’第２６卷第８期煤炭技术Ｖ０１．２６，Ｎｏ．８２００７年８月ＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｕｇ，２００７全站仪悬高测量的精度分析
赵巧红，（山西晋城煤业集团，胡立国
山西晋城０４８００７）
摘要：介绍了全站仪悬高测量原理，并对精度进行了分析，讨论了在距离不变时，悬高测量的精度与竖直角的关系，以及竖直角不变时，精度与距离的关系，最后讨论了提高悬高测量精度的方法。
关键词：工程测量；全站仪；悬高测量；精度分析
中图分类号：７Ｉ．Ｄ１７８文献标识码：Ａ文章编号：１００８—８７２５（２００７）０８—０１０８一０２ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｍｏｔｅＥｌｅｖａｔｉｏｎＭｅａｓｌｌｒｅｍｅｎｔｂＶＴｏｔａｌ
ＳｔａｔｉｏｎＩＩ塔ｔｕｒｍｅｎｔ
ＺＨＡＯＯｉａｏ—ｈｏｎｇ，ＨＵＬｉ—ｇｍｏ
（ＪｉｎｇｃｈｅｎｇｔｏａｌＧｒｏｕｐ。Ｊｊ盏ｉｅｎｇ０４８００７．ｃｈ洫）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｍｏｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｏｔａｌｓｔａｔｉｏｎｉｎｓｔｍｍｅｍｉｓｉｎｔｍｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓａｎａｌ．ｖｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌａｎ西ｅ，ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎ叭ｄｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅａｒｅｄｉｓ．ｃｕｓｓｅｄｕｎｄｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ０ｆｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｆｉｘｅｄａｎｄｔｈｅｖｅＩｔｉｃａｌａｎｇｌｅｆｉｘｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎ西ｎｅｅｒｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｔｏｔａｌｓｔａｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；ｒｅｍｏｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ
Ｏ前言
随着测绘技术的发展，集测角、测距功能为一体的全站仪在工程测量中得到了广泛的应用，除能完成测距、测角、测坐标的功能外，全站仪还具有悬高测量、对边测量、面积测量等一些特殊的功能，这些特殊功能使得测量工作在某些限制
（１）平面控制
宜洛矿建于１９５８年，原近井点已被破坏，在两井之间进行贯通测量需重新建立近井点。以“宜阳”作为起始点，以“宜阳”一“祖师庙”为起始方向，在两井之间布设四等光电测距支导线，按《国家三角测量和精密导线测量规范》有关规定进行测量，图中“祖师庙”为二等网点，“宜阳”为四等网点。仪器选用ＳＥ．Ｉ’５Ｔ型全站仪。
（２）高程控制
以沈村井口已知水准点作为起始点，按《国家三、四等水准测量规范》规定，沿锦屏山脚下轻便道向李沟井北翼风井布设四等水准环进行四等水准测量，采用森泓自动安平Ⅸ８２００型水准仪，配以区格式木制水准塔尺，进行两次独立测量。
２．２并下控制测量
（１）井下平面控制
