全站儀在橋梁高程控制測(cè)量中應(yīng)用和精度研究

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1、全站儀在橋梁高程控制測(cè)量中應(yīng)用和精度研究　　【摘要】本文論述橋梁高程控制測(cè)量的原理、設(shè)計(jì)方案、觀測(cè)精度和精度分析等問題的基礎(chǔ)上，依據(jù)跨河水準(zhǔn)測(cè)量的特點(diǎn)，利用全站儀完成了高程控制網(wǎng)中的跨河水準(zhǔn)測(cè)量，最后估算了跨河測(cè)距三角高程的精度?！娟P(guān)鍵詞】橋梁高程控制網(wǎng)；跨河水準(zhǔn)；測(cè)距三角高程；全站儀中圖分類號(hào)：K928.78文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：大型橋梁施工當(dāng)中，特別是在一些地形特別復(fù)雜的地區(qū)，因?yàn)樗畾狻囟?、長距離、障礙等地理環(huán)境因素的影響，構(gòu)筑物的高程控制是一個(gè)既難以解決又不得不重視難點(diǎn)，一直難以達(dá)到理想的范疇。但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一些新設(shè)備的應(yīng)用，使得這個(gè)問題得到了突破性的進(jìn)步，取得了

2、較好地解決效果。7運(yùn)用經(jīng)緯儀傾角法和傾斜螺旋法等傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量方法，具有受氣候影響大、受儀器自身精度和人員瞄準(zhǔn)誤差影響大、測(cè)量時(shí)間長等缺點(diǎn)，因此大型橋梁的高程控制必須采用高精度的水準(zhǔn)測(cè)量完成。高程控制測(cè)量通常采用測(cè)距三角高程法，其基本原理是采用測(cè)距三角高程求高差的原理，用因瓦合金標(biāo)尺加特制的覘板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三角高程測(cè)量中的三腳架加覘標(biāo)的照準(zhǔn)標(biāo)志，以精確地獲取站標(biāo)的高度并利于經(jīng)緯儀照準(zhǔn)，以跨河水準(zhǔn)的方法聯(lián)測(cè)兩岸的控制點(diǎn)高程，以指定的精度等級(jí)將本岸的高程傳遞到對(duì)岸，它在橋梁高程控制測(cè)量中具有重要意義。為了消除測(cè)站的儀器高誤差，兩岸同時(shí)對(duì)向觀測(cè)。電子型全站儀具有數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化、測(cè)量精度高、測(cè)

3、量速度快、基本不受施工干擾等優(yōu)點(diǎn)。尤其是筆者在橋梁施工中選用的TCA2003全站儀，具有高度自動(dòng)化伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)照準(zhǔn)、CCD視頻相機(jī)及測(cè)角、測(cè)邊精度高等，在精密工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)、幾乎是無容許限差的機(jī)械引導(dǎo)控制等應(yīng)用領(lǐng)域中無可匹敵。一測(cè)回方向中誤差為±0.5”，電子度盤的分辨率為0.1”，測(cè)距精度是±（1mm+1ppmm*D，D的單位千米）。被廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測(cè)量或變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。采用全站儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)的經(jīng)緯儀傾角法和傾斜螺旋法進(jìn)行測(cè)距三角高程跨河水準(zhǔn)測(cè)量，在橋梁跨河水準(zhǔn)測(cè)量中被廣泛應(yīng)用。測(cè)距三角高程跨河水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理。7在跨度1.5～3Km的跨河水準(zhǔn)測(cè)

4、量中，最常用的方法測(cè)距三角高程法。這種方法允許河流兩岸有一定的高差，對(duì)場地要求不高。根據(jù)跨河水準(zhǔn)測(cè)量的特點(diǎn)，為保證精度要求，跨河地點(diǎn)的選擇及其布設(shè)應(yīng)盡可能完善以減弱各種誤差的影響。跨河地點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在路線附近河道的最狹窄處，以減弱折光差的影響，要求兩岸地形盡量相似，高差要小，視線離開水面要有足夠的高度，一般不應(yīng)小于2～3m，還應(yīng)避免從草叢和河灘的上方通過?？绾铀疁?zhǔn)點(diǎn)應(yīng)構(gòu)成對(duì)稱的圖形，在施工工程中通常用大地四邊形、等腰梯形、“Z”字形等。本文特意采用大地四邊形作為跨河水準(zhǔn)測(cè)量控制網(wǎng)。平行四邊形、等腰梯形及“Z”形，其中a、b為兩時(shí)架設(shè)的全站儀，c、d兩處位置是附帶覘板的因瓦合金標(biāo)尺，

