一种全站仪高精度三角高程测量方法与流程

本发明涉及一种高程控制测量方法，更具体的说，是涉及一种全站仪高精度三角高程测量方法。

背景技术：

传统的高程控制测量都采用几何水准测量，水准测量的仪器设备简单，精度很高，一直是高程控制测量的主要方法，普通DS3精度的水准仪可用于三、四等水准控制测量，三等以上的水准控制测量都采用精密水准仪，如DS1与DS05与其配套的铟钢尺，也可采用数字水准仪及其配套的条码水准尺进行测量。

对于地形变化大的高山、丘陵地区，普通水准测量速度慢、效率低，随着高差越大转站越多，精度下降。全站仪三角高程测量是高程测量的另一种方法，测量速度快、效率高。特别在地形高形大的高山地区，水准测量受尺长限制，转点多速度更慢，精度也无法保证。对于悬崖陡坡水准测量甚至不可能进行。而全站仪三角高程测量的精度影响因素比几何水准多，除了测距、竖角、仪器高、目标高的测量误差外还受地球曲率、大气折光的影响，通常将这两项因素合称为球气差。因而全站仪三角高程测量的精度低于普通水准测量的精度，一般只能达到四等以下的水准测量精度标准。当然采取一定的措施观测，如缩短视距，让测点的竖角小于10度也可以达到四等水准测量的精度，但很难保证精度达到三等水准测量的精度要求。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，而提供一种全站仪高精度三角高程测量方法。

本发明的一种全站仪高精度三角高程测量方法，所述测量方法包括如下步骤：全站仪架设于A点，测得B点反射棱镜斜距S，竖角a，A点仪器高i，目标高v，大气折光差k1，地球曲率影响k2，AB两点的平距D＝S×cos(a)，则AB两点高差h=S×tan(a)+C×S²+i-v，其中C是地球曲率与大气折光的共同影响，称为球气差，其中D是AB之间的平距，R是AB之间地球平均半径，取6371km计算，球气差是变化的量，不同地区不同的时刻其K值不一样，多数在0.14~0.20之间；

安装全站仪上的双向测距棱镜，在双向同时测距中一对全站仪既是测站又是对方的目标点，安装时将全站仪上自带的提把取下，安装专用的提把，有中心孔可固定棱镜，使全站仪可作测站的同时也作目标对方的反射棱镜观测点；

全站仪强制对中的固定高脚架，中间有固定长度的对中杆，使用仪器高和目标高固定，减少量取仪器高与目标高的误差，杆的长度固定，可根据需要选择1.2m、1.5m、1.8m，对中脚架可沿对中杆上下滑动并可用侧边螺丝固定，标的顶上圆盘中心螺丝可固定仪器，对中杆带圆气泡便于整平圆盘，全站仪架设固定后再精平；

对向测量方法，在A、B两点同时架设全站仪同时测对方的棱镜并计算A、B两点之间的高差，从A到B与从B到A点测量的高差取平均消除A、B球气差的影响，然后B点仪器不动，A点仪器搬到C点，测量B、C之间的高差，再C点不动，B点仪器搬下一站。

所述全站仪的型号相同，参数设置相同。

本发明的有益效果是：（1）提高全站仪三角高程测量的精度，对观测方法与设备进行了改变，使全站仪三角高程测量的精度达到三等及三等以上的水准测量精度。（2）测站点与目标点同时进行观测，测站既是目标，目标也是测站，进行双向同时测量，仪器高与目标高固定不需要量测。

附图说明

图1为本发明的全站仪三角高程测量的原理；

图2为本发明全站仪上的双向测距棱镜的结构示意图；

图3为本发明的全站仪强制对中的固定高脚架的结构示意图；

图4为本发明的对向观测方法图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于实施例。

本发明的一种全站仪高精度三角高程测量方法；所述测量方法包括如下步骤：

附图1是全站仪三角高程测量的原理，全站仪架设于A点，测得B点反射棱镜斜距S，竖角a，A点仪器高i，目标高v，大气折光差k1，地球曲率影响k2，AB两点的平距D＝S×cos(a)，则AB两点高差h=S×tan(a)+C×S²+i-v，其中C是地球曲率与大气折光的共同影响，称为球气差，D是AB之间的平距，R是AB之间地球平均半径，可取6371km计算，球气差是变化的量，不同地区不同的时刻其K值不一样，多数在0.14~0.20之间；

附图2是安装在全站仪上的双向测距棱镜，在双向同时测距中一对全站仪既是测站又是对方的目标点，安装时将全站仪上自带的提把取下，安装这种专用的提把，有中心孔可固定棱镜，使全站仪可作测站的同时也作目标对方的反射棱镜观测点；测站点与目标点同时进行观测，测站既是目标，目标也是测站，进行双向同时测量，仪器高与目标高固定不需要量测；不同的仪器提把不同，提把的制作也需要针对特定的仪器，以保证棱镜中心加仪器主机部分到固定杆脚架顶的高差相同以保证不同仪器的目标高相同。

附图3是全站仪强制对中的固定高脚架，中间有固定长度的对中杆，使用仪器高和目标高固定，减少量取仪器高与目标高的误差，杆的长度固定，可根据需要选择1.2m、1.5m、1.8m，对中脚架可沿对中杆上下滑动并可用侧边螺丝固定，标的顶上圆盘中心螺丝可固定仪器，对中杆带圆气泡便于整平圆盘，全站仪架设固定后再精平；采用专用的固定杆脚架确保仪器高与目标高固定；

附图4是对向观测方法，在A、B两点同时架设全站仪同时测对方的棱镜并计算A、B两点之间的高差，从A到B与从B到A点测量的高差取平均消除A、B球气差的影响，然后B点仪器不动，A点仪器搬到C点，测量B、C之间的高差，再C点不动，B点仪器搬下一站，注意偶数站符合到水准点目的是消除两仪器高不一样引起的测量误差。

为了减少量取仪器高及目标高的误差，本发明采用固定高的对中脚架，为了消除球气差的影响，采用双向测量并取平均值，为了使两对向测量的仪器参数相同，两台仪器选同一型号，如果A点的仪器是徕卡TS06－2，则B点也应该是TS06－2，使两台仪器高与目标高一样减少量仪器与目标高的误差。观测方法是测站点与目标点架设同型号和同种精度全站仪，全站仪上固定棱镜，架设于专用的强制对中杆脚架上，利用对讲机联系，同时进行观测两点的距离、竖角与高差，为了提高精度，作三等水准控制点需要观测6测回，做二等需要10测回，同时目标点竖角应小于10º，作三等目标点不大于500m，作二等不大于300m。一站观测后目标点第二站点不动，原来的测站点搬第三站再作对向观测，注意太阳出山与下山时的K值变化大，应避免这时进行观测，一般上午10时后到下午14时的K值变化小，这时适合进行观测，为了减少两仪器不同引起的误差，偶数站符合到水准控制点。

本发明采用全站仪三角高程测量代替几何水准测量速度快、效率高，特别适用于高差大的山区。但全站仪三角高程测量比几何水准测量多了球气差的影响，因而测量精度低于几何水准测量，本发明采用一定的措施和观测方法减少这两项误差，使得全站仪三角高程测量精度大大提高，可以达到三等水准测量及以上的精度，可代替三等及二等的几何水准控制测量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。