导线测量观测方法的探讨
【摘要J 在导线测量观测过程中，充分利用全站仪的各种功能，将各项改正置入仪器，让其自动改正，
简化外业观刚步骤，直接观测导线的水平方向折角、平距和高差、仪器高和现高等要素，能获得和常规测量方
法同样的精度。
【关键词I 导线测量; 全站仪; 平距和高差; 改正设置
【中图分类号】段14【文献标识码]B
在测量发展的过程中，随着测绘仪器技术的发展，布设
控制的方法经历了三角网(锁) 测量、边角网测量、导线测量
和cPs 测量等不同阶段。GPS 测量由于价格昂贵使其应用
范围受到一定限制，而一般测量单位都有导线测量需要的经
纬仪、测距仪、全站仪等设备，因此建立控制常用方法还是导
线测量。在测量工作中，一级以下控制常用导线布设，与其
他控制方法相比较，导线布设方便灵活，只需相邻两导线点
相互通视。在平坦而荫蔽的地区及城市和建筑区，具有较大
的优越性。随着测绘仪器技术的成熟，全站仪的功能更加完
善和智能化，导线测量的常规测量方法可以用更简单的新观
测方法来代替，完全能满足测绘生产和规范的要求。我单位
在两河口水库勘界测区中，布设的导线就是利用这种新方法
进行观测，精度完全满足规范要求。现以拓普康全站仪为例
对具体观测过程进行讲述。
S ，’二s ，十a+L今(a是加常数，L 为乘常数)
(2)利用对向观测垂直角和S ，’算导线边平距D::
1导线测量常规方法
1.1导线观侧方法
导线测量观测要素:水平方向折角、垂直角、斜距、测距
时主站的气压和温度、仪器高和靓高、主机高和镜高。
。=(1/2){。1，一理、，+尸’少(3600XS，’) 〔eosa 、，(:，一i ，
一i ，+无，) 一Cos 。，、(。、一k ，) 〕}
地球曲率和大气折光对垂直角的影响分别为口二
S ，补叭2R) 和c 二S; 知，’/(2左) ，则地球曲率和大气折光对垂
直角的综合影响为沪二口一。二(1一k)5，丫7(2R)，其中R 是
地球平均曲率半径，k 是测区大气折光系数，厂二加62650
导线边平距:D工二S 、’cos 恤十口一。) 二S:‘cos(。十刀、
目前导线测量一般用于一级导线以下控制布设，其平均
边长小于400m ，可以不考虑地球曲率的影响、则水平距离
D ，即为导线两端点在平均高程面上的弧长，可以达到精度要
求。
(3)导线点间的高差
气，=(风，一从、)/2二Dl ‘g 扛(嘶l 一。I ，)/2」+
(i、+。J)/2一(i，+。，)/2+D圣(瓜，一kl ，)/(ZR)
在对向卿中由于大气折光系数大致相同即(气，秽kl 、) ，则有D}(无，，一k; ，)/(ZR)“0 甄=即g 仁(气1一伪，) 周十(i，一叼/2-
(il柳1)/2
(4江按以上方法计算其他各导线边的平距及高差，根据
观测的水平方向转折角及计算的导线平距及高差按相应公
式平差计算导线点的坐标和高程成果。
图1导线测量观测过程
导线测量的观侧
「
过程(见图1) ，在A 点设站观测的要
素:水平方向左折角几、A 点到l 点的垂直角气，、斜距S ，、测
站测距时周围的气压尸l 和温度tl(尸，和t; 现场查取直接置
人仪器自动改正) 、仪器高和侧距主机高降J 用全站仪观测日寸
测距主机高和测站仪器高相等)i ，、规高。，、镜高为气; 在1点
设站观测的要素:水平左折角刀，、1点到A 点的垂直角al 朴仪
高i ，、规高。; ·…，按以上方法依次观测，直至已知控制点B
为止。」
1.2，一利用观测要素进行各项改正和计算
(l)对观测斜距进行加、乘常改正:
2导线测量新方法
导线测量新方法的原理就是将仪器的加常数、乘常数、
气压、温度、大气折光、地球曲率、垂直角指标差等各项误差
置人仪器，让其自动改正，直接观测导线的水平方向折角、平
距和高差、仪器高和规高等要素。具体作业方法如下。
2.1观测前的准备工作
加常数改正:在全站仪中没有直接改正加常数的设置，
[收稿日期」2006一06一06
〔作者简介」杨先绪(1970一) ，男，四川乐至人，高级工
程师，从事城市测量和管理工作。
128四)IJ 建筑第26卷2006.9麒姗骥珊赣嘟黝
由于它和棱镜常数对每一导线边的影响都是一个固定值，设素:水平折角月，、平距几，、几2，高差气、、仪器高11、规高
想求加常数和棱镜常数的于撒和，其和值作为名义棱镜常数即一，’’‘按此法依次观测，直至已知控制点刀为止。
进行设置。2乃平差计算
