全站仪悬高测量在实际工作中的应用

    张涛

    摘 要：全站仪的出现及使用极大的方便了测量工作者，其具有精度高、速度快的优点，在实际工作中相当的实用、方便。工程建设中，经常会遇到测量人员无法碰触的高地或悬空处的高度，如房屋建筑的高度、高压线电塔的高度、输电线的离地高度等，给测量工作的正常开展造成了困扰。本文主要介绍了笔者在日常工作中通过改进全站仪的悬高测量方式来克服难题，为今后的全站仪的特殊环境使用提供了借鉴。

    关键词：全站仪;悬高;高程

    1 引言

    测量人员经常遇到施测无法碰触的高地或悬空处的任务，又或施测线路经常会横跨建筑物、水塘、沟坎等地物，所以常规方法不能用于其高程测定。本文就这一问题经过深入思考，严密推理，总结出了运用全站仪悬高测量的原理解决以上难题并在实践过程中不断改进最终实现其功能的办法。

    2 全站仪的悬高测量操作步骤

    用全站仪进行悬高测量时，操作步骤如图1：

    （1）把全站仪安置地面上的A点，反射棱镜放置于准备测量的目标点 C 的铅垂线与地面的交点B点位置，我们称之为天底。（2）输入反射棱镜的高度 v;通过全站仪对准反射棱镜测量两者之间的直线距离S。（3）瞄准目标点C转动全站仪望远镜，此时全站仪显示出的就是目标点C至地面的高度 H。（4）计算，通过图1分析可以得出：。式中，和分别为反射棱镜和目标点的竖直角。

    通过上面的分析，我们可以看到利用全站仪的这项特殊功能测量悬高，很方便快捷，可以很容易测量到诸如悬空高架线、铁塔、高架桥等各种高大建筑物的高度，对于测量效率的提升有很大帮助。

    3 全站仪在测量悬高时遇到的问题及解决办法

    上面提到的利用全站仪测量悬高的办法，实际是一种理想化的状态，即：我们很容易将反射棱镜放置到被测量悬高的目标点的天底位置。但实际工作中，由于被测悬高点往往下方有其他建筑物或本身的支撑物，通过目测很难找到天底。另外，就算找到天底，由于环境所限，比如在水面或其他危险源上方，是很难放置反射棱镜的，给我们的准确测量带来了很大的阻碍，给我们的悬高测量带来了一些挑战。为了解决这个问题，我们对上面的全站仪操作步骤进行了改良，使之更具适应性。

    图2以测量水面上的一段高架桥为例，具体示例了如何解决全站仪在测量悬高时，无法在天底安放置反射棱镜（ 如悬空线路跨水塘） 的具体情况。

    通过图2可知，我们需要测量的是悬高点C的高度，具体步骤如下：

    （1）选择远离C点天底的可靠位置A点放置全站仪，然后在AC的连线的上选择可靠位置B点放置反射棱镜，同时测量出A、B点之间的水平距离DAB和高差hAB。（2）转动全站仪望远镜测量到目标点C点的竖直角度α1。（3）将反射棱镜放置于靠近桥底的位置D点，通过全站仪测量出A、D亮点的高度差hAD。（4）将全站仪移到B点位置测量出B点到目标点C点的竖直角α2。（5）计算。

    H2的计算：

    从上面的步骤可以知道，通过测量可以获得A、D 两点的高度差 hAD，在量取全站仪A 点的高度 i1后，很容易可以得到。

    H1的计算：。

    式中，i2 为 B 点的仪器高。

    在直角三角形 BMN 中不难看出：

    从而有：。

    在三角形 ANC 中，利用正弦定理可得：

    所以有：

    通過图2可得的目标点H高度为：。

    在计算过程中，为了提高计算速度，可以借助便携式电脑或可编程计算器来进行辅助，最终可以解决很多工作中遇到的测量难题。

    4 结论

    全站仪是测量工作中很好的一个工具，但是在实际应用中，我们如果只利用其基本的功能，就很难获得良好的应用效果，我们在全站仪的使用中，应该结合几何学、测量学的理论知识，努力开发其简单应用下的组合功能，同时，要结合自己的具体工作，不断地对全站仪的功能进行开发，才能更好地发挥全站仪的先进功能。为我们解决各类测量难题提供帮助。

    参考文献：

    [1]程效军，缪盾.全站仪自由设站法精度探讨[J].铁道勘察，2008（06）：1-4.

    [2]郝建军，李恩重.特殊悬高测量的几种方法[J].黑龙江水利科技，2007，35（03）：23-24.

    [3]魏仲初，程美玉.全站仪悬高测量的再讨论[J].工程勘察，2006（06）：57-59.

    [4]王俊江.精确悬高测量方法的讨论[J].新疆有色金属，2007（02）：14-15.

    [5]叶巧云.悬高测量方法的探讨[J].矿山测量，2003（01）：20-21.