井下贯通导线分别从沈村井口起始边Ａ—Ｐ和李沟风井井口起始边Ｂ—Ｎ开始，按《煤矿测量规程》７”控制导线进行测量。采用蔡司０１０Ｂ经纬仪测角，拓普康ＤＭ一一ｓ２光电测距仪测边。测角时每测站测两个测回，测回之间互差不得大于±１２”，同一测回中半测回互差不得大于±２矿，测边时每条边测两个测回，两个测回之间互差不得大于士ｌＯｍｍ。为了减小对中误差，在测量过程中采用三联脚架法测量，前后视贴标采用贴牌配单棱境或三棱境，并在条件许可的情况下减少测站数加大边长。导线编号沈村为ｉ（ｉ＝１、２、……），李沟为删（ｉ＝ｌ、２、……．）。
（２）井下高程测量
井下高程测量分别从李沟北翼风井口近井点和沈村井口近井点按《煤矿测量规程》要求进行水准和三角高程测量。水准测量采用两台Ｓ３型水准仪，配以区格式木质水准尺，两点间往返各独立测量一次，每站两次仪器高测量数值互差不得大于±３ｍｍ。斜巷采用三角高程测量，三角高程往返独立
＝±２０Ⅱｍ
井下测角误差的影响：肘弗井＝±４．５／２０６２６５、厅芴１丽面ｊ万＝±２４６ｍｍ
井下测距误差影响：Ｍ。如＝±ｌ／４０ｏｏｏ板面百Ｔ雨虿＝±１９ｍｍ
各项误差引起Ｋ点在Ｘ轴的总中误差：
崛±订砑ｉ而砺ｉ砑丽历■瓣＝±１９０ｍｍ
Ｋ点在ｘ轴的预计误差：
慨足璜＝２ｄ如±３８０咖
３．３贯通点Ｋ在高程方向的误差
（１）地面水准测量引起的误差
沈村井口至李沟北翼风井口之间等外水准线路全长３．１５ｋｍ，水准闭各往返６．３ｋｍ，引起的高程中误差：眠上±帆√￡＝±２０￣／６．３＝±５０ｍｍ
（２）井下水准测量引起的误差
两井以下水准测量全长９．５１０ｋｍ
按规程规定的限差推算，一次测量引起的高程中误差：
肘＾下＝±５０／２√酣厦＝±５０／２．８２８、／可可＝±５５ｍｍ
（３）斜巷三角高程测量引起的误差
井下贯通导线经过两条斜巷：李沟北翼风井，倾斜长４５９ｍ；沈村西区轨道上山，倾斜长３５２ｍ，按《规程》规定的限差推算，一次测量差中误差：
帆ｌ＝土５０厂写＝±５０撕溺弓＝±３４ｍｍ
帆２＝±５０以ｉ＝±５０俪＝±３０ｍｍ
（４）各项误差引起Ｋ点在高程方向的点中误差
帆＝±／磁■孺嚣ｉ研丽＝±８７ｍｍ
Ｋ点在高程方向的预计误差：
进行两次。％瑗＝２巩＝±１７４咖３贯通误差预计４贯通精度
３．１误差参数确定
地面控制：测角中误差邶地＝±ｙ
测距相对中误差慨／ＪＳ地＝１／６００００
井下控制：测角中误差邶井＝±４．５，，
测距相对中误差肘ｓ／５并：１“００００
３．２贯通点Ｋ在水平重要方向Ｘ轴的误差
地面测角误差的影响：膨加地＝±５／２０６２６５￣／８７７０１３４＝±７２ｍｍ
地面测距误差影响：Ｍｒ￡地＝±１／６０Ｏｏｏ￣／１４７５４５６．７５
巷道贯通后联测结果是中线偏差６５ｍｍ，腰线偏差８２ｍ，均满足设计要求。
５结语
该工程是一项重大贯通测量，实测贯通导线单程全长８．８ｋｍ，水准线路７．９０５ｋｍ，共８８个测点，该工程准确贯通，为以后的测量工作积累了经验。
选择巷道稳定的地点布设导线点，力求扩大边长，减少测点数。选定方案和测量方法时，既要满足精度要求又要考虑经济合理，不能一味追求高精度增加测量工作量。
收稿日期：２００７一０５一０８；修订日期：２０ａｒ７—０６—１１
作者简介：赵巧红（１９７２一），女，山西临汾人，工程师，１９９４年毕业于山东矿院测量专业，现在山西晋城煤业集团凤凰山矿从事测量及ＣＡＤ制图等工作，Ｔｅｌ：０３５６—３６３７７７０，Ｅ—ｍｉａｌ：ｚｑｈｈｒｙ＠ｙａｈ００．ｃ锄．ｃｎ。
第８期赵巧红，等：全站仪悬高测量的精度分析?１０９?
条件下变得更加容易，但这些特殊功能的可靠程度如何，还需要进一步的验证，现对工程测量中应用较多的悬高测量的精度进行分析，以求能更好地应用该功能。
１悬高测量
工程测量中经常遇到公路测量，公路选线测量中对于悬高的测量尤其重要。一般建筑物的悬高可用直接量取法，但对于电力线、通讯线的悬高，特别是高压电线就不能用丈量法，得用悬高测量。所谓悬高测量，就是测定空中某点距地面的高度。如图１所示：
图１悬高测量示意图
欲测定目标点距离曰点的距离，首先把全站仪安置于Ａ点，Ａ点位置的选择是根据几年来的测量经验确定的，全站仪一般架设在距目标的距离以目标高度的３—５倍为宜，反射棱镜设立于欲测目标点的天底下曰点处，即过目标点的铅垂线于地面的交点处，量取棱镜高ｙ，起动全站仪的悬高测量功能，输入棱镜高，照准反光棱镜，仰起望远镜，利用全站仪的悬高测量程序即可实时显示出悬高值％。其原理为先利用三角高程原理测定仪器与棱镜两点间的高差，然后再用测得的高差，根据测定的竖直角反求目标高。其公式如下：｜Ｉｌ＝Ｄｔａｎ口＋ｉ一口（１）％＝Ｄｔａｎａｌ＋ｉ一＾（２）将式（１）代入式（２）中，可得
