摘要：本文應(yīng)用全站儀三角高程測量原理，對跨河水準(zhǔn)的可行性、精度及主要誤差進(jìn)行分析、探索，從理論上論證了在一定條件下，用三角高程測量取代跨河水準(zhǔn)測量，不僅能保證精度，而且可提高測量工作效率。
　　關(guān)鍵詞：全站儀，三角高程測量，跨河水準(zhǔn)，精度
　　0引言
　　隨著國家對基礎(chǔ)建設(shè)的投入，我國高等級(jí)公路、橋梁建設(shè)進(jìn)入飛速發(fā)展的時(shí)期，各種跨越大江、大河甚至大海的橋梁越來越多，這就使得跨河水準(zhǔn)測量的應(yīng)用越來越普通。傳統(tǒng)的跨河水準(zhǔn)測量方多是利用高精度的水準(zhǔn)測量儀配合特制的覘標(biāo)來實(shí)現(xiàn)，施工中不僅對測量條件要求極其嚴(yán)格，測量程序也較為繁瑣，而且施工單位也很少配備這種使用率極低的昂貴儀器。此外也有利用最新的GPS技術(shù)來實(shí)現(xiàn)跨河水準(zhǔn)測量，但其精度和可靠性仍有待進(jìn)一步研究，且昂貴的GPS接收機(jī)也在一定程度上限制了它的應(yīng)用。高精度全站儀的普及讓跨河水準(zhǔn)測量成為現(xiàn)實(shí)，本文就此作詳細(xì)介紹。
　　1 理論分析
　　如圖1所示為跨河水準(zhǔn)示意圖，圖中C1、C2為右岸兩點(diǎn)，D1、D2為左岸兩點(diǎn)，C1、C2、D1、D2組成一近似矩形，且C1、C2跨離約為10~15m，C1、D1根據(jù)河道寬度一般為600~800m，根據(jù)高程測量定權(quán)原理，由于C1D1、C1D2、C2D1、C2D2之間距離大至相等，因觀測值的權(quán)與距離成反比，故可以為它們之間的高差觀測值的權(quán)相等。
　　測量儀器：萊卡TC2003全站儀，標(biāo)稱精度測角0.5´´，測距精度1+1ppm，該儀器在一個(gè)月前經(jīng)專門檢測機(jī)構(gòu)檢測合格，檢測證書上數(shù)據(jù)顯示其實(shí)際精度為測角0.37´´，測距精度1+1ppm，均小于標(biāo)稱誤碼差。蘇一光DSZ2水準(zhǔn)儀一臺(tái)，標(biāo)稱精度為每公里高差測量中誤差為0.7mm，加測微器為0.5mm，配銦鋼標(biāo)尺。
　　測量方法：在D1上架TC2003全站儀，分別照準(zhǔn)C1、C2、D2得一測量回觀測高差值。根據(jù)三角高程測量原理，設(shè)S為測量斜距，i為儀器高，l為目標(biāo)高，則得：
　　
　　                     
　　
　　
　　             
　　由于在同一測站點(diǎn)上HD1、iD1(儀高)均一致，可相互抵消，所以利用以上三點(diǎn)的高程，可求得C1D2、C2D2兩點(diǎn)間的高差：

                    
　　為了能消除不同目標(biāo)高對觀測高差的影響，我們使用同一型號(hào)的棱鏡及覘標(biāo)直接放在相同型號(hào)的對中桿上，并將各對中標(biāo)編號(hào)，如圖2所示：
　　                       
　　
　　                                                                             圖2各測站點(diǎn)與對路桿位置圖
　　當(dāng)測站及對中桿位按上圖所示布置時(shí)，則在往測時(shí)目標(biāo)高對觀測高差的影響為Δl=l1-l2，而在返則時(shí)對高差的影響為Δl=l2-l1，通過對向觀測使影響相互抵消，這樣精度評定時(shí)就不用考慮目標(biāo)高量測誤差對高差測量誤差的影響，從而提高三角高程測量的精度。
　　所以，三角高程測量公式就變成：

