徕卡机器人全站仪助力三等水准测量

　　一、前言

　　目前高程测量方法一般分为几何水准测量、GPS水准测量和三角高程测量三大类。采用传统水准的方法测定点与点之间的高差，所得到的地面点高程精度较高，普遍用于建立国家高程控制点及测定高等级地形控制点的高程。对于地面高低起伏较大的地区，采用这种方法测定地面点的高程进程缓慢，有时甚至非常困难。

　　精密三角高程测量在丘陵地、山地、高山地区相比常规水准测量，因架站少、架站自由、灵活、快速，不需要量测仪器、棱镜高，传递高程优势显著，能大大降低外业劳动强度，但受限于全站仪的硬件性能，此前一直未能在生产中实际应用；徕卡测量机器人的出现，打破了三角高程测量不能代替高精度水准测量的束缚，徕卡自动全站仪多测回自动观测、自动识别限差，给野外测量带来很大的便利，尤其夜间观测成果更佳。

　　二、精密三角高程测量技术的可行性研究

　　作业流程：

　　检测棱镜互差，并检核棱镜的加装是否符合要求，同时还要对全站仪进行组合检校；

　　在起点布设棱镜杆，在距离起点较近的一点(转点1)，布设主站；

　　主站在转点1依次观测棱镜杆低棱镜(①)和棱镜杆高棱镜(②)；

　　主站不动，在转点2架设辅站。依次进行如下观测：后测站观测低棱镜(③)、前测站观测低棱镜(④)、前测站观测高棱镜(⑤)、后测站观测高棱镜(⑥)；

　　主站换站至转点3，辅站不动。依次进行如下观测：后测站观测低棱镜(⑦)、前测站观测低棱镜(⑧)、前测站观测高棱镜(⑨)、后测站观测高棱镜(⑩)；

　　辅站换站，依次循环进行高程的传递至接近末点处；

　　在最后的转站，主站依次观测末点高低棱镜。

　　数据模型：

　　限差

　　三、项目验证

　　为了验证精密三角高程测量的精度, 内蒙古自治区测绘院使用徕卡TCRA1201全站仪、徕卡TS30全站仪及徕卡TS60全站仪等检测了很多段用数字电子水准仪测得二等水准路线。其结果如表所示, 精密三角高程测量是完全可以达到二等水准测量的要求。

　　四、经验积累、广泛应用

　　自2010年5月以来，内蒙古自治区测绘院在呼和浩特、包头、鄂尔多斯、巴彦淖尔市、乌兰察布市、赤峰市已成功的使用徕卡自动全站仪精密三角高程测量代替二等水准测量1700多千米；在乌兰察布市、呼伦贝尔市、兴安盟、赤峰市等地方成功的使用徕卡自动全站仪精密三角高程测量代替三等水准测量4000多千米。

　　经过数年的研究，不同时间，不同区域，所测得的数据基本都能满足国家二等水准测量规范的要求。徕卡自动全站仪搭配三角高程测量软件、计算软件和正确的测量方法，达到了目的和效果。同时我们也积累了诸多的外业经验：

　　尽可能使用无伸缩脚架观测，测段起、末水准点上，对中杆要放稳，保持高度不。

　　对向观测时，如一站观测时间过长，应重测对向观测。

　　白天平均气温超过26℃时，在保障安全的作业前提下，最好在夜间作业，提前踏勘、选定观测路线和测站点，更能显著提高作业效率。

　　白天作业视线长度不宜超过800米，经过大量测量数据证明500米左右为最佳观测距离。

　　白天作业时间遵照水准测量规范上的要求，由于在阳光直射和地面温度较高，热气浪大时大气折光影响较大。

　　自动照准观测，视场内不能有遮挡物在棱镜前。

　　视线不能通过烟火上空，观测目标背后不能有大面积反光地物(蔬菜大棚)，大面积水域。

　　在ATR自动照准时尽量避免阳光直射，由于正对太阳时，在自动照准光路中会有噪声，从而影响自动照准的精度。

　　五、总结

　　传统二、三等水准在山地、高山的测量中，需要耗费大量的人力、物力和财力，且效率极低。以传统水准测量为例，在山地连测二、三等水准，单程连续观测前后视距5-10米，一站一站连测，一个组一天连测3-5公里左右，依据财政部、国家测绘局2009 年颁布的《测绘生产成本费用定额》计算，100个水准点需要联测1000千米。若对这些点进行二等水准观测，100个水准点观测的费用为207万元，一个组5人需要400天完成。而同样任务利用徕卡自动全站仪精密三角高程联测二等水准，一个组一天联测8-10公里左右，200天以内就可以完成1000千米的水准测量，节省大量的人力、物力。应用徕卡自动全站仪精密三角高程代替二、三等水准测量在困难地区联测，可产生巨大的经济效益。

　　徕卡自动全站仪精密三角高程测量具有传递高程灵活、方便、受地形条件限制较少等优点，徕卡测量机器人超高的测角测距精度，为精密三角高程测量提供了硬件保障，目前徕卡自动全站仪精密三角高程测量在大地测量、工程测量中得到了广泛的应用。