，因此只要按照规范操作和采取一定措施，施测的斜距精度和垂直角精度都可达到要求；折光系数的误差通过对向观测可以大大消除，同时，通过对向观测还可以减少垂直角施测的误差影响。

通过分析，由上面高差计算公式可知，仪器高各觇标高的测定是否精确，将直接影响到高差的精度。

3仪器高、观标高测定方法
前面讲过高程导线测量的特点就是与平面位置无关，因此，全站仪（经纬仪）并非必需架置在水准点上。

如果仪器架置在水准点附近5m左右的范围内，望远镜视场便可看到直立于水准点标志上的标尺或小钢尺，这样，借助垂直度盘及其水准汽泡，使仪器视准轴与测站水准面平行。

此时，在标尺上的读数即为测站仪器高，换句话说此读数就相当于仪器架置在水准点上时量取的高度。

为了消除垂直度盘指标差的影响，变换操作在盘左、盘右各进行一次照准观测，两次读数取中数即为仪器高。

垂直度盘指标差i对仪器高测量精度影响由上式算出：
Mk=iᵡ
ρᵡ
ˑD（5）
设D=5m I=ʃ15ᵡMk=ʃ0．36mm
这表明，在三等高程测量作业中，如果经纬仪垂直度盘批标差绝对值小于15ᵡ，在水准点5m半径范围内设站，可只用一个度盘测定仪器高。

4提高精度的措施
1）全站仪及其三联脚架装置有利于提高高程导线的测量精度。

因为，在同一个测站上脚架、基座可以稳固不动（整平经纬仪时，基座脚螺丝活动范围很小，对仪器高的影响不大）仪器高、棱镜高、标志中心高三者之间差值固定，只要测量其中一个值就可推求另外两个值，现在使用的全站仪的仪器中心和棱镜中心是相等的。

当采用三联脚架观测时，正站的砚标高和反站的仪器高是相等的。

2）施测高程导线时最好采用直反砚观测的方法。

3）如果经纬仪必需架置在水准点标志中心位置上，那么，可在测定一个临时点之后，同法处理。

5结束语
我们采用上述方法在某矿区施测三等高程导线30km，测段25条，往返高差不符值和每公里偶然中误差等各项精度指标，都达到三等水准精度要求，成果资料通过甲方检查验收并得到较高评价。

以前在施测高程导线时，人们一直是把全站仪等测量仪器架置在水准点中心标志上，仪器高各觇标高的测定采用斜距法，难以提高精度。

有些测量队和科研单位为提高仪器高和觇标高的测定精度，花高价制作专用的觇板和测杆尺，使用起来既不方便，也比较笨重，有时还达不到理想效果。

这里叙述的作业方法，严密而易于操作，但规范中没有类似表述。

写此文章的目的是想说明这种方法的合理性，能提高高程导线的测量精度，并希望能在地形复杂地区的高程测量工作中推广使用，提高工作效率和减轻劳动强度。

参考文献：
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社，2009．
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［3］顾孝烈，鲍峰，程效军．测量学［M］．上海：同济大学出版社，2006．
［编辑：吴迪］
（上接第200页）
7结束语
随着航测技术的不断发展，将为从事航测生产的工作人员提供更多先进的技术手段，为圆满完成任务提供更有力的技术保障。

参考文献：
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［编辑：宋丽茹］
202测绘与空间地理信息2012年。