                   
　　從上式可看出三角高程測量能否滿足水準(zhǔn)精度要求關(guān)鍵在于距離S同豎角δ的精度；設(shè)F=S×sinδ，則dF=sinδ×dS+S×COSδdδ×1/ρ,其中ρ=206265，所以為提高跨河水準(zhǔn)三角高程測量精度，首先必須提高測距精度，采用高精度的萊卡全站儀TC2003，標(biāo)稱測角精度0.5´´，測距精度1+1ppm；其次在跨河水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，過河聯(lián)測點(diǎn)間的高差不應(yīng)太大，否則造成垂直角δ過大，使測角誤差增大，從而影響高差測量的精度。所以現(xiàn)場選點(diǎn)時(shí)可先用全站儀選擇高程大致相等的四點(diǎn)，這樣各點(diǎn)間的δ由于相差較小（≤5º），因此前面一項(xiàng)sinδ×dS影響基本可以忽略；而對后面一項(xiàng)S×COSδdδ×1/ρ，為減小測角中誤差mδ的大小，應(yīng)適當(dāng)增加角度測量的測回?cái)?shù)，實(shí)際≤5º觀測中選擇測角4~6測回，從而保證測角中誤差小于0.5´´，這樣后一項(xiàng)的精度基本可控制在1.3mm，從而可達(dá)到一等水準(zhǔn)1.8SQRT(L)=1.39mm要求，因此理論上三角高程測量代替跨河水準(zhǔn)測量是可行的，只要觀測條件合適，甚至可以達(dá)到一等水準(zhǔn)的精度。
　　2 三角高程測量平差精度分析
　　由于C1C2、D1D2距離較近，且位于河岸同一側(cè)，利用DSZ2+測微器多次觀測直接測量求平均值測量其高差，并把此高差作為已知數(shù)據(jù)對三角高程測量進(jìn)行平差計(jì)算并分析其精度。
　　利用TC2003全站儀實(shí)測各點(diǎn)間高差如下表：

             
　　　利用DSZ2+測微器測得hC1C2=-0.1132m，hD1D2=--0.1118m，按AV+W=0組成條件方程式如下：

                          
　　其中誤差為m0=±SQRT（VTPV/r）=±0.78mm,也可達(dá)到一等水準(zhǔn)±1.8SQRT(L)=1.39mm精度要求。
　　3 水準(zhǔn)測量復(fù)核及檢查
　　為了重新復(fù)核本次三角高程測量的成果，特重新布設(shè)一條新水準(zhǔn)線路，利用DSZ2+測微器按一等水準(zhǔn)測量規(guī)范要求進(jìn)行復(fù)測，為繞過河流，該水準(zhǔn)線路全長達(dá)11KM，主要沿水泥混凝土路面布設(shè)，此線路共設(shè)置了11個(gè)測段，每個(gè)測段距離平均為1KM左右，各測量均進(jìn)行往返測量，待往返測量允許誤差均滿足測量規(guī)范±1.8SQRT(L)mm后再進(jìn)行平均，取其平均值作為高差中數(shù)，各段高差中數(shù)累加得出該次水準(zhǔn)測量兩跨河水準(zhǔn)點(diǎn)間高差，本次測量結(jié)果再跨河水準(zhǔn)點(diǎn)C1、D1間高差為hC1D1=0.20798mm，與三角高程平差后測量數(shù)據(jù)hC1D1=0.2079mm相差僅為0.08mm。但與三角高程高程測量相比，此次水準(zhǔn)測量總共用時(shí)一個(gè)星期，測量時(shí)轉(zhuǎn)點(diǎn)多，費(fèi)時(shí)，工作量大，工程進(jìn)度慢，工作效率低。
　　4 結(jié)論
　　從以上三角高程及水準(zhǔn)高程兩種測量方法的數(shù)據(jù)可知，在一定條件利用三角高程測量代替跨河水準(zhǔn)測量在理論上可行的，三角高程測量可以大大的減少測量人員的工作量，提高測量的工作效率。但三角高程測量由于受地形及作業(yè)環(huán)境的影響較大，因此為了保證其測量精度，達(dá)到水準(zhǔn)測量的精度，在測量實(shí)施時(shí)必須采取以下有效的措施：
　　1）、進(jìn)行測量前，必須對所使用的測量儀器進(jìn)行檢查和校正；
　　2）用全站儀選擇的跨河點(diǎn)間的高差應(yīng)相差較小（使得豎角δ≤5º），這樣不僅可以減少豎角的測量誤差，使得第一項(xiàng)目誤差S×COSδdδ×1/ρ減小，而且還可以使測邊誤差sinδ×dS足夠小，以至可以忽略不計(jì)；
　　3）由于豎角觀測誤差是三角高程測量的主要誤差來源，所以測量時(shí)適當(dāng)增加測角和測邊的測回?cái)?shù)，并盡量挑選合適的觀測時(shí)段，以提高測量精度；
　　4）三角高程測量時(shí)盡量保證棱鏡目標(biāo)高一致，從而使棱鏡高的量測誤差對高差測量的影響可忽略不計(jì)。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]孔祥元，梅是義，控制測量學(xué).武漢：武漢測繪科技大學(xué)出版社，2000.
　　[2]鄭漢球，電磁波測距三角高程測量.北京：地質(zhì)出版社，1993.
　　[3]武漢測繪科技大學(xué)《測量學(xué)》編寫組.測量學(xué).北京：測繪出版社，1996.