建筑工程中如何應(yīng)用三角高程測(cè)量法

【摘 要】本文是建立在對(duì)比三角高程新舊測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，首先簡(jiǎn)單介紹了三角高程測(cè)量方法的概念以及原理，其次講述了三角高程傳統(tǒng)的測(cè)量方法在建筑工程中的應(yīng)用，然后講述了三角高程新的測(cè)量方法在建筑工程中的應(yīng)用，最后介紹了有關(guān)的工程實(shí)例。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；三角高程測(cè)量法；應(yīng)用；方法

伴隨著對(duì)全站儀的廣泛性使用，測(cè)量高程方法越來(lái)越傾向于全站儀加上跟蹤桿的配合使用。傳統(tǒng)使用的三角高程測(cè)量法已呈現(xiàn)很多局限性，通過(guò)長(zhǎng)期的摸索和不斷總結(jié)，產(chǎn)生呢各處一種新的三角高程測(cè)量方法。它不僅有效地減少了測(cè)量三角高程誤差的來(lái)源，很好地把水準(zhǔn)測(cè)量的置點(diǎn)的任意性的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，而且在每次測(cè)量的時(shí)候，無(wú)需對(duì)棱鏡和儀器高度進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而進(jìn)一步提高三角高程測(cè)量的速度和精度。我們也在實(shí)際工作中驗(yàn)證了新的三角高程測(cè)量方法在建筑工程中的應(yīng)用。

1.三角高程測(cè)量法的概念以及原理

三角高程測(cè)量法指的是通過(guò)對(duì)兩點(diǎn)之間的高度角和水平距離進(jìn)行觀測(cè)，然后求出兩點(diǎn)之間高度差的一種方法。三角高程測(cè)量法是對(duì)大地控制點(diǎn)的高程進(jìn)行測(cè)定的一種基本方法，不受地形條件的限制，并且觀測(cè)方法比較簡(jiǎn)單。

三角高程測(cè)量法的基本原理如圖一所示。其中A和B是地面上的兩個(gè)點(diǎn)，站在A的角度上對(duì)點(diǎn)B進(jìn)行觀測(cè)，垂直方向的角度是α1.2，A和B兩點(diǎn)之間的水平距離是So，點(diǎn)A處的儀器的高度是i1，點(diǎn)B處艦標(biāo)高度是i2。則A和B兩點(diǎn)之間的高度差是h1.2=So*tanα1.2+i1-i2。

圖一 三角高程測(cè)量方法的基本原理圖

2.傳統(tǒng)三角高程測(cè)量方法在建筑工程中的應(yīng)用

如圖二所示。假設(shè)地面上的兩個(gè)高度不同的點(diǎn)分別為A和B，已知A點(diǎn)的高程是HA，并且點(diǎn)B對(duì)點(diǎn)A的高度差是HAB 也是已知的，那么可以根據(jù)公式HB=HA+HAB可以得出點(diǎn)B的高程是HB。A和B之間的水平距離是D，站在A點(diǎn)角度上觀測(cè)B點(diǎn)得到的垂直角度是α，觀測(cè)站點(diǎn)儀器的高度是i，棱鏡高度是t，點(diǎn)A的高程是HA，點(diǎn)B的高程是HB。全站儀望遠(yuǎn)鏡和棱鏡間的高度差是V，其中V=Dtanα。

首先我們可以假設(shè)點(diǎn)A和B之間的距離比較近，可以把水準(zhǔn)面看成高程基準(zhǔn)面，并且對(duì)大氣折光等因素的影響不考慮在內(nèi)。為了對(duì)高度差HAB，可以把全站儀架設(shè)在點(diǎn)A處，跟蹤干豎立在點(diǎn)B處，直接測(cè)量出棱鏡高度是t，儀器高度是i，觀測(cè)的垂直角度是α。如果點(diǎn)A和B之間的水平距離是D，那么HAB=V+i-t，所以，HB=HA+HAB=HA+ Dtanα+i-t。

上述是三角高程測(cè)量方法的基本公式，但是因?yàn)樗墙⒃谠谝暰€呈直線和水平面作為基準(zhǔn)面的基礎(chǔ)上，所以如果測(cè)量的結(jié)果比較準(zhǔn)確，就要求點(diǎn)A和點(diǎn)B之間的距離比較短。但是如果在點(diǎn)A和B之間的距離比較遠(yuǎn)的情況下，就需要把大氣折光以及地球彎曲等一些影響因素考慮在內(nèi)，這樣誤差比較大。根據(jù)三角高程傳統(tǒng)的測(cè)量方法得知，具備兩個(gè)特點(diǎn)：其一，必須在已知的高程點(diǎn)上架設(shè)全站儀。其二，如果要對(duì)待測(cè)點(diǎn)高程進(jìn)行測(cè)量，首先需要對(duì)棱鏡和儀器的高度進(jìn)行測(cè)量。

