一、前言

　　目前高程測量方法一般分為幾何水準(zhǔn)測量、GPS水準(zhǔn)測量和三角高程測量三大類。采用傳統(tǒng)水準(zhǔn)的方法測定點(diǎn)與點(diǎn)之間的高差，所得到的地面點(diǎn)高程精度較高，普遍用于建立國家高程控制點(diǎn)及測定高等級(jí)地形控制點(diǎn)的高程。對于地面高低起伏較大的地區(qū)，采用這種方法測定地面點(diǎn)的高程進(jìn)程緩慢，有時(shí)甚至非常困難。

　　精密三角高程測量在丘陵地、山地、高山地區(qū)相比常規(guī)水準(zhǔn)測量，因架站少、架站自由、靈活、快速，不需要量測儀器、棱鏡高，傳遞高程優(yōu)勢顯著，能大大降低外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，但受限于全站儀的硬件性能，此前一直未能在生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用；徠卡測量機(jī)器人的出現(xiàn)，打破了三角高程測量不能代替高精度水準(zhǔn)測量的束縛，徠卡自動(dòng)全站儀多測回自動(dòng)觀測、自動(dòng)識(shí)別限差，給野外測量帶來很大的便利，尤其夜間觀測成果更佳。

　　二、精密三角高程測量技術(shù)的可行性研究

　　作業(yè)流程：

　　檢測棱鏡互差，并檢核棱鏡的加裝是否符合要求，同時(shí)還要對全站儀進(jìn)行組合檢校；

　　在起點(diǎn)布設(shè)棱鏡桿，在距離起點(diǎn)較近的一點(diǎn)(轉(zhuǎn)點(diǎn)1)，布設(shè)主站；

　　主站在轉(zhuǎn)點(diǎn)1依次觀測棱鏡桿低棱鏡(①)和棱鏡桿高棱鏡(②)；

　　主站不動(dòng)，在轉(zhuǎn)點(diǎn)2架設(shè)輔站。依次進(jìn)行如下觀測：后測站觀測低棱鏡(③)、前測站觀測低棱鏡(④)、前測站觀測高棱鏡(⑤)、后測站觀測高棱鏡(⑥)；

　　主站換站至轉(zhuǎn)點(diǎn)3，輔站不動(dòng)。依次進(jìn)行如下觀測：后測站觀測低棱鏡(⑦)、前測站觀測低棱鏡(⑧)、前測站觀測高棱鏡(⑨)、后測站觀測高棱鏡(⑩)；

　　輔站換站，依次循環(huán)進(jìn)行高程的傳遞至接近末點(diǎn)處；

　　在最后的轉(zhuǎn)站，主站依次觀測末點(diǎn)高低棱鏡。

　　數(shù)據(jù)模型：

　　限差

　　三、項(xiàng)目驗(yàn)證

　　為了驗(yàn)證精密三角高程測量的精度, 內(nèi)蒙古自治區(qū)測繪院使用徠卡TCRA1201全站儀、徠卡TS30全站儀及徠卡TS60全站儀等檢測了很多段用數(shù)字電子水準(zhǔn)儀測得二等水準(zhǔn)路線。其結(jié)果如表所示, 精密三角高程測量是完全可以達(dá)到二等水準(zhǔn)測量的要求。

　　四、經(jīng)驗(yàn)積累、廣泛應(yīng)用

　　自2010年5月以來，內(nèi)蒙古自治區(qū)測繪院在呼和浩特、包頭、鄂爾多斯、巴彥淖爾市、烏蘭察布市、赤峰市已成功的使用徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程測量代替二等水準(zhǔn)測量1700多千米；在烏蘭察布市、呼倫貝爾市、興安盟、赤峰市等地方成功的使用徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程測量代替三等水準(zhǔn)測量4000多千米。

　　經(jīng)過數(shù)年的研究，不同時(shí)間，不同區(qū)域，所測得的數(shù)據(jù)基本都能滿足國家二等水準(zhǔn)測量規(guī)范的要求。徠卡自動(dòng)全站儀搭配三角高程測量軟件、計(jì)算軟件和正確的測量方法，達(dá)到了目的和效果。同時(shí)我們也積累了諸多的外業(yè)經(jīng)驗(yàn)：

　　盡可能使用無伸縮腳架觀測，測段起、末水準(zhǔn)點(diǎn)上，對中桿要放穩(wěn)，保持高度不。

　　對向觀測時(shí)，如一站觀測時(shí)間過長，應(yīng)重測對向觀測。

　　白天平均氣溫超過26℃時(shí)，在保障安全的作業(yè)前提下，最好在夜間作業(yè)，提前踏勘、選定觀測路線和測站點(diǎn)，更能顯著提高作業(yè)效率。

　　白天作業(yè)視線長度不宜超過800米，經(jīng)過大量測量數(shù)據(jù)證明500米左右為最佳觀測距離。

　　白天作業(yè)時(shí)間遵照水準(zhǔn)測量規(guī)范上的要求，由于在陽光直射和地面溫度較高，熱氣浪大時(shí)大氣折光影響較大。

　　自動(dòng)照準(zhǔn)觀測，視場內(nèi)不能有遮擋物在棱鏡前。

　　視線不能通過煙火上空，觀測目標(biāo)背后不能有大面積反光地物(蔬菜大棚)，大面積水域。

　　在ATR自動(dòng)照準(zhǔn)時(shí)盡量避免陽光直射，由于正對太陽時(shí)，在自動(dòng)照準(zhǔn)光路中會(huì)有噪聲，從而影響自動(dòng)照準(zhǔn)的精度。

　　五、總結(jié)

　　傳統(tǒng)二、三等水準(zhǔn)在山地、高山的測量中，需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，且效率極低。以傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量為例，在山地連測二、三等水準(zhǔn)，單程連續(xù)觀測前后視距5-10米，一站一站連測，一個(gè)組一天連測3-5公里左右，依據(jù)財(cái)政部、國家測繪局2009 年頒布的《測繪生產(chǎn)成本費(fèi)用定額》計(jì)算，100個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)需要聯(lián)測1000千米。若對這些點(diǎn)進(jìn)行二等水準(zhǔn)觀測，100個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)觀測的費(fèi)用為207萬元，一個(gè)組5人需要400天完成。而同樣任務(wù)利用徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程聯(lián)測二等水準(zhǔn)，一個(gè)組一天聯(lián)測8-10公里左右，200天以內(nèi)就可以完成1000千米的水準(zhǔn)測量，節(jié)省大量的人力、物力。應(yīng)用徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程代替二、三等水準(zhǔn)測量在困難地區(qū)聯(lián)測，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程測量具有傳遞高程靈活、方便、受地形條件限制較少等優(yōu)點(diǎn)，徠卡測量機(jī)器人超高的測角測距精度，為精密三角高程測量提供了硬件保障，目前徠卡自動(dòng)全站儀精密三角高程測量在大地測量、工程測量中得到了廣泛的應(yīng)用。