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，徠卡自動全站儀多測回自動觀測、自動識別限差，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，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。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、項目驗證

　　為了驗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。徠卡自動全站儀搭配三角高程測量軟件、計算軟件和正確的測量方法，達(dá)到了目的和效果。同時我們也積累了諸多的外業(yè)經(jīng)驗：

　　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，如一站觀測時間過長，應(yīng)重測對向觀測。

　　白天平均氣溫超過26℃時，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，熱氣浪大時大氣折光影響較大。

　　自動照準(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自動照準(zhǔn)時盡量避免陽光直射，由于正對太陽時，在自動照準(zhǔn)光路中會有噪聲，從而影響自動照準(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，一個組一天連測3-5公里左右，依據(jù)財政部、國家測繪局2009 年頒布的《測繪生產(chǎn)成本費(fèi)用定額》計算，100個水準(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個水準(zhǔn)點(diǎn)觀測的費(fèi)用為207萬元，一個組5人需要400天完成。而同樣任務(wù)利用徠卡自動全站儀精密三角高程聯(lián)測二等水準(zhǔn)，一個組一天聯(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。