多測回測角機(jī)載程序跨河（海）二等水準(zhǔn)測量中的應(yīng)用與數(shù)據(jù)后處理

李德彪 阮祖?zhèn)?郭 波

（中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司測繪中心 江西九江 332001）

1 引言

傳統(tǒng)的跨河（海）高程測量方法，需要熟練的測量員用眼睛精確照準(zhǔn)目標(biāo)，消除觀測視差。長時(shí)間的觀測必然造成用眼疲勞，繼而觀測數(shù)據(jù)總是不合格，產(chǎn)生大量返工。且記錄數(shù)據(jù)格式（往往多人手工記錄）不整齊、不統(tǒng)一，讀錯、寫錯等原因，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)后處理往往非常麻煩。而利用ATR 全站儀結(jié)合多測回測角機(jī)載程序自動觀測，只需要測量員按既定觀測程序“學(xué)習(xí)”一遍，讓程序記住操作順序，后面的觀測全由機(jī)載程序完成。我中心用多測回測角實(shí)現(xiàn)一、二等跨河（海）高程測量自動外業(yè)觀測，且編寫了相應(yīng)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理程序，為以上問題提供了新的解決方法。本文以實(shí)例對此測量方式進(jìn)行說明與分析。

2 測量方法簡介

2.1 儀器設(shè)備

兩臺Leica TM30（TS30）全站儀和兩套觀測棱鏡。外業(yè)觀測使用機(jī)載多測回測角軟件（中國版）。徠卡多測回測角機(jī)載軟件（中國版）是根據(jù)我國全圓方向觀測法的測量規(guī)范而編制，適合于不同精度等級（DJ05、DJ07、DJ1、DJ2）和用戶自定義各項(xiàng)限差（包括連續(xù)兩次讀數(shù)差、半測回歸零差、2C 互差、同一方向值測回間較差等等）的水平方向觀測，并能實(shí)時(shí)進(jìn)行超限報(bào)警、提示重測等。合限的觀測數(shù)據(jù)自動存為文本文件，完全避免了因外業(yè)觀測數(shù)據(jù)不合格而造成的復(fù)測和人為造假。原始觀測數(shù)據(jù)可通過與之相配的PC 機(jī)報(bào)表生成軟件ReportSystem 自動生成符合國家標(biāo)準(zhǔn)的水平、豎直方向觀測記錄手簿（包括一致的格式、線條、顏色等）的Excel 報(bào)表等功能。

2.2 網(wǎng)線布置

以成貴鐵路-鴨池河特大橋高程網(wǎng)測量為例，測區(qū)位于貴州金沙江上游段，屬高山峽谷地形，高程點(diǎn)分布在南北兩岸。其中北岸地形呈約70°陡坡，二等高程點(diǎn)DQ5、DQ6、DQ7 分布其上，點(diǎn)間相互不通視且高差較大，地面灌木叢生，水準(zhǔn)測量施測困難。擬采用全站儀三角高程法進(jìn)行高程傳遞。網(wǎng)線布置為：以南岸高程點(diǎn)DQ2、ZD1 分別對北岸三個點(diǎn)進(jìn)行跨河水準(zhǔn)觀測，跨河視線長度600m-1000m。

測站設(shè)置：在兩岸高程點(diǎn)上分別安置目標(biāo)棱鏡，在其附近5m～15m 處分別安置全站儀。形成近岸-遠(yuǎn)岸觀測體系。兩岸儀器與近目標(biāo)、遠(yuǎn)目標(biāo)的距離、高差大致相等,水準(zhǔn)點(diǎn)分布見圖1。

圖1 水準(zhǔn)點(diǎn)分布圖

2.3 觀測步驟

（1）兩岸全站儀同步觀測各自近岸棱鏡，按測回?cái)?shù)要求（本例為8 測回）測量全站儀至目標(biāo)棱鏡的豎直角和斜距。近岸觀測完成后，按相同方式同步觀測遠(yuǎn)岸目標(biāo)棱鏡，測量豎直角和斜距，以上觀測為一個單測回的對向觀測。