5、要求S1=S2，d1=d2，最好用兩臺(tái)儀器在兩岸同時(shí)對(duì)向觀測(cè)。這樣布設(shè)和觀測(cè)的基本目的是：使各種誤差對(duì)兩岸觀測(cè)結(jié)果的影響大小接近，符號(hào)相反，這樣在兩岸觀測(cè)結(jié)果的平均值可以予以較好的消除。在a處分別照準(zhǔn)c、d兩處的覘標(biāo)，由三角高程測(cè)量的原理可以得到ac、ad的高差hac，had，利用閉合環(huán)acd的閉合條件，可以得到cd兩點(diǎn)之間的高差hcd1。通過計(jì)算，消除了儀器量高所導(dǎo)致的誤差，a、b兩處的儀器高不再包含。同理，在b處也可以得到cd兩點(diǎn)間的高差hcd1。在跨河水準(zhǔn)測(cè)量前后，應(yīng)分別以二等水準(zhǔn)的方法觀測(cè)，ac、bd間的高差，以檢測(cè)同岸的點(diǎn)間是否發(fā)生沉降或變形，若能與第三點(diǎn)連測(cè)，效果會(huì)更好

6、。二、測(cè)距三角高程跨河水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施情況。7在跨河水準(zhǔn)測(cè)量中，選取河邊a、b、c、d四點(diǎn)，構(gòu)成大地四邊形，距離河水約5～10米，跨河的視線長度為6百米左右，同岸點(diǎn)間的距離約為10。圖形中3個(gè)獨(dú)立的閉合環(huán)由6條邊組成，邊長需多次測(cè)量，每次測(cè)4個(gè)測(cè)回。同時(shí)，要求控制觀測(cè)值誤差：垂直角指標(biāo)差及同一標(biāo)志垂直角的互差要小于8”、4”，同時(shí)進(jìn)行兩岸對(duì)向?qū)y(cè)，觀測(cè)2個(gè)測(cè)回，每測(cè)回觀測(cè)四組，上、下午觀測(cè)，具體觀測(cè)指標(biāo)如下表。全站儀實(shí)施跨河水準(zhǔn)觀測(cè)的具體過程如下：1）開始觀測(cè)前，應(yīng)詳細(xì)記錄時(shí)間、天氣、氣壓、溫度、濕度和成像效果等因素；2）a、b兩點(diǎn)設(shè)全站儀，c、d兩點(diǎn)設(shè)標(biāo)尺，分別對(duì)近標(biāo)尺和遠(yuǎn)標(biāo)尺進(jìn)行

7、同時(shí)觀測(cè)；觀測(cè)完成后，將b點(diǎn)的儀器移到d點(diǎn)，重復(fù)上述觀測(cè)過程；然后再將a點(diǎn)的儀器移到c點(diǎn)，重復(fù)觀測(cè)過程；再將d點(diǎn)的儀器移回b點(diǎn)，仍重復(fù)上述觀測(cè)過程。以上工作最好在上午完成。3）將兩岸的人員和儀器對(duì)調(diào)，c、d設(shè)儀器，a、b設(shè)標(biāo)尺，重復(fù)1的過程；4）在對(duì)稱的時(shí)間內(nèi)重復(fù)1、2的過程，但儀器交換次序也應(yīng)對(duì)調(diào)；5）觀測(cè)前后應(yīng)測(cè)量ad、ab、cd、db的邊長，往返測(cè)各測(cè)5測(cè)回取平均值。以上過程根據(jù)測(cè)量精度要求，可以進(jìn)行多個(gè)時(shí)段測(cè)量。在全站儀實(shí)施跨河水準(zhǔn)測(cè)量的過程中，照準(zhǔn)標(biāo)尺上某一