％＝Ｄｔａｌｌ口１一ＤｔａＪｌ口＋口（３）２悬高测量的精度分析
根据误差传播定律，利用式（３），求％的误差，如式（４）所示：
ｍ；．＝（ｔａｎａｌ一ｔａｎ口）２ｍ：＋口２ｓｅｃ４口１ｍ：ｌ／Ｐ２＋
Ｄ２ｓｅｃ４ａｍ：／１０２＋ｍ：（４）由上式可看出，悬高测量的精度与距离、竖直角的大小以及测距、测角精度的高低有关，具体关系分析如下。
３分析与讨论
以ＴｏＰｃＯＮＧ鸭一２１０为例，讨论悬高测量法得到的高度％的中误差ｍ。与观测距离Ｄ、竖直角口、ａ１以及测距中误差ｍ。、测角中误差ｍ。之间的关系。ＴｏＰＣＯＮＧ，ｒＳ一２ｌＯ的测距精度为ｍ。＝５ｍｍ＋５×１０“Ｄ，测角方向中误差为ｍ＝±
ｙ，故竖直角的测角中误差为ｍ。＝±孓压。现以Ｄ＝７０ｍ，ｍ。＝５岫为例，来讨论竖直角分别为一ｌＯ。、１０。、３０。、５０。、７０。时，所测高度中误差的变化情况，计算结果如表１所示。
表１Ｄ＝７０ｍ。不同的口、ａｌ所对应的悬高测量中误差ｍ。。
１００５．３０５．ＯＯ５．３９‘７．１３１３．。７９
３００６．２６５．３９５．００５．８７１１．９５
５００８．４７７．１３５．８７５．ｏｏ９．２５
１竺！ｉ：箜！ｉ：！！！！：！ｉ２：垄ｉ：塑从表ｌ可以看出，在棱镜高度不变的情况下，即ａ不变时，所测目标高度与棱镜高度距离越大，即两次所测竖直角差值越大，悬高测量的中误差也越大，且误差变化的大小不是直线型的。在目标高度不变时，天底点的高度越接近目标，所测悬高中误差越小，反之越大。由此可以得出结论，在距离不变的情况下，要减少悬高测量的误差，提高悬高测量的精度，需要尽可能地使天底点与目标点接近。
在距离变化的情况下，根据竖直角分别为一１００、ｌＯ。、３００、５０。、７０。，计算的误差如表２所示：
表２不同距离情况下的悬高测量中误差
从表２可以看出，在竖直角不变的情况下，悬高测量的中误差是相同的，也就是说，离在小范围内的变化，对悬高测量的中误差的影响可以忽略不计。那么在待测目标高度固定不变的情况下，多远的距离，或多大的角度观测时，误差是最小的呢？
由式（４）可以看出，悬高测量的误差来源于三个方面，一方面是竖直角的观测误差、另一方面距离观测的误差，第三方面为量取棱镜高的误差。在这三者之中，棱镜高量取误差对最后结果的影响是最大的，其次是角度量测误差，影响最小的是距离量测误差，要想使悬高测量误差的误差最小，就是要尽可能地减小这三方面有误差。要减小角度误差的影响，一是增加角度量测的测回数，再就是尽可能地使两次所测角度差值减小，并尽可能地减小所测竖直角的大小，在所测高度固定的情况下，除增加测回数外，要减小角度只能增加距离Ｄ。要减小距离的影响，可利用测距精度高的仪器或者减小距离。但减小角度的影响要比减小距离的影响在影响程度上要大，因此可以考虑增加距离减小误差。最重要的是要准确测定棱镜高。
４结论
用全站仪悬高测量法测量两点之间的高差，要想取得理想的结果，需要准确测定棱镜高，对竖直角多测几个测回，并尽可能地增加仪器到棱镜的距离，这样才能保证全站仪悬高测量的精度。
参考文献：
［１］段祝庚．全站仪对边测量的精度分析［Ｊ］．中南林学院学报，２００３，２３（２）．
［２］於宗涛，鲁成林．测量平差基础［Ｍ］．北京：测绘出版社，１９８２．
全站仪悬高测量的精度分析
作者：赵巧红， 胡立国， ZHAO Qiao-hong， HU Li-guo
作者单位：山西晋城煤业集团,山西,晋城,048007
刊名：
煤炭技术
英文刊名：COAL TECHNOLOGY
年，卷(期)：2007，26(8)
引用次数：0次
参考文献(2条)
1.段祝庚全站仪对边测量的精度分析[期刊论文]-中南林学院学报 2003(2)
2.於宗涛.鲁成林测量平差基础 1982
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下载时间：2010年4月2日