（2）變動儀器高，進(jìn)行下一測回觀測。第二測回對向觀測的測量順序?yàn)椋合扔^測遠(yuǎn)岸目標(biāo)棱鏡，再觀測近岸目標(biāo)棱鏡。

（3） 其余測回的觀測順序類似水準(zhǔn)測量中的后-前-前-后，奇偶交替。按照對向觀測的測回組數(shù)要求進(jìn)行觀測，本例為8 個測回組，即每個近岸+遠(yuǎn)岸觀測為一組觀測，共觀測8 組，每組間變動儀器高。

（4） 測量完成后，兩岸儀器、棱鏡互換，按上述（1）、（2）、（3）步驟繼續(xù)觀測，組成雙測回觀測,每條測線均進(jìn)行8 組雙測回觀測。

（5） 分時(shí)段完成所要求的測回總組數(shù)。

2.4 觀測要求

本例的測量等級為二等，觀測要求參照二等水準(zhǔn)測量規(guī)范相關(guān)要求進(jìn)行。

表1 主要觀測要求

3 測量實(shí)例

3.1 測量結(jié)果

以下為成貴鐵路-鴨池河特大橋高程網(wǎng)跨河水準(zhǔn)測量結(jié)果，按二等水準(zhǔn)測量要求聯(lián)測，DQ2、ZD1為南岸水準(zhǔn)點(diǎn)，DQ5、DQ6、DQ7 為北岸點(diǎn)（見圖1 水準(zhǔn)點(diǎn)分布圖）。

表2 中每行的斜距和豎直角為8 個測回均值，近岸目標(biāo)+遠(yuǎn)岸目標(biāo)共觀測8 組，編號一一對應(yīng)，分別計(jì)算高差，取均值。

表2 測量記錄（Leica TM30 儀器編號360546 測段DQ7-DQ2）

表3 測量成果統(tǒng)計(jì)

3.2 觀測數(shù)據(jù)分析

（3）環(huán)路檢查均滿足規(guī)范要求。

4 后處理軟件介紹

4.1 軟件界面如圖1

圖1 數(shù)據(jù)處理軟件界面

4.2 觀測數(shù)據(jù)文件

全站儀自動觀測一個方向，生成的文件有以下6 類：

用記事本打開后綴為.TXT、.TZT 文件，可發(fā)現(xiàn).TXT 為斜距觀測文件，.TZT 為豎直角觀測文件，正是三角高程測量所需全部原始觀測數(shù)據(jù)。一天滿負(fù)荷的外業(yè)觀測可生成上萬個上述文件，手工或利用PC機(jī)報(bào)表生成軟件ReportSystem 生成excel 表進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理非常困難。

4.3 程序編寫應(yīng)用

本程序應(yīng)用VISUAL BASIC 軟件編寫，利用DIR 函數(shù)遍歷文件夾中所有子文件中帶有.TXT、.TZT 后綴文件。讀取相應(yīng)文件中數(shù)據(jù)，并進(jìn)行求和、算術(shù)平均，結(jié)果寫入EXCEL 文檔中，利用VB 操控EXCEL 表進(jìn)行球氣差改正，并計(jì)算高差，相同邊歸類顯示于相應(yīng)行列中。成果如表2。

5 結(jié)束語

ATR 全站儀安裝多測回測角軟件，實(shí)現(xiàn)跨河（海）高程測量全自動觀測，并數(shù)據(jù)自動后處理。此方法已成功應(yīng)用于我公司修建的福平鐵路平潭海峽大橋、成貴鐵路金沙江大橋、鴨池河大橋、青山大橋、廈門地鐵四號線、赤壁大橋等須跨江、跨海、跨峽谷地形。我中心已總結(jié)出一套成熟的作業(yè)方法。

在后處理中需要改進(jìn)的提高還有以下兩點(diǎn)：

（1）自動查找并形成閉合環(huán)，快速統(tǒng)計(jì)外業(yè)測量質(zhì)量；

（2）生成通用高程平差軟件文件格式（如cosa 水準(zhǔn)文件格式）。