全站儀如何測量高差?
全站儀測高差的工作原理及測量點(diǎn)高程計(jì)算公式
使用全站儀測量高差時(shí),原理是三角高程的原理。萊佳德科技小編整理了相關(guān)資料,下面是具體內(nèi)容。一、使用全站儀進(jìn)行普通三角高程測量的原理
使用全站儀測量高差時(shí),原理是三角高程的原理。萊佳德科技小編整理了相關(guān)資料,下面是具體內(nèi)容。
一、使用全站儀進(jìn)行普通三角高程測量的原理
在計(jì)算定點(diǎn)的高程時(shí),只要測出兩點(diǎn)之間的高差,就可以根據(jù)已知點(diǎn)的高程計(jì)算出定點(diǎn)的高程。這個(gè)測量過程稱為高程測量。高程測量的本質(zhì)是高差測量。高程測量的常用方法有水準(zhǔn)測量和三角高程測量。三角測量是一種間接的高程測量方法,不受地形起伏的限制,測量速度快。
設(shè)A和B是地面上高度不同的兩點(diǎn)。給定A點(diǎn)的高程HA,只要知道A點(diǎn)和B點(diǎn)的高差HAB,就可以通過HB = HA+HAB得到B點(diǎn)的高程HB。
假設(shè)A、B兩點(diǎn)相距不太遠(yuǎn),水準(zhǔn)面可視為水準(zhǔn)面,不考慮大氣折射的影響。確定高差hAB,可在A點(diǎn)架設(shè)全站儀,在B點(diǎn)架設(shè)跟蹤桿,觀測垂直角а,直接測量儀器高度i和棱鏡高度t。如果A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的水平距離是D,則hAB=V+i-t。因此,HB=HA+Dtanа+i-t (1)。這是三角高程測量的基本公式。
本質(zhì)上是將全站儀作為水準(zhǔn)儀,將全站儀任意設(shè)點(diǎn),而不是設(shè)置在已知的高程點(diǎn)上。同時(shí),又在不量取儀器高和棱鏡高的情況下,利用三角高程測量原理測出待測點(diǎn)的高程,因此測量速度會更快。
由公式(1)可知:
HA=HB-(Dtanа+i-t) (2)
上面公式中,除了Dtanа的值(即v的值)可以用儀器直接測得外,i和t都是未知的。但有一點(diǎn)是肯定的,那就是儀器一旦設(shè)置好,i值將保持不變。同時(shí)選擇跟蹤棒作為反射棱鏡,假設(shè)t值也是固定的。從公式(2)可以看出:
HA+i-t=HB-Dtanа=W (3)
從公式(3)可以看出,基于上述假設(shè),HA+i-t在任一測站也是固定的,可以計(jì)算出它的值W。
這種新方法的操作過程如下:
1.儀器的任意設(shè)定點(diǎn),但要求選定點(diǎn)與已知高程點(diǎn)通視。
2.用全站儀瞄準(zhǔn)已知高程點(diǎn),測量V的值,計(jì)算W的值(此時(shí)與儀器測高有關(guān)的常數(shù),如測站高、儀器高、棱鏡高,都是任意值。沒有必要在測量前設(shè)置。)
3.將儀器測站的高程重新設(shè)置為W,將全站儀高度和棱鏡高度設(shè)置為0。
4、照準(zhǔn)待測點(diǎn)測量其高程。
三、全站儀測站法測量高程的理論分析。
組合公式(1)、公式(3)
HB′= W+D′tanа′(4)
HB'是待測點(diǎn)的高程。
W是測站中設(shè)置的測站點(diǎn)高程。
D’是待測點(diǎn)距測站的水平距離。
а’是從測站到待測點(diǎn)的觀測垂直角。
從公式(4)中可以看出,不同待測點(diǎn)的高程隨著與測站的水平距離或觀測垂直角度的變化而變化。
將公式(3)代入公式(4)表明:
HB′= HA+i-t+D′tanа′(5)
根據(jù)三角高程測量的原理:
HB′= W+D′tanа′+i′-t′(6)
將公式(3)代入公式(6)表明:
HB′= HA+i-t+D′tanа′+i′-t′(7)
這里i',t是0,所以:
HB′= HA+I-t+D′tanа′(8)
從公式(5)和公式 ?(8)可以看出,兩種方法測得的測點(diǎn)高程在理論上是一致的。也就是說,我們采取這種方法進(jìn)行三角高程測量是正確的。
總結(jié):全站儀任意點(diǎn)設(shè)置,不要測量儀器和棱鏡的高度,仍可測量待測點(diǎn)的高程。測量結(jié)果理論上比傳統(tǒng)的三角高程測量更精準(zhǔn),因?yàn)闇p少了誤差源。整個(gè)過程中不需要用鋼尺測量儀器和棱鏡的高度,減少了這方面帶來的誤差。同時(shí)需要指出的是,在實(shí)際測量中,棱鏡高度也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改變。只要記錄下相對于初始值T的增加或減少的值,就可以在測量的基礎(chǔ)上計(jì)算出待測點(diǎn)的實(shí)際高程。
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