王金花

（山西省漳澤水庫管理局，山西 長治 046021）

式中：hOA——經(jīng)氣象、加常數(shù)和乘常數(shù)改正計算后，測站O點與鏡站A點間的高差，m；

SA——經(jīng)改正后的測站O點與鏡站A點間斜距，m；

ZA——測距時的天頂距，°；

在工程建設中，高程測量一般采用水準儀水準測量法，它具有精度較高、操作簡單的優(yōu)勢，但由于這種方法外業(yè)工作量大、作業(yè)速度慢，特別是在高差較大且測程較短的區(qū)域進行作業(yè)，工作效率很低。而全站儀三角高程測量法的優(yōu)缺點正好與水準測量法互補，在精度要求較低的情況下，采用全站儀三角高程測量法可大大提高工作效率。

隨著全站儀的普及，全站儀三角高程測量方法被廣泛應用，在實際操作中通常是將全站儀先架設在已知高程點上，直接測量未知點或轉(zhuǎn)站高程傳遞測量。對轉(zhuǎn)站高程傳遞測量，若測量線路比較長，轉(zhuǎn)站數(shù)量比較多，比如導線三角高程測量，必須得量取各測站儀器高及各鏡站棱鏡高，測站越多由此產(chǎn)生的量取誤差就積累越大，隨之精度也大大降低。

經(jīng)過長期實踐，采用全站儀隔點自由設站的三角高程測量方法，設站自由方便，作業(yè)速度快；又不需要量取測站儀器高和中間鏡站棱鏡高而減少量取誤差的積累，可進一步提高測量精度。

1 全站儀已知高程點設站法的三角高程測量

在O點設站，觀測A點，兩點間的高差計算見公式（1）：

I——測距時的儀器高，m；

VA——測距時鏡站A點的棱鏡高，m；

K——大氣折光系數(shù)，在0.08～0.14之間或?qū)崪y確定，由于同一測站觀測區(qū)域范圍較小，可認為是在相近條件下進行觀測，

則

取K=KA=KB；

R——測區(qū)地球曲率半徑或取平均曲率半徑6369000 m。

由上可見，已知高程點設站的光電測距三角高程測量（單向三角高程測量）的方法，有以下特點：

若要測量待測點A的高程，全站儀必須架設在已知高程點O上；必須量取各測站儀器高和各鏡站棱鏡高，增加了測量誤差；若O點與A點間距離較遠，為減小兩點間高差的誤差，需對向觀測取其平均值，設站麻煩。

2 全站儀隔點自由設站法的三角高程測量

2.1 高差計算公式

觀測后視A點與前視B點間高差，在A點與B點中間的O點設站，由公式（1）推得A點與B點兩點間的高差為公式（2）：

式中字母含義同式（1）。

2.2 高差中誤差估算

根據(jù)《水電水利工程施工測量規(guī)范》（DL/T 5173-2012）附錄G，“光電測距三角高程精度估算公式”，由（2）式推得高差中誤差為式（3）：

mh=

式中：mh——高差中誤差，m；

ms——光電測距邊邊長中誤差，m；

mZ——天頂距測角中誤差，″；

mK——大氣折光系統(tǒng)測量誤差；

mV——棱鏡高測定中誤差，m；

ρ——常數(shù)，206265″；

DA、DB——分別為經(jīng)改正后的測站O點至鏡站A

點和鏡站B點的水平距離，m；

由于測站設于前后視B、A點的中間，可近視認為mSA=mSB=mS，mZA=mZB=mZ，mVA=mVB=mV，其它字符同式（1）。

3 隧洞工程實測

3.1 實測成果

某水利工程北干1號隧洞，位于山西省西北部，穿過黃河與海河兩大水系的分水嶺，終點位于中溝灣，隧洞全長43.696 km，均為無壓隧洞。其中A至B段分水嶺18.369 km，由于工程地質(zhì)條件極為復雜，存在土洞、地下水、溶洞等相關(guān)地質(zhì)問題。根據(jù)不同地段的地質(zhì)條件和問題，設計支洞與主洞布置方式，采用人工鉆爆法施工。剩余B至C段25.327 km，圍巖主要為灰?guī)r和白云巖，且隧洞線路為直線布置形式，即隧洞開挖采用全斷面隧洞掘進機（TBM）掘進，由于掘進機施工強度高、進度快，測量中經(jīng)常對洞軸線與洞底高程進行復測，測量次數(shù)很高，以提高貫通精確度，因此測量工作顯得尤為重要，工作量也就隨之加大。