垂直角指标差改正:利用垂直角零点差的校正和仪器系导线边平距:D，二(仇，+几，)/2 统误差补偿的改正来校正，准确测量仪器垂直角指标差，在导线高差:
全站仪上进行校正，此项误差设置应反复进行多次，使垂直h 一〔(气，+i，一。，) 一(h1，+i，一:，)]/2二
角指差对距离和高差影响降到最小。表1即为垂直角指标(hA，一气，+i，一i 】一:，十:;)/2 差为5’’时，对距离和高差产生的影响误差表。按以上方法计算导线其他点间的平距和高差，最后平差
表1垂直角指标差为5即时对距离和高度的误差影响(cm)计算导线点的坐标和高程成果。、 距距离离looo3ooo5ooo7OOO9ooo
△△△DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh
44400mmm0.02220.93330.05550.97770.09990.98880.12220.99990.15550.9999
33300mmm0.01110.73330.04440.73330.06660.73330.08880.73330.111107444
22200mmm0.01110.48880.02220.48880.04440.49990.06660.51110.08880.5111
11100mmm0.01110.24440.02220.24440.02220.24440.03330.25550.04440.2555
3两种观测方法实例比较
当垂直角指标差为2’’时对距离和高差的影响误差见表2。
表2垂直角指标差为妙时对距离和高差的误差影响《亡m)
距距离离looo30005ooo7。。9ooo
△△△DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh
44400mmm0.02220.39990.02220.39990.04440.39990.05550，4000006660.3999
33300mmm0.00000.2999O ，0222029990.03330.29990.03330.28880.05550.3000
22200mmm0.00000.19990，01110.19990.01110，20000.02220.20000.03330.2000
11100mmm0.00000.10000.0111住09990.01110.0999001110.10000.01110.1000
导导线线常规观测方法法新观测方法法边长差值值高差差值值
编编号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号(】们】1勺)))(。m))) 边边边长(m)))高差(m)))边长(m)))高差(rn)))))))
AAA 一111127.457222一‘不.271111127.455555一4.272555+1.777+1.444
lll 一222237.421555+1.312444237.422777+1.313000一1.222一0.666
222一333134.185444+().931999134.185000+0.932000+0.444+0.111
333一44497，315777+().42477797.315888+0.424666一0111+0.111
444一555111.355777一二1.047111111.354888一3.046000一0.999一1.111
555一666225.412777十].514777225.414222+1.516999一1.555一2.222
666一777149.215111+二:.丘[1**********]000+2.513999+0.111+0.666
777一BBB157.693222+二;.154111巧7、693555+5.155222一0.333一1.111
现以两河口水库勘界测区中布设的一条二级导线为例
进行观测方法的比较。该导线共计8条边，用拓普康全站仪
按两种方法进行观测，常规观测方法用时80min ，新方法用
时60min ，加常数a=0.93mm，乘常数L=2.32m耐km ，大
气折光系数无二1.4。将两种方法观测的数据分别计算出导
线边长平距和高差如表3。
表3两种观测分法结果的比较
二刻常规酬方法}’新观测方法}。、、。}、。、。
