浅谈影响全站仪测距精度的几个问题.pdf

第 3 1卷 第 4期 2 0 0 5年 2月 山 西 建 筑 S H ANXI ARCH I TEC rL RE Vo 1 ． 31 No． 4 F e b ． 2 0 0 5 2 0 9 测 量 文章编 号 1 0 0 9 6 8 2 5 2 0 0 5 0 4 0 2 0 9 0 2 浅 谈 影 响 全 站 仪 测 距 精 度 的 几 个 问 题 洪 淮 斌 摘要 论述 了影响全站仪测距精度的几个因素， 针对这些因素提 出了提高全站仪测距精度的方法和基本要求 ， 以真正 发挥全站仪高效率， 高精度的作用， 使之更好地为工程服务。 关键词 工程测量， 全站仪 ， 测距精度 中图分类号 T U1 9 8 ． 6 文献标识码 A 工程施工中 ， 全站仪 的使用改变 了传统测量方式， 大大提 高 了测量的速度和精度 ， 同时 ， 随着高精度全站仪的 日趋普及 ， 用于 施工测量 的全站仪普遍为 I级仪器 测距 中误差小于 5 I Y I IT I ， 这 些使得技术人员常常忽视 工程 测量规 范 中规定 _ 2 j 的对测距精 度影响很大的因素， 如 气象改正 、 三角高程往返测量 、 棱镜 常数 设置等 。在高山地 区或进行 长大桥 、 隧道控制测量时 ， 如果 不考 虑这些因素的影响， 测量成果的精度将会大大降低 ， 甚 至带人粗 差 ， 给构 建 筑物的定位带来较大 的影响 ， 难 以满足规 范的精度 要求。下面对工程测量中常见的影 响全站仪 测距精 度的问题进 行总结、 探讨 。 1 气 象改正 全站仪是利用光波在大气中的传播速度 C为 已知这一特性 ， 通过测定光波在 被测距离上往 返传 播 的时间来 求得距离值 的。 如图 1所示 ， 假设载波往返传播 的时间为 t ， 则 A B的距离 S C t ／ 2 。由此可见 ， 全站仪测距准确与否 ， 除了传播 时间 t ， 还 与 载波在大气中的传播速度 C密切相关 。 第十届国际计量大会 定义， 光波在 真空中的传 播速度 C 2 9 9 7 9 2 4 5 8 m／ s ， 它可以认为是一个无误 常数 。但是 ， 人们所需 要的是光波在大气 中的传播速度。由于大气折射的影响 ， 光波在 大气中的传播速度并不等于其在真空中的传播速 度， 也不是一个 对于周边环境的衔接处理 ， 缺乏手法， 不协调 ， 缺乏对环境 的 综合整治 ， 很零乱， 个别地方用围墙 、 广告牌 ， 处理效果也不佳。 人工叠石山， 石材形状 、 颜色 、 石质都很好 ， 只是看此叠石 山 没有叠 出韵味 ， 没有节奏感 ， 人工叠石 山本应最能体现意境或险 峻、 或奇秀 ， 或厚重 ， 或挺拔 ， 应源于 自然 、 高于 自然。 公园 、 广场的建设 是一 门综合性很强 的环境艺术 ， 它涉及到 建筑工程 、 生物 、 社会、 艺术等众 多学科。既是诸多学科的综合应 用， 又是综合性 的创造； 既要考虑到科学性 ， 又要讲究艺术效果 ， 同时还要符合人们 的生活行为习惯。 古代造园要求造园师有艺术家和哲学家 的修养 ， 讲究“ 道” 和 “ 艺” 的结合 ， 追求诗情 画意的感觉 ， 高度 的 自然精神境界和艺术 恒定值 ， 而是随大气折射率的不同而变化。大气折射率又随大气 压 、 温度 、 湿度及气体成分的不同而变化 ， 其 中主要 的影响因素是 大气压和温度。 现 以采用 T OP X N GT S - 6 0 1全站仪施测的赣龙铁路 山尾旗 隧道控制导线的测量成果为例 ， 计算测距的气象改正值 见表 1 。 表 1 全站 仪测距 气 象改正 值计算 表 序次 测站气压,／ h V a 测站温度／ ℃ 实测平距／ m 气象改正值／ m m 1 9 2 2 2 4 5 0 2． 5 4 0 2 1 6． 5 2 9 2 2 2 4 9 0 9． 6 7 9 0 2 9． 9 3 9 3 0 2 5 8 8 5． 5 1 4 2 2 8． 0 4 9 3 2 2 4 6 2 2 1 9 8 5 1 8 ． 8 5 9 3 6 2 4 7 4 7 8 0 2 5 2 1 8 6 9 4 6 1 6 4 0 6 0 5 5 3 7 ． 9 由此可见 ， 对于工程控制测量来说气象改正是不可忽略的因 素 ， 尤其是长基线或在高温 天气 、 高海拔地 区， 要严格执行 工程 测量规范 的规定 ， 在测距前量取实际的大气压和温度 ， 并输入到 全站仪中直接进行改正⋯ 1。 2 棱镜常数设置 由于不 同介质的折射率不同， 全站仪载波信号在棱镜 中传播 的速度与在大气中的传播速度也不 同， 为 了准确计算距离 ， 就必 须知道载波信号在棱镜中传播 的时间差。