徠卡機(jī)器人全站儀助力三等水準(zhǔn)測量
一、前言
目前高程測量方法一般分為幾何水準(zhǔn)測量、GPS水準(zhǔn)測量和三角高程測量三大類。采用傳統(tǒng)水準(zhǔn)的方法測定點(diǎn)與點(diǎn)之間的高差,所得到的地面點(diǎn)高程精度較高,普遍用于建立國家高程控制點(diǎn)及測定高等級地形控制點(diǎn)的高程。對于地面高低起伏較大的地區(qū),采用這種方法測定地面點(diǎn)的高程進(jìn)程緩慢,有時(shí)甚至非常困難。
精密三角高程測量在丘陵地、山地、高山地區(qū)相比常規(guī)水準(zhǔn)測量,因架站少、架站自由、靈活、快速,不需要量測儀器、棱鏡高,傳遞高程優(yōu)勢顯著,能大大降低外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度,但受限于全站儀的硬件性能,此前一直未能在生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用;徠卡測量機(jī)器人的出現(xiàn),打破了三角高程測量不能代替高精度水準(zhǔn)測量的束縛,徠卡自動(dòng)全站儀多測回自動(dòng)觀測、自動(dòng)識別限差,給野外測量帶來很大的便利,尤其夜間觀測成果更佳。
二、精密三角高程測量技術(shù)的可行性研究
作業(yè)流程:
檢測棱鏡互差,并檢核棱鏡的加裝是否符合要求,同時(shí)還要對全站儀進(jìn)行組合檢校;
在起點(diǎn)布設(shè)棱鏡桿,在距離起點(diǎn)較近的一點(diǎn)(轉(zhuǎn)點(diǎn)1),布設(shè)主站;
主站在轉(zhuǎn)點(diǎn)1依次觀測棱鏡桿低棱鏡(①)和棱鏡桿高棱鏡(②);
主站不動(dòng),在轉(zhuǎn)點(diǎn)2架設(shè)輔站。依次進(jìn)行如下觀測:后測站觀測低棱鏡(③)、前測站觀測低棱鏡(④)、前測站觀測高棱鏡(⑤)、后測站觀測高棱鏡(⑥);
主站換站至轉(zhuǎn)點(diǎn)3,輔站不動(dòng)。依次進(jìn)行如下觀測:后測站觀測低棱鏡(⑦)、前測站觀測低棱鏡(⑧)、前測站觀測高棱鏡(⑨)、后測站觀測高棱鏡(⑩);
輔站換站,依次循環(huán)進(jìn)行高程的傳遞至接近末點(diǎn)處;
在最后的轉(zhuǎn)站,主站依次觀測末點(diǎn)高低棱鏡。
數(shù)據(jù)模型:
限差
三、項(xiàng)目驗(yàn)證
為了驗(yàn)證精密三角高程測量的精度, 內(nèi)蒙古自治區(qū)測繪院使用徠卡TCRA1201全站儀、徠卡TS30全站儀及徠卡TS60全站儀等檢測了很多段用數(shù)字電子水準(zhǔn)儀測得二等水準(zhǔn)路線。其結(jié)果如表所示, 精密三角高程測量是完全可以達(dá)到二等水準(zhǔn)測量的要求。
四、經(jīng)驗(yàn)積累、廣泛應(yīng)用
自2010年5月以來,內(nèi)蒙古自治區(qū)測繪院在呼和浩特、包頭、鄂爾多斯、巴彥淖爾市、烏蘭察布市、赤峰市已成功的使用徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程測量代替二等水準(zhǔn)測量1700多千米;在烏蘭察布市、呼倫貝爾市、興安盟、赤峰市等地方成功的使用徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程測量代替三等水準(zhǔn)測量4000多千米。
經(jīng)過數(shù)年的研究,不同時(shí)間,不同區(qū)域,所測得的數(shù)據(jù)基本都能滿足國家二等水準(zhǔn)測量規(guī)范的要求。徠卡自動(dòng)全站儀搭配三角高程測量軟件、計(jì)算軟件和正確的測量方法,達(dá)到了目的和效果。同時(shí)我們也積累了諸多的外業(yè)經(jīng)驗(yàn):
盡可能使用無伸縮腳架觀測,測段起、末水準(zhǔn)點(diǎn)上,對中桿要放穩(wěn),保持高度不。
對向觀測時(shí),如一站觀測時(shí)間過長,應(yīng)重測對向觀測。
白天平均氣溫超過26℃時(shí),在保障安全的作業(yè)前提下,最好在夜間作業(yè),提前踏勘、選定觀測路線和測站點(diǎn),更能顯著提高作業(yè)效率。
白天作業(yè)視線長度不宜超過800米,經(jīng)過大量測量數(shù)據(jù)證明500米左右為最佳觀測距離。
白天作業(yè)時(shí)間遵照水準(zhǔn)測量規(guī)范上的要求,由于在陽光直射和地面溫度較高,熱氣浪大時(shí)大氣折光影響較大。
自動(dòng)照準(zhǔn)觀測,視場內(nèi)不能有遮擋物在棱鏡前。
視線不能通過煙火上空,觀測目標(biāo)背后不能有大面積反光地物(蔬菜大棚),大面積水域。
在ATR自動(dòng)照準(zhǔn)時(shí)盡量避免陽光直射,由于正對太陽時(shí),在自動(dòng)照準(zhǔn)光路中會有噪聲,從而影響自動(dòng)照準(zhǔn)的精度。
五、總結(jié)
傳統(tǒng)二、三等水準(zhǔn)在山地、高山的測量中,需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力,且效率極低。以傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量為例,在山地連測二、三等水準(zhǔn),單程連續(xù)觀測前后視距5-10米,一站一站連測,一個(gè)組一天連測3-5公里左右,依據(jù)財(cái)政部、國家測繪局2009 年頒布的《測繪生產(chǎn)成本費(fèi)用定額》計(jì)算,100個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)需要聯(lián)測1000千米。若對這些點(diǎn)進(jìn)行二等水準(zhǔn)觀測,100個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)觀測的費(fèi)用為207萬元,一個(gè)組5人需要400天完成。而同樣任務(wù)利用徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程聯(lián)測二等水準(zhǔn),一個(gè)組一天聯(lián)測8-10公里左右,200天以內(nèi)就可以完成1000千米的水準(zhǔn)測量,節(jié)省大量的人力、物力。應(yīng)用徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程代替二、三等水準(zhǔn)測量在困難地區(qū)聯(lián)測,可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程測量具有傳遞高程靈活、方便、受地形條件限制較少等優(yōu)點(diǎn),徠卡測量機(jī)器人超高的測角測距精度,為精密三角高程測量提供了硬件保障,目前徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程測量在大地測量、工程測量中得到了廣泛的應(yīng)用。
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