从表l 、表2可以看出当一定指标差时，距离及垂直角愈
大，则对边长和高差的影响愈大，而边长和垂直角愈小，其影
响较小。因此在观测一、二级等较长导线时，应按要求准确
测量垂直角指标差，减小测量指标差的误差，增加测回数和
观测方向，使观测指标差接近仪器指标差的真值，以使仪器
准确地校正该项误差。
乘常数、气压和温度改正:在全站仪中没有直接改正乘
常数的设置，只有气象元素和气象元素改正值的设置，由于
乘常数及气象元素二者改正都是与距离成比例的，所以设想
将二者的代数和看作是名义气象元素改正值，置人仪器进行
改正。拓普康全站仪气象改正公式为ra 二十279.67-
〔79.53P/(27315+t)」xlo 一石，现场查取测距测站周围的气 象元素p 和:，查表或利用计算器按上式求出T 。，则置人仪器 的名义大气改正值为，。和L(L为仪器乘常数) 代数和，这样 观测值就进行了乘常数、气象两项改正。
大气折光和地球曲率改正:打开大气折光和地球曲率改
正功能，大气折光系数k 值根据测区不同地域输人不同值进 行设置。
通过以上几项操作，全站仪测出的平距就是已经过加常
数、乘常数、垂直角指标差、气压温度、大气折光、地球曲率等 误差的改正。
2.2导线测量观测方法
见图1，在A 点设站观测导线要素:水平方向折角凤、平
距马。高差气，、仪器高i ，、规高:、、在1点设站观测导线要 从以上数据表明，其测距中误差为0.82mm ，高差中误
差为0.91mm ，满足规范要求。以上差值是由于观测误差、 各项改正设置误差:、仪器二次设站误差等因素造成。在实际 观测中应根据不同等级精度，增加观测测回数和提高设置各 项改正的精度，使最终成果达到预期要求。
4结束语
导线测量这种新观测方法实质是将多项改正置人仪器
自动改正，操作简单方便，减少了观测误差和外业观测工作 量，提高了测量成果的精度和工作效率，在野外测量作业中 有一定的借鉴作用。
参考文献
「1〕魏忠邦，翟栩. 光电测距水平距离的计算日」. 测绘通报，2005，
(9).
tZ]武汉测绘科技大学《测量学》编写组. 测量学[M」·北京:测绘 出版社，2989.
四jll 建筑第26卷2006.9129
导线测量观测方法的探讨
【摘要J 在导线测量观测过程中，充分利用全站仪的各种功能，将各项改正置入仪器，让其自动改正，
简化外业观刚步骤，直接观测导线的水平方向折角、平距和高差、仪器高和现高等要素，能获得和常规测量方
法同样的精度。
【关键词I 导线测量; 全站仪; 平距和高差; 改正设置
【中图分类号】段14【文献标识码]B
在测量发展的过程中，随着测绘仪器技术的发展，布设
控制的方法经历了三角网(锁) 测量、边角网测量、导线测量
和cPs 测量等不同阶段。GPS 测量由于价格昂贵使其应用
范围受到一定限制，而一般测量单位都有导线测量需要的经
纬仪、测距仪、全站仪等设备，因此建立控制常用方法还是导
线测量。在测量工作中，一级以下控制常用导线布设，与其
他控制方法相比较，导线布设方便灵活，只需相邻两导线点
相互通视。在平坦而荫蔽的地区及城市和建筑区，具有较大
的优越性。随着测绘仪器技术的成熟，全站仪的功能更加完
善和智能化，导线测量的常规测量方法可以用更简单的新观
测方法来代替，完全能满足测绘生产和规范的要求。我单位
在两河口水库勘界测区中，布设的导线就是利用这种新方法
进行观测，精度完全满足规范要求。现以拓普康全站仪为例
对具体观测过程进行讲述。
S ，’二s ，十a+L今(a是加常数，L 为乘常数)
(2)利用对向观测垂直角和S ，’算导线边平距D::
1导线测量常规方法
1.1导线观侧方法
导线测量观测要素:水平方向折角、垂直角、斜距、测距
时主站的气压和温度、仪器高和靓高、主机高和镜高。
。=(1/2){。1，一理、，+尸’少(3600XS，’) 〔eosa 、，(:，一i ，
一i ，+无，) 一Cos 。，、(。、一k ，) 〕}
地球曲率和大气折光对垂直角的影响分别为口二
S ，补叭2R) 和c 二S; 知，’/(2左) ，则地球曲率和大气折光对垂
直角的综合影响为沪二口一。二(1一k)5，丫7(2R)，其中R 是
地球平均曲率半径，k 是测区大气折光系数，厂二加62650
导线边平距:D工二S 、’cos 恤十口一。) 二S:‘cos(。十刀、
目前导线测量一般用于一级导线以下控制布设，其平均
边长小于400m ，可以不考虑地球曲率的影响、则水平距离