已知洞外國家二等水準點BD16和二等加密點DLX，本次是施工期第三次校測兩點高差，采用全站儀隔點自由設站三角高程測量法,全站儀采用徠卡TC 1800，標稱精度1″、1+1.5×10-6D(mm)，已將實際氣象參數(shù)輸入儀器中進行距離自動改正，施測2個測回，測量成果見表1。

從表中可以看出，由測距誤差ms引起的高差誤差mhS=±0.03 mm；由天頂距誤差mZ引起的高差誤差mhZ=±4.99 mm；由大氣折光系數(shù)測定誤差mK引起的高差誤差mhK=±0.01mm；由棱鏡高量取誤差mV引起的高差誤差mhK=±2.00 mm；高差中誤差mh=±5.38 mm。

表1 高程中誤差計算表

3.2 成果分析

天頂距誤差對高差的影響最大，可通過增加天頂距觀測測回數(shù)來提高其精度；大氣折光系數(shù)測定誤差對高差的影響近視抵消，設站時盡可能通過前后視初測距離調(diào)整儀器位置，使前后視平距近視相等；棱鏡高量取誤差對高差的影響也小，是因為該方法若測站數(shù)量較少且可一氣呵成僅需量取始末端鏡站棱鏡高即可。

按照“每公里高差中誤差”這一水準測量的精度評定指標來考慮，取2倍每公里高差中誤差作為極限誤差，即2×（±5.38 mm）= ±10.76 mm，該成果可滿足三等水準測量的精度要求（即，測量高差與理論高差之差0.009 m；

由于本次作業(yè)測段距離較短，認為垂線偏差均勻變化，沒有考慮垂線偏差對高程測量的影響。

3.3 操作要求

確保其測量精度，除上述的措施之外，有以下幾點雖然是常規(guī)性操作要求，但在實際作業(yè)中往往容易被僥幸忽視，應加以注意：

施測前需校準全站儀各項誤差指標(補償器橫縱向指標差、豎直角指標差、水平照準誤差、橫軸傾斜誤差等)，以及調(diào)?；?、水準器、三腳架等；

選擇觀測條件好的時候作業(yè)，如選擇不受太陽強光影響而致使視線晃動不清晰的陰天或早晨或傍晚進行觀測；

測量的斜距要進行大氣改正，作業(yè)時盡可能將溫度、濕度、大氣壓等實測值輸入全站儀中進行自動改正，或者可在內(nèi)業(yè)計算時加以改正，但要注意改正時最好選擇所用全站儀的專用改正公式進行改正計算。

測量人員的知識、經(jīng)驗要豐富，能領(lǐng)會工程的特點和誤差產(chǎn)生源，做到從根本上控制；測量輔助人員也應具備相應的測量能力，做到準確規(guī)范，熟練、認真、細心，嚴格按照相關(guān)測量規(guī)范要求作業(yè)。

及時進行測量資料的整理，便于查閱和參考等，也可減少測量中的一些基礎(chǔ)工作。

4 結(jié)語

全站儀隔點自由設站的三角高程測量法，可減少野外工作強度、提高作業(yè)速度、縮短工作時間等，操作簡易靈活，實用性強。由于在測量過程中全站儀標稱精度直接影響到三角高程測量精度，所以要根據(jù)精度要求選擇相應精度的全站儀，盡量減小儀器的原因產(chǎn)生的偶然誤差等，導致重新測量，同時盡可能通過提高測量人員的水平、經(jīng)驗及相應操作措施來提高測量精度。