如图 2 所示 ， 棱镜在设 意境。现代 园林建设要求园林 建造师有 规划、 建筑 、 施工 、 种植 、 艺术等方面的复合知识 和经验 ， 能够根据人 的生存需要 ， 建造出 体现 自然 、 生态、 文化 的园林景观； 追求 的是环境效益 ， 生态效益 和社会效益。 总之 ， 城市中的公园、 广场 同其他园林绿地一样 ， 应满足人的 不同需求 ， 应 当以城市和景观设计前沿理论为指导、 融现代技 术 及传统文化于一体， 创造 出优美和谐 的生活环境。 参考文献 [ 1 ] 张慧彬 ， 郭 强． 园林生 态城 市规 划设计 的构想 [ J ] ． 山西建 筑 2 0 0 4 2 0 2 9 3 2 ． Ana l y s i s o n t he c o mm o n pr o bl e m s i n u r ba n g a r d e n c o ns t r uc t i o n LI ANG T i n g - qi n g J i n c h e n g a n dAn c i e n t S t y l e C o n s t r u c t i o n C o r p o r a t i o n， J i n c h e n g 0 4 8 0 0 0，C h i n a Ab s t r a c t C omb i n e d wi t h p r a c t i c e t h e 0 o i ／ l n l o n q u e s t i o n s e n cou n t e r e d i n u r b a n g a r d e n c o nst r u c t i o n p r o c e s s are i n t r o d u c e d．Ba s e d u p o n d i s c u s s io n f r o m p a r k a n d s q u a r e const r u c t i o n，p s e d u d o - c l a s s i c arc h i t e c t u r e and o t h e r a s p e c t s s o me i d e a s are p r o posal f o r t h e p r o b l e ms e x i s t ed ． Ke y wo r d s g ard e n cons t r u c t i o n，p s e d u d o - da s s i c arc h i t e c t u r e ，p ark cons t r u c t i o n 收稿 日期 2 0 0 4 1 1 0 4 作者简介 洪淮斌 1 9 7 3 一 ， 男， 1 9 9 6 年毕业于成都理工大学测量工程专业 ， 工程师， 中铁二十四局集团福建公司， 福建 福州3 5 0 0 1 3 维普资讯 ． ． 第3 l 卷 智 山 西 建 筑2 1 0 2 0 0 5 2 年 月 计时根据全站仪所采用的载波波长 ， 计算 了一个等效 的棱镜 “ 零 位” ， 据此推算出棱镜的绝对常数[ 。 棱镜的绝对常数为 一 a一6 。 』 P 其中 ， ， N R分别为载波在棱镜和大气 中的折射率 ； a ， b 分 别为棱镜前平面到棱镜锥顶和支架竖轴的距离。 反射镜 A 图 1距离 值求 法 因此 ， 测距前一定要详细 了解相配套 的棱镜型号 、 棱镜 常数 及支架的装配方式 ， 以免给测量成果带入粗差。如需使用不 同的 棱镜 ， 测距前应参照有关规范、 说明书仔细测量棱镜 的常数。 棱 镜 等 效 零 位 图 2等效棱镜零位图 3 全站仪三角高程往返测量 问题 地球表面大气密度的分布总规律是下密上稀 ， 由于气差的影 响 ， 全站仪发射的载波信号在大气 中传播时必然产 生连续折射 ， 形成弯向地面的曲线。 球差和气差对高程测量的影响值 4 J 1，一L ． 2 一L ． 2 2 R 1 4． 3 。 其中， R为地球平均 曲率半径 ， 取 6 3 7 1 k m； K 为大气垂直折 光系数 ， 取 0 ． 1 1 ； S为两点间的距离 ， ， 工程测量 的控制点 间距 离一般较短 ， 相对 于地球平均曲率半径是个微小量 ， 故可用平距 代替斜距 。 此外 ， 在高山地区， 当测点平均高程较大， 且测点间高差也较 大时 ， 还应考虑投影到参考椭球面或测区平均高程面对高差的影 响值 ／ - 4 ． 2 Ah 一 。 其中 ， 为两测点间高差 ； 为两测点平均高程 ； Y m为两测 点在高斯平面上投影像的横坐标平均值。 