圖二 傳統(tǒng)三角高程的測(cè)量方法

3.新的三角高程測(cè)量方法在建筑工程中的應(yīng)用

3.1新的三角高程測(cè)量方法的原理

我們?nèi)绻讶騼x放置在任意點(diǎn)，并不放在已知的高度之上，與此同時(shí)我們還不用對(duì)棱鏡和儀器的高度進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)三角高程的測(cè)量原理對(duì)待測(cè)點(diǎn)高程進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量速度就會(huì)加快。如上圖一所示，如果已知點(diǎn)B的高程，未知點(diǎn)A的高程，本文通過(guò)利用全站儀多其他的待測(cè)點(diǎn)高程進(jìn)行測(cè)量。由HB=HA+HAB=HA+Dtanα+i-t，可以得出HA=HB -（Dtanα+i-t）。這個(gè)公式除了可以直接用儀器把Dtanα 的值測(cè)量出來(lái)之外，其中t和i都是未知。但一旦安置好儀器，i值就確定了，同時(shí)把反射棱鏡選為跟蹤桿，假如t值也是固定的，根據(jù)公式HA=HB-（Dtanα+i-t）得出 HB-Dtanα=HA+i-t=w，根據(jù)上述假設(shè)，在任一個(gè)測(cè)站上HA+i-t是固定的，這樣可以計(jì)算W的值。

3.2新三角高程測(cè)量方法的操作過(guò)程

新三角高程測(cè)量方法的操作過(guò)程具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)步驟：第一，任意放置儀器的位置，但是要求已知的高程點(diǎn)和儀器放置的位置是同視的。第二，根據(jù)已知的高程點(diǎn)，用儀器進(jìn)行照準(zhǔn)，測(cè)量出v=Dtanα的值，進(jìn)而根據(jù)公式計(jì)算出W值。注意儀器高度、棱鏡高度以及測(cè)站點(diǎn)的高程等和儀器高程測(cè)量的所有的有關(guān)常數(shù)都是任意數(shù)值，測(cè)量之前不需要進(jìn)行設(shè)定。第三，重新把儀器測(cè)站點(diǎn)的高程設(shè)定是W，棱鏡和儀器的高度設(shè)置為0。第四，待測(cè)點(diǎn)要照準(zhǔn)之后測(cè)量出其高程。

3.3新三角高程測(cè)量方法驗(yàn)證

根據(jù)理論分析測(cè)量方法的準(zhǔn)確性。根據(jù)公式HB=HA+HAB=HA+ Dtanα+i-t和HA=HB-（Dtanα+i-t）得出 HB-Dtanα=HA+i-t=w得出，HB=Dtanα+W。其中待測(cè)點(diǎn)高程是HB，待測(cè)點(diǎn)和測(cè)站點(diǎn)之間的水平距離是w。從測(cè)站點(diǎn)一直到待測(cè)點(diǎn)垂直觀測(cè)角度是α。根據(jù)公式HB=Dtanα+W得出不同的待測(cè)點(diǎn)高程的改變?nèi)Q于垂直角度和觀測(cè)點(diǎn)與待測(cè)點(diǎn)之間的水平距離。根據(jù)三角高程測(cè)量的原理可以得出，HB=Dtanα+W，這兩種方法在理論上測(cè)量出的待測(cè)點(diǎn)高程是一致的。換一種說(shuō)法就是我們選用的新的三角高程測(cè)量方法是有效可用的。

根據(jù)上文所述，放置全球儀在任一點(diǎn)上，不需要對(duì)棱鏡和儀器的高度測(cè)量，同樣可以把待測(cè)點(diǎn)高程測(cè)量出來(lái)。并且有效減少誤差的來(lái)源，使得測(cè)量出的結(jié)果根據(jù)有關(guān)的理論分析和實(shí)踐證明比三角高程傳統(tǒng)的測(cè)量方法要精確很多，同時(shí)測(cè)量的時(shí)候可以按照實(shí)際情況進(jìn)行改變，進(jìn)而測(cè)量出最精確的值。

4.工程實(shí)例

2012年7月，南昌某大型地下室土方開(kāi)挖工程竣工測(cè)量過(guò)程中，首先用水準(zhǔn)儀測(cè)量開(kāi)挖后底層的普通水準(zhǔn)，接著又用帶有全球儀三角高程新的測(cè)量方法測(cè)量該地下室頂標(biāo)高，這兩種方法（下轉(zhuǎn)第142頁(yè)）（上接第75頁(yè)）的測(cè)量高度差僅為3毫米。

根據(jù)相關(guān)的工程實(shí)例可以看出新的三角高程測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用在建筑工程等多個(gè)領(lǐng)域。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所知，全球儀在新的三角高程測(cè)量方法在建筑工程應(yīng)用中和傳統(tǒng)的三角高程測(cè)量方法相比，新的三角高程測(cè)量方法具有很多優(yōu)點(diǎn)，如精度高、作業(yè)效率高并且設(shè)置的站點(diǎn)比較少，還不需要對(duì)儀器和棱鏡的高度進(jìn)行測(cè)量等等，這種方法廣泛應(yīng)用在建筑工程中，特別是起伏比較大的地形區(qū)域，優(yōu)勢(shì)更加明顯。 [科]

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