D ，即为导线两端点在平均高程面上的弧长，可以达到精度要
求。
(3)导线点间的高差
气，=(风，一从、)/2二Dl ‘g 扛(嘶l 一。I ，)/2」+
(i、+。J)/2一(i，+。，)/2+D圣(瓜，一kl ，)/(ZR)
在对向卿中由于大气折光系数大致相同即(气，秽kl 、) ，则有D}(无，，一k; ，)/(ZR)“0 甄=即g 仁(气1一伪，) 周十(i，一叼/2-
(il柳1)/2
(4江按以上方法计算其他各导线边的平距及高差，根据
观测的水平方向转折角及计算的导线平距及高差按相应公
式平差计算导线点的坐标和高程成果。
图1导线测量观测过程
导线测量的观侧
「
过程(见图1) ，在A 点设站观测的要
素:水平方向左折角几、A 点到l 点的垂直角气，、斜距S ，、测
站测距时周围的气压尸l 和温度tl(尸，和t; 现场查取直接置
人仪器自动改正) 、仪器高和侧距主机高降J 用全站仪观测日寸
测距主机高和测站仪器高相等)i ，、规高。，、镜高为气; 在1点
设站观测的要素:水平左折角刀，、1点到A 点的垂直角al 朴仪
高i ，、规高。; ·…，按以上方法依次观测，直至已知控制点B
为止。」
1.2，一利用观测要素进行各项改正和计算
(l)对观测斜距进行加、乘常改正:
2导线测量新方法
导线测量新方法的原理就是将仪器的加常数、乘常数、
气压、温度、大气折光、地球曲率、垂直角指标差等各项误差
置人仪器，让其自动改正，直接观测导线的水平方向折角、平
距和高差、仪器高和规高等要素。具体作业方法如下。
2.1观测前的准备工作
加常数改正:在全站仪中没有直接改正加常数的设置，
[收稿日期」2006一06一06
〔作者简介」杨先绪(1970一) ，男，四川乐至人，高级工
程师，从事城市测量和管理工作。
128四)IJ 建筑第26卷2006.9麒姗骥珊赣嘟黝
由于它和棱镜常数对每一导线边的影响都是一个固定值，设素:水平折角月，、平距几，、几2，高差气、、仪器高11、规高
想求加常数和棱镜常数的于撒和，其和值作为名义棱镜常数即一，’’‘按此法依次观测，直至已知控制点刀为止。
进行设置。2乃平差计算
垂直角指标差改正:利用垂直角零点差的校正和仪器系导线边平距:D，二(仇，+几，)/2 统误差补偿的改正来校正，准确测量仪器垂直角指标差，在导线高差:
全站仪上进行校正，此项误差设置应反复进行多次，使垂直h 一〔(气，+i，一。，) 一(h1，+i，一:，)]/2二
角指差对距离和高差影响降到最小。表1即为垂直角指标(hA，一气，+i，一i 】一:，十:;)/2 差为5’’时，对距离和高差产生的影响误差表。按以上方法计算导线其他点间的平距和高差，最后平差
表1垂直角指标差为5即时对距离和高度的误差影响(cm)计算导线点的坐标和高程成果。、 距距离离looo3ooo5ooo7OOO9ooo
△△△DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh
44400mmm0.02220.93330.05550.97770.09990.98880.12220.99990.15550.9999
33300mmm0.01110.73330.04440.73330.06660.73330.08880.73330.111107444
22200mmm0.01110.48880.02220.48880.04440.49990.06660.51110.08880.5111
11100mmm0.01110.24440.02220.24440.02220.24440.03330.25550.04440.2555
3两种观测方法实例比较
当垂直角指标差为2’’时对距离和高差的影响误差见表2。
表2垂直角指标差为妙时对距离和高差的误差影响《亡m)
距距离离looo30005ooo7。。9ooo
△△△DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh △DDD △hhh
44400mmm0.02220.39990.02220.39990.04440.39990.05550，4000006660.3999
33300mmm0.00000.2999O ，0222029990.03330.29990.03330.28880.05550.3000
