全站型电子速测仪(简称全站仪)集光电测距仪、电子经纬仪和微处理机于一体,不仅能同时自动测角、测距,而且精度高、速度快,尤其是它提供的一些特殊测量功能如对边测量(RDM)、悬高测量(REM)、三维导线测量、放样测量等,给测量工作带来了极大的方便。但要想充分发挥全站仪的功能,除了要掌握上述测量功能的基本原理外,还应在此基础上加以灵活运用。在此,笔者谈一谈悬高测量的原理和应用,并对其加以改进,以期更好地用于实际测量工作。
1 测量原理和应用
所谓悬高测量,就是测定空中某点距地面的高度。全仪进行悬高测量的工作原理如图1所示。首先把反射棱镜设立在欲测目标点B的天底B’点(即过目标点B的铅垂线与地面的交点),输入反射棱镜高v;然后照准反射棱镜进行距离测量,再转动望远镜照准目标点B,便能实时显示出目标点B至地面的高度H。
显示的目标高度H,由全站仪自身内存的计算程序按下式计算而得:
H=Scosα1tgα2-Ssinα1+v (1)
式中,S为全站仪至反射棱镜的斜距;α1和α2分别为反射棱镜和目标点的竖直角。
由此可见,悬高测量的原理很简单,观测起来也很便捷。利用全站仪提供的该项特殊功能,可方便地用于测定悬空线路、桥梁以及高大建筑物、构筑物的高度。
值得注意的是,要想利用悬高测量功能测出目标点的正确高度,必须将反射棱镜恰好安置在被测目标点的天底,否则测出的结果将是不正确的。
在实际工作中,要将反射棱镜恰好安置在被测目标的天底,仅靠目估是不容易实现的,尤其当目标点离地面较高时。为此,需先投点再进行悬高测量。
2 改进方法
在实际工作中,我们除遇到上述情况外,经常还会遇到这样的情况,即无法得到被测目标点的天底(如塔式建筑物、构筑物)或投影处无法安置反射棱镜(如悬空线路跨水塘)。此时,该如何进行悬高测量呢?下面就介绍一种改进方法。
如图3,欲测定一塔式建(构)筑物的高度,可在远离目标的A点处安置全站仪,在AC方向线上适当位置B点安置反射棱镜,观测A、B两点间的平距DAB和高差hAB;同时转动望远镜观测至塔顶C点的竖直角α1。然后再将反射棱镜立于塔基D点,测定A、D两点间的高差hAD。接着将仪器安置于B点,观测至塔顶C的竖直角α2,即可求得目标高度H=H1+H2。
A、D两点的高差hAD已测得,量取A点的仪器高i1后,则不难求得H2=i1-hAD。下面,我们来推导H1的计算公式。
B’M=hAB+i2-i1 (2)
式中,i2为B点的仪器高。
在直角三角形B’MN中,不难看出
MN=B’Mctgα2=(hAB+i2-i1)ctgα2 (3)
从而有
A’N=DAB-MN=DAB-(hAB+i2-i1)ctgα2 (4)
在三角形A’NC中,利用
上述的计算过程可通过编程存入全站仪的磁卡中,使用时可实时地显示出被测目标的高度。上述的计算公式虽然是针对图3推导出来的,但却具有普遍性,由于篇幅所限此处不一一推证。
3 结束语
综上所述,全站仪的普及使用,的确给我们的测量工作带来极大的方便,但在实际工作中,对全站仪提供的一些功能不能盲目地使用,否则将不会得到正确的结果。同时,要结合自己的具体工作,不断地对全站仪的功能进行开发,才能更好地发挥全站仪的先进功能。