全站仪悬高测量在高度检测中的应用

【摘要】综述了全站仪悬高测量原理及在特殊情况下全站仪悬高测量方法,总结了在实际应测量中经常遇到的问题及解决措施。

【关键词】全站仪;悬高;测量;检测

引言

工程勘测中,悬高测量是全站仪应用较多的特殊功能之一,全站型电子速测仪(简称全站仪)集光电测距仪、电子经纬仪和微处理机于一体,不仅能同时自动测角、测距,而且精度高、速度快,尤其是它提供的一些特殊测量功能如对边测量(RDM)、悬高测量(REM)、三维导线测量、放样测量等,给测量工作带来了极大的方便。

1 测量原理

悬高测量:是测定某些不能达到的被测点时,可以先直接瞄准其下方的投影上的棱镜,测量平距,然后瞄准悬高点,测量出高差。

1.1 传统悬高测量原理

利用全站仪进行悬高测量的原理很简单。所谓悬高测量,就是测定空中某点距离某个水平面(通常为下面的地面)的高度。首先把反射棱镜设立在欲测目标点B的天底B'点(即过目标点B的铅垂线与地面的交点),输入反射棱镜高V;然后照准反射棱镜,测得水平距离D;再转动望远镜照准目标点B,便能实时显示出目标点B至地面的高度H。其大小由全站仪自身内存的计算程序计算而得:式中,D 为全站仪至反射棱镜的平距;a1和a2分别为反射棱镜和目标点的竖直角。

应当注意的问题是,要利用悬高测量功能测出目标点的正确高度,必须将反射棱镜恰好安置在被测目标点的正下方的投影点,否则测出的结果将是不正确的【1】。假如棱镜没有准确立在悬高点B正下方的点B'而是立在了地面上的C'点,则水平距离为D',而不是D,则测出的高度为

则C点到其铅垂线下地面的高度CC'的距离,不等于BB'的正确距离。在实际工作中测悬空点的高度时,应先投点再进行悬高测量,尤其是目标点离地面较高的情况。

1.2 特殊情况的悬高测量

要想利用悬高测量功能测出目标点的正确高度,必须将反射棱镜恰好安置在被测目标点的投影点上,否则将无法准确的测出结果。

(1)偏置法

当测量点不能直接放棱镜或者不能直接照准目标点,就应该通过设置偏置值的方法间接的测量出悬高点投影点坐标再根据悬高测量原理测出悬高点的高度,如图2所示。

在A点架设仪器,由于不能直接在B点放置棱镜,所以在C点放置棱镜,然后在全站仪设偏值菜单里按要求输入横向分量s,垂直分量可以使仪器照准建筑物底部保持垂直微动不变,让棱镜与建筑物底部保持在同一水平面上将棱镜高输入0使用实时测量后,再将镜头转回到建筑物底部,再照准D点,就可以测量出DB之间的距离。但在使用是应注意偏量数值的正负号【2】。

该方法的优点是可以方便直接的测算出悬高点的坐标其精度主要决定于C点相对B点分量的精度。在实际应用中如果对精度要求不高时使用较方便。

(2)公式法

实际工作中,如果即在投影处无法安置反射棱镜(如悬空线路跨水塘)。又无法知道测量点相对于投影点的分量时可以使用公式法,如图3所示。

欲测定悬高点的高度,可在远离目标的A点处安置全站仪,在AC方向线上适当位置B点安置反射棱镜,观测A、B两点间的平距DAB和高差hAB;同时转动望远镜观测至塔顶C点的竖直角a1。然后再将反射棱镜立于塔基D点,测定A、D两点间的高差hAD。接着将仪器安置于B点,观测至塔顶C的竖直角 ,即可求得目标高度H= H1+H2。

2 悬高测量实际经常遇到的情况及解决措施

实际的测量工作中,经常会遇到已知高程点和悬高点不通视;悬高点的铅垂投影点无法设置棱镜,可能铅垂投影点投影在水中或者无法直接观测到悬高点的铅垂投影点。实际应用中经常遇到以下情况:

2.1 在已知点无法设置测站,但棱镜可以置于悬高点在地面的铅垂投影点(即天底点)处【3】。

针对第一种情况,如下图,测量悬高点的高程和悬高方法已知c点的高程,同时要测量悬高点E的悬高和高程。由于c, 两点不通视,我们无法把仪器设置在C点直接观测悬高点E,测出悬高点E的悬高和高程。这种情况,可以将仪器设置在同时能够看到悬高点E和已知高程点c的A点,量取c点的棱镜高 ,观测 点到c点的斜距SAC及观测c点的棱镜的竖直角, 点与悬高点E的观测方法,参照传统的悬高测量原理。即可求出悬高和悬高点E的高程。

2.2 在已知点可以设置测站,但棱镜无法置于悬高点在地面的铅垂投影点(即天底点)处;

如图5所示,已知A点的高程,将仪器设置在点A上,沿铅垂线改变仪器的高度,并且在不同的高度上观测悬高点的竖直角,从而使仪器点B,E和悬高点D在同一铅垂面内构成交会三角形。根据仪器高度改变的铅垂距离和观测的竖直角可以求得一个仪器点与悬高点之间的斜距,再由斜距计算测站与悬高点的平距;同时,在视线BD的投影线之间选择一点C,C点最好选在悬高的起算面上(如水面水涯线点、建筑物±O点),设置棱镜,量取棱镜和测站点A至立标点C之间水平距离,照准棱镜F测竖直角,可求得仪器点曰和棱镜点F之间的高差,由此可计算出悬高点口的悬高h和悬高点D的高程。然后保持仪器对中点A不变,将仪器高度由B点沿铅垂线升高至E点升高的距离为L,接着再次照准D点第二次测得悬高点的竖直角为a2。显然,A、B、C、D、E和F在同一竖直平面内,则悬高为:

3 结语

全站仪的普及使用,的确给测量工作带来极大的方便。但在实际工作中,对全站仪提供的一些功能不能盲目地使用,否则不会得到正确的结果。同时,要结合具体工作实例,有针对性的进行全站仪的使用,对实际发生的问题进行具体的解决,才能不断地对全站仪的功能进行开发,更好地发挥全站仪的先进功能。