22200mmm0.00000.19990，01110.19990.01110，20000.02220.20000.03330.2000
11100mmm0.00000.10000.0111住09990.01110.0999001110.10000.01110.1000
导导线线常规观测方法法新观测方法法边长差值值高差差值值
编编号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号(】们】1勺)))(。m))) 边边边长(m)))高差(m)))边长(m)))高差(rn)))))))
AAA 一111127.457222一‘不.271111127.455555一4.272555+1.777+1.444
lll 一222237.421555+1.312444237.422777+1.313000一1.222一0.666
222一333134.185444+().931999134.185000+0.932000+0.444+0.111
333一44497，315777+().42477797.315888+0.424666一0111+0.111
444一555111.355777一二1.047111111.354888一3.046000一0.999一1.111
555一666225.412777十].514777225.414222+1.516999一1.555一2.222
666一777149.215111+二:.丘[1**********]000+2.513999+0.111+0.666
777一BBB157.693222+二;.154111巧7、693555+5.155222一0.333一1.111
现以两河口水库勘界测区中布设的一条二级导线为例
进行观测方法的比较。该导线共计8条边，用拓普康全站仪
按两种方法进行观测，常规观测方法用时80min ，新方法用
时60min ，加常数a=0.93mm，乘常数L=2.32m耐km ，大
气折光系数无二1.4。将两种方法观测的数据分别计算出导
线边长平距和高差如表3。
表3两种观测分法结果的比较
二刻常规酬方法}’新观测方法}。、、。}、。、。
从表l 、表2可以看出当一定指标差时，距离及垂直角愈
大，则对边长和高差的影响愈大，而边长和垂直角愈小，其影
响较小。因此在观测一、二级等较长导线时，应按要求准确
测量垂直角指标差，减小测量指标差的误差，增加测回数和
观测方向，使观测指标差接近仪器指标差的真值，以使仪器
准确地校正该项误差。
乘常数、气压和温度改正:在全站仪中没有直接改正乘
常数的设置，只有气象元素和气象元素改正值的设置，由于
乘常数及气象元素二者改正都是与距离成比例的，所以设想
将二者的代数和看作是名义气象元素改正值，置人仪器进行
改正。拓普康全站仪气象改正公式为ra 二十279.67-
〔79.53P/(27315+t)」xlo 一石，现场查取测距测站周围的气 象元素p 和:，查表或利用计算器按上式求出T 。，则置人仪器 的名义大气改正值为，。和L(L为仪器乘常数) 代数和，这样 观测值就进行了乘常数、气象两项改正。
大气折光和地球曲率改正:打开大气折光和地球曲率改
正功能，大气折光系数k 值根据测区不同地域输人不同值进 行设置。
通过以上几项操作，全站仪测出的平距就是已经过加常
数、乘常数、垂直角指标差、气压温度、大气折光、地球曲率等 误差的改正。
2.2导线测量观测方法
见图1，在A 点设站观测导线要素:水平方向折角凤、平
距马。高差气，、仪器高i ，、规高:、、在1点设站观测导线要 从以上数据表明，其测距中误差为0.82mm ，高差中误
差为0.91mm ，满足规范要求。以上差值是由于观测误差、 各项改正设置误差:、仪器二次设站误差等因素造成。在实际 观测中应根据不同等级精度，增加观测测回数和提高设置各 项改正的精度，使最终成果达到预期要求。
4结束语
导线测量这种新观测方法实质是将多项改正置人仪器
自动改正，操作简单方便，减少了观测误差和外业观测工作 量，提高了测量成果的精度和工作效率，在野外测量作业中 有一定的借鉴作用。
参考文献
「1〕魏忠邦，翟栩. 光电测距水平距离的计算日」. 测绘通报，2005，
(9).
tZ]武汉测绘科技大学《测量学》编写组. 测量学[M」·北京:测绘 出版社，2989.
四jll 建筑第26卷2006.9129