激光测距仪在高程传递中的应用研究
激光测距仪在高程传递中的应用研究
作者:邵国防
一、概述
高程传递作为建筑物施工测量中的 一 项 主要任务,直接影响到施工精度、费用等。目前,常用的方法有悬挂钢尺、精密三角高程、CPS高程拟合、全站仪垂直测高等方法,但这些方法都有一定的误差源无法彻底消除,如仪器高蜇测误差、钢尺尺长改正误差等,只能采取一 定 的方法减 弱。如果采用测距仪进行高程传递,则不存在仪器高量测、尺长改正等误差源,只有激光测距误差。本文结合试验,对激光测距仪在高程传递 中的应用方法和精度作进一步探讨。
二、高程传递方法
高程传递有两种形式,即向上传递和向下传递。向上传递常用在房建施工中,向下传递则常用在地铁、隧洞工程的竖井高程控制中。本文以向上高程传递为示例进行说明。
假设地面高程控制点A的高程为H a ,待求地上高程控制点 B 的高程为 H b。
第1步:在地面用水准仪观测A点和测距仪位置的水准标尺读数,分别为di 和 d2 ,则可求出测距仪底部位置的高程为Ha + d, -d2 a
第 2 步 :用测距仪测量底部位置到顶部 的距离Hd8,这时就可以把高程传递到建筑物的顶部 ,高程为Ha+d1-d2 +Hd8。
第3步:在建筑物上,用水准仪观测顶部位置和待求点B的水准标尺读数,分别为d3 和d4.此时需注意,在顶部位置放水准标尺时是倒立放置的,可能会增加读数时的困难。这样待求点B的高程便为Hb = Ha + d1 - d2 + Hd8 - d3 - d4.
三、激光测距仪介绍
激光测距仪具有 2.4 英寸高分辨率彩屏、人性化界面,以及能快速、方便地放大4倍变焦瞄准远处目标的数码瞄准器 ,而其自带的距离、面积、体积等多种测植程序则能轻松测量出所需要的每个距离。
激光测距仪具有的最小/最大值测量 、360°倾角传感器和高精度的测距精度等特点,使得其在高程传递测量中能发挥出无可比拟的优势。其中,最小/最大值测量能轻松测量出到地面或楼顶的垂直角度距离即垂距;360°倾角传感器高达0.1°的测角精度能满足常规任务要求。
四、精度影响因素分析
1、测距仪不竖直引起的倾斜误差
由于测距仪上没有精密的角度传感器,因此不能精确控制测距方向线和铅垂直线重合,会存在一定的偏角。
距离越大角度倾斜影响越大,如果能精密测量出角度的倾斜值(偏角),则高差的影响值是可以计算并可以改正的,但是限于目前技术,测距仪的角度值是不能精密测量的,而激光测距仪角度能精确测量到0.1°。如果在垂直方向测距仪和铅垂线的偏角小于0.1°时,其对高差的影响值200m内都在亚毫米级。
2、测距误差
激光测距仪标称的典型精度为1.0mm,典型一般是指10m内的测量精度。在10-30m的距离范围内测距最大误差可能以0.025mm/m增加。测量距离超过30m时,测距最大误差可能以0.1mm/m增加。在长距离测量模式下,测量距离超过30m的测距最大误差可能以0.15mm/m增加。
五、试验步骤及数据分析
对测距仪的测距精度要选用测距精度更高的仪器来分析。高精度全站仪,标称精度±(0.6mm+1*10-6D),在距离200m处的最大误差为0.8mm,因此可以利用的具有更高测距精度的全站以来验证激光测距仪的测距精度。
测试方法:用全站仪的测角功能,把两组棱镜和全站仪放置在一条直线上,高度同高。首先使用全站仪精测模式测量两组棱镜,每组测10次,取平均值,求出两组棱镜的距离;然后使用激光测距仪放置到全站仪的位置,并用三脚架固定,在两组棱镜上放置测距板,每组也各测10次,取平均值。由于使用全站仪进行精确定位,两组棱镜和仪器的共线误差可控制在0.05m之内,由上可知,此偏差对距离影响可忽略。
距离越远测距仪的测距误差越大,但是测量差值均小于激光测距仪标称精度的最大误差。测试中,所有测站10次测量结果中,激光测距仪测出的距离最大最小值之差均小于1mm。将此高精度、高稳定性的测距仪,应用到高程传递中,特别是短距离的高程传递中,具有重要的意义。
六、结束语
为提高测量精度,测量过程中要注意以下事项:
1)地面点可选用基座,并放置全站仪进行精确整平,然后把全站仪从基座上取走,放置测距仪,这样便可以提高测距仪放置时的垂直度。
2)水准仪最好选择精度较高的仪器,高精度水准仪每千米中误差仅为0.3mm,而在上下两个测站里,仪器引起的误差为亚毫米级,可忽略不计。
3)测距仪在多次测量的基础上,再进行往返测量,求平均值。测量中注意要排出结果偏差较大的值。
4)竖直测距时,应尽可能沿着钢筋水泥柱或用铅垂线为测距仪辅助,这样偏差能控制在5cm之内,而由其引起的距离改正误差为亚毫米级,可忽略不计。
5)选用专业反光板,因为高精度测量中,物体的反射率直接影响测距精度。专业反射板经过专业处理,能减少外界因素影响。
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