通过实验发现 ， K 值随大气压和温度 的不 同而变化 ， 在中午 前后最小 ， 也较稳定 ， 而且 K值是小于 1的数值 ， 即 V恒为正值。 如果选择观测条件 大致相 同， 特别是 同一时间作往返观测 ， 可以 近似地认为 K 值是相同的， 即 v值是相同的。对于同一测距边 ， 往返测量时 A h大小相等 ， 符号相同。由往返观测三角高程计算 公式 h 往一h 返 ／ 2可知 ， V和 △ 对三角高程 的影响值可以 通过往返测量相互抵消。 4 测距 边的归化改正 为了使控制测量与施工测量的长度计 算能在 同一高程 面上 进行 ， 不至于对贯通精度带来不利影响， 平面控制网的测距边长度 一 般都要归算到隧道或桥梁墩顶的平均高程面上， 计算公式如下 UU D0 D 1- ⋯- - - - -6 - - -- ～ 。 J 、 其中 ， D 为经各项改正后 的平距 ； Ho为归算平均高程 面； H 、为测边高程 。 结合测量规范 、 仪器手册 和工程 实践 ， 对 于工程测量可按如 下方法操作 每条测距边往返测量应尽量选择在观测条件大致相 同的同一时段 ； 测距时 ， 量取测站的大气压和温度 ， 并进行气象改 正 ； 边长归化改正计算 时， “ 测边 高程 H” 选全站 仪横 轴 仪器 中 心 的高程 ， 往返测距 的边长分别归化改正后再取平均值[ 3 l 。 5 结语 全站仪给工程测量带来 了诸 多便利 ， 大大提高 了测量精度 ， 但是， 不同型号的仪器在性能、 操作上存在很大差异 ， 工作中应仔 细阅读仪器的 用户 手册 和相关规 范、 规定 ， 全面 了解所使用仪 器的性能、 原理 、 各项参数 的意义和设置 ， 做到知其然和知其所 以 然 ， 改正那些认识 和操作上 的错误 ， 这样才能避免人为降低测量 成果精度的情况， 真正发挥全站仪高效率 、 高精度的作用 ， 使之更 好地为工程服务。 参考文献 [ 1 ] 武汉测绘学院， 同济大学． 控制测量[ M] ． 北京 测绘 出版社 出 版 ． 1 9 9 9． 1 5 8 1 6 7 ． [ 2 ] G B 5 0 0 2 6 ． 9 3 ， 工程测量规范[ s ] ． [ 3 ] T B 1 0 1 0 1 ． 9 9 ， 新建铁路工程测量规范[ s ] [ 4 ] 秦岩宾． 全站仪在公路测 量中的应 用[ J ] ． 山西建筑 ， 2 0 0 4 ， 3 0 1 1 1 2 2 ． 1 2 3 ． Se v e r a l pr o bl e m s t h at af f e c t di s t a nc e - m e a s u r i ng pr ec i s i o n of t o t a l s t a t i o n m e t e r HONG Hn a i - b i n C h i n a R a i l wa yNo ． 2 4 B u r e a u Gr o u p F u j i a n C o mp a n y，Fu z h o u 3 5 0 0 1 3 ，Ch i na Ab s t r a c t I t d i s c u s s e s s e v e r a l f a c t o r s t h a t a f f e c t d i s t a nc e - me a s u r i n g p r e c i s io n o f t o t a l s t a t i o n me t e r a n d p u t s f o r wa r d me t h o d s b a s i c r e q u i r e me n t s t hat i mp r o v e i ts dis t a n c e - me a s u r i ng p r e c i s i o n i n c o n n ect i on wi t h t h e s e f a c t o rs S O a s t O ma k e f u l l u s e o f i ts h i g h e f f ect i v i t y h i g h p r e c i s i on and t o ma k e i t s e r v e p r o j e c t b e t t er． Ke y w o r d s p r o j e c t s u r v e y ，t o t a l s tat i on me t er，d l s t a n c e - me a s u r i ng p r e c i s i o n 维普资讯