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[摘要]基于三维导线测量和数据处理中存在的问题，研究开发了平面导线和三角高程测量数据采集和处理的一体化作业系统，可以实现外业观测数据的自动记录，观测数据的预处理和数据的三维平差计算等功能，可以节省外业观测记录和内业计算的时间，提高了工作效率。通过具体的工程实例，验证了该系统在电力工程测量中的可行性。
[关键词]控制网 导线 三角高程测量 一体化作业
[中图分类号] P258 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-436-1
1引言
三角高程测量已经成为高精度高程控制测量的一种有效手段[1-2]。采用平面导线控制测量和三角高程测量作业方法进行厂区及变电站的测量作业既可以满足设计和规范的要求，又可以简化生产流程，具有很好的经济效益[3-4]。本文基于以上问题，提出了三维导线测量数的一体化处理系统，并应用到生产实践中。
2三维导线测量及数据处理系统设计
2.1三角高程测量的原理
三角高程测量多采用对向观测又称为往返观测。将全站仪置于A点，量得仪器高为i;棱镜置于B点，量得棱镜高为V。测得A、B 两点间的高差hAB，hAB称为往测高差。再将全站仪置于B点，棱镜置于A点，测得B、A两点间的高差hBA，hBA称为返测高差。往返两次观测高差的平均值即可作为最终的测量结果。
在全站仪进行往返测量时，如果观测是在相同气象条件下进行的，特别是在同一时间进行，则可假定大气折光系数对于反向观测基本相同，因此K往=K返。又S往2·cosα往2和S返2·cosα返2同是A、B两点间的平距，也可认为近似相等，可得对向观测计算高差的基本公式为：
式中：S往、S返和α往、α返分别为往返观测的斜距和竖直角， i往、i返和V往、V返分别为往返观测的仪器高和棱镜高，K往和K返分别为往返观测时的大气折光系数。
根据误差传播定律，对上式进行微分，并转为中误差关系式2，
式中：mh为往返观测平均高差中误差，mα往、mα返 、mS往、mS返分别为往返竖直角和斜距中误差，mi往、mi返 、mV往、mV返分别为往返仪器高和棱镜高量取中误差，■为将角值化成弧度值。由于观测条件相同，因此mα往=mα返 =mα，mS往=mS返=mS，S往=S返=S，mi往=mi返 =mV往=mV返=m， mα往=mα返 =mα。
上式可简化为：
为了分析其精度，本研究选取常用的mα=±2″精度的全站仪为例，按测距500m计算，其测距精度为mS=±（2+2×10-6D）mm，取mS=±3mm，仪器高和棱镜高的量取误差为±2mm。同时取2倍的中误差为极限误差，与四等三角高程测量的限差进行比较。可以得出，在角度为30度的较大垂直角观测时，其极限误差为3.73mm，小于四等三角高程限差。
2.2三维导线测量数据处理系统设计
三维导线测量数据一体化数据处理系统，主要由以下几个主要模块：
（1）数据自动采集模块：根据导线控制测量特点并结合现有的Leica TS06-2″型全站仪的可编程的特性，与leica公司联合开发了“多测回测角”功能，可以直接记录观测的水平角、垂直角、距离、仪器高、觇标高等数据。
（2）数据传输模块：通过建立便携机与全站仪的通讯连接，利用软件的预处理功能，自动计算导线和三角高程测量数据，已知点数据可手工输入也可调用已知点文件。生成符合平差软件“cosawin”和“南方平差易”格式的数据文件（可校核比较将两种平差软件的计算结果）。
（3）数据预处理模块：数据文件整理完成后，通过该模块进行数据预处理，计算相邻控制点间高差及水平距离，用于后续三维数据联合平差。
（4）三维数据联合平差及成果输出模块：观测数据经过数据预处理后根据已知数据自动生成平差数据文件。
由以上数据处理系统各模块的功能，可以实现导线和三角高程测量数据的传输、计算、预处理、平差计算、生成报告等步骤的一体化作业。
3实例分析
结合具体工程进行实例分析。临沂市某220kV变电站位于某丘陵地形，沟坎较多，测图面积约150m*200m，布设控制桩时考虑如果采用水准仪会有诸多不便、费工费时，故决定采用三维导线数据一体化处理系统进行作业。
为检查三维导线测量数据一体化数据处理系统的测量精度，本工程还专门采用电子水准仪联测5个控制点高程。
对比可得：
数据比较
由此可以看出，采用全站仪三角高程测量完全能够满足小区域控制测量要求。
4结论
电力工程测量中，小区域内用全站仪进行导线和三角高程测量方法代替传统的控制测量，方法简单易行， 测量速度较传统方法快的多， 为今后快速、准确建立控制网提供了又一新的途径。本文提出的一体化测量系统实现了外业自动记录角度和距离观测数据，自动计算角度和高差闭合差，自动生成符合平差计算要求的导线和高程平差数据文件，大大提高了电力工程控制测量的生产效率和质量。
参考文献
[1]韩昀，等.精密三角高程代替二等水准测量在山区铁路勘测中的运用[J].测绘科学，2011，36（4）：107-107.
[2]张玉堂.全站仪准水准法高程测量及其精度浅析[J].地理空间信息，2006，4（1）.
[3]许跃民，等.间视法三角高程测量在云阳长江大桥施工中的应用[J].测绘信息与工程，2005，30（4）：33-35.
[4]周水渠.精密三角高程测量代替二等水准测量的尝试 [J].测绘信息与工程，1999，（3）：23-24.
[关键词]控制网 导线 三角高程测量 一体化作业
[中图分类号] P258 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-436-1
1引言
三角高程测量已经成为高精度高程控制测量的一种有效手段[1-2]。采用平面导线控制测量和三角高程测量作业方法进行厂区及变电站的测量作业既可以满足设计和规范的要求，又可以简化生产流程，具有很好的经济效益[3-4]。本文基于以上问题，提出了三维导线测量数的一体化处理系统，并应用到生产实践中。
2三维导线测量及数据处理系统设计
2.1三角高程测量的原理
三角高程测量多采用对向观测又称为往返观测。将全站仪置于A点，量得仪器高为i;棱镜置于B点，量得棱镜高为V。测得A、B 两点间的高差hAB，hAB称为往测高差。再将全站仪置于B点，棱镜置于A点，测得B、A两点间的高差hBA，hBA称为返测高差。往返两次观测高差的平均值即可作为最终的测量结果。
在全站仪进行往返测量时，如果观测是在相同气象条件下进行的，特别是在同一时间进行，则可假定大气折光系数对于反向观测基本相同，因此K往=K返。又S往2·cosα往2和S返2·cosα返2同是A、B两点间的平距，也可认为近似相等，可得对向观测计算高差的基本公式为：
式中：S往、S返和α往、α返分别为往返观测的斜距和竖直角， i往、i返和V往、V返分别为往返观测的仪器高和棱镜高，K往和K返分别为往返观测时的大气折光系数。
根据误差传播定律，对上式进行微分，并转为中误差关系式2，
式中：mh为往返观测平均高差中误差，mα往、mα返 、mS往、mS返分别为往返竖直角和斜距中误差，mi往、mi返 、mV往、mV返分别为往返仪器高和棱镜高量取中误差，■为将角值化成弧度值。由于观测条件相同，因此mα往=mα返 =mα，mS往=mS返=mS，S往=S返=S，mi往=mi返 =mV往=mV返=m， mα往=mα返 =mα。
上式可简化为：
为了分析其精度，本研究选取常用的mα=±2″精度的全站仪为例，按测距500m计算，其测距精度为mS=±（2+2×10-6D）mm，取mS=±3mm，仪器高和棱镜高的量取误差为±2mm。同时取2倍的中误差为极限误差，与四等三角高程测量的限差进行比较。可以得出，在角度为30度的较大垂直角观测时，其极限误差为3.73mm，小于四等三角高程限差。
2.2三维导线测量数据处理系统设计
三维导线测量数据一体化数据处理系统，主要由以下几个主要模块：
（1）数据自动采集模块：根据导线控制测量特点并结合现有的Leica TS06-2″型全站仪的可编程的特性，与leica公司联合开发了“多测回测角”功能，可以直接记录观测的水平角、垂直角、距离、仪器高、觇标高等数据。
（2）数据传输模块：通过建立便携机与全站仪的通讯连接，利用软件的预处理功能，自动计算导线和三角高程测量数据，已知点数据可手工输入也可调用已知点文件。生成符合平差软件“cosawin”和“南方平差易”格式的数据文件（可校核比较将两种平差软件的计算结果）。
（3）数据预处理模块：数据文件整理完成后，通过该模块进行数据预处理，计算相邻控制点间高差及水平距离，用于后续三维数据联合平差。
（4）三维数据联合平差及成果输出模块：观测数据经过数据预处理后根据已知数据自动生成平差数据文件。
由以上数据处理系统各模块的功能，可以实现导线和三角高程测量数据的传输、计算、预处理、平差计算、生成报告等步骤的一体化作业。
3实例分析
结合具体工程进行实例分析。临沂市某220kV变电站位于某丘陵地形，沟坎较多，测图面积约150m*200m，布设控制桩时考虑如果采用水准仪会有诸多不便、费工费时，故决定采用三维导线数据一体化处理系统进行作业。
为检查三维导线测量数据一体化数据处理系统的测量精度，本工程还专门采用电子水准仪联测5个控制点高程。
对比可得：
数据比较
由此可以看出，采用全站仪三角高程测量完全能够满足小区域控制测量要求。
4结论
电力工程测量中，小区域内用全站仪进行导线和三角高程测量方法代替传统的控制测量，方法简单易行， 测量速度较传统方法快的多， 为今后快速、准确建立控制网提供了又一新的途径。本文提出的一体化测量系统实现了外业自动记录角度和距离观测数据，自动计算角度和高差闭合差，自动生成符合平差计算要求的导线和高程平差数据文件，大大提高了电力工程控制测量的生产效率和质量。
参考文献
[1]韩昀，等.精密三角高程代替二等水准测量在山区铁路勘测中的运用[J].测绘科学，2011，36（4）：107-107.
[2]张玉堂.全站仪准水准法高程测量及其精度浅析[J].地理空间信息，2006，4（1）.
[3]许跃民，等.间视法三角高程测量在云阳长江大桥施工中的应用[J].测绘信息与工程，2005，30（4）：33-35.
[4]周水渠.精密三角高程测量代替二等水准测量的尝试 [J].测绘信息与工程，1999，（3）：23-24.