全站儀在工程測(cè)繪中的應(yīng)用與分析

位國(guó)紅

項(xiàng)城市國(guó)土資源局

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全站儀在工程測(cè)繪中的應(yīng)用與分析

位國(guó)紅

項(xiàng)城市國(guó)土資源局

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度地不斷加快及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工程測(cè)繪技術(shù)水平也得到了極大提升。全站儀因其擁有使用方便，可支持?jǐn)U大存儲(chǔ)，內(nèi)存量大的優(yōu)點(diǎn)，在工程測(cè)繪中得到了廣泛地應(yīng)用。本文主要對(duì)全站儀在工程測(cè)繪中的應(yīng)用及注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析與探究。

全站儀；工程測(cè)繪

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展及其在測(cè)繪領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，集電子測(cè)角、電子測(cè)距、數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)的全站儀已經(jīng)取代了常規(guī)的光學(xué)經(jīng)緯儀和s3光學(xué)水準(zhǔn)儀。各測(cè)繪儀器廠商生產(chǎn)出各種型號(hào)的全站儀，出現(xiàn)了大內(nèi)存、多功能、防水型、防爆型、電腦型等，全站儀正朝著功能全、效率高、全自動(dòng)、易操作、體積小、重量輕的方向發(fā)展，使野外測(cè)繪作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度逐漸地減輕，工作效率得到不斷提高，測(cè)繪技術(shù)水平也相應(yīng)地得到了提升，從根本上更新了測(cè)量的觀念和理論。傳統(tǒng)的測(cè)量方式正逐步被不斷涌現(xiàn)的新儀器、新技術(shù)、新方法所取代。目前在建筑工程測(cè)量經(jīng)常采用的儀器就是全站儀，筆者將結(jié)合工程實(shí)例來(lái)講述全站儀在建筑工程的測(cè)量中的運(yùn)用。

一、全站儀的概況

全站儀的基本組成：全站儀由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子補(bǔ)償、微機(jī)處理裝置四大部分組成；全站儀：光、機(jī)、電一體化，集水平角、垂直角、距離、高差測(cè)量功能于一體。

按系統(tǒng)分類：編碼盤測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)（光柵盤）測(cè)角系統(tǒng)；按外觀結(jié)構(gòu)：積木型（又稱組合型）、整體性；按測(cè)量功能分類：經(jīng)典型全站儀、機(jī)動(dòng)型全站儀、無(wú)合作目標(biāo)性全站儀、智能型全站儀；按測(cè)距儀測(cè)距分類：短距離測(cè)距全站儀、中測(cè)程全站儀、長(zhǎng)測(cè)程全站儀。

在地形測(cè)量過(guò)程中，可以將控制測(cè)量和地形測(cè)量同時(shí)進(jìn)行；在施工放樣測(cè)量中，可以將設(shè)計(jì)好的管線、道路、工程建筑的位置測(cè)設(shè)到地面上，實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)快速施工放樣；在變形觀測(cè)中，可以對(duì)建筑（構(gòu)筑）物的變形、地質(zhì)災(zāi)害等進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；在控制測(cè)量中，導(dǎo)線測(cè)量、前方交會(huì)、后方交會(huì)等程序功能，操作簡(jiǎn)單、速度快、精度高；其他程序測(cè)量功能方便、實(shí)用且應(yīng)用廣泛；在同一個(gè)測(cè)站點(diǎn)，可以完成全部測(cè)量的基本內(nèi)容，包括角度測(cè)量、距離測(cè)量、高差測(cè)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸；通過(guò)傳輸設(shè)備，可以將全站儀與計(jì)算機(jī)、繪圖機(jī)相連，形成內(nèi)外一體的測(cè)繪系統(tǒng)，從而大大提高地形圖測(cè)繪的質(zhì)量和效率。

二、工程測(cè)繪中全站儀的應(yīng)用

1 、測(cè)量前的儀器設(shè)置

大氣改正值和棱鏡常數(shù)的設(shè)置：在進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，必須對(duì)儀器進(jìn)行大氣改正值和棱鏡常數(shù)的設(shè)置。大氣改正值可根據(jù)測(cè)定的溫度、氣壓值輸入儀器來(lái)自動(dòng)完成改正數(shù)的計(jì)算和設(shè)置，也可以從大氣改正圖中查得相應(yīng)的改正數(shù)PPm值后直接輸入儀器進(jìn)行改正設(shè)置。另外，還應(yīng)根據(jù)不同的棱鏡，預(yù)先設(shè)置相應(yīng)的棱鏡常數(shù)。

參數(shù)和條件模式的選擇設(shè)置：關(guān)于這方面的設(shè)置，主要包括測(cè)量單位的選擇，最小讀數(shù)的顯示，傾斜、補(bǔ)償改正的設(shè)置，對(duì)比度調(diào)節(jié)以及照明開(kāi)關(guān)等等，主要根據(jù)測(cè)量工作的精度要求以及用戶的操作習(xí)慣進(jìn)行測(cè)量模式的選取設(shè)置。

2 、距離測(cè)量

在測(cè)站點(diǎn)安置好儀器后，如果是測(cè)量控制點(diǎn)或放樣精度要求高的點(diǎn)，需要精確對(duì)中棱鏡。如果普通的地形碎步點(diǎn)可以降低要求。

3 、角度測(cè)量

角度測(cè)量可以用于水平角和豎直角的測(cè)量，在測(cè)站點(diǎn)安置好儀器，分別照準(zhǔn)目標(biāo)A、B后，自動(dòng)測(cè)出水平角和豎直角。水平角提供了左角（逆時(shí)針）和右角（順時(shí)針）的切換以及方向歸零、任意角度輸入的置盤鎖定設(shè)置；豎直角的測(cè)量提供了垂直角和坡度百分比兩種模式，可根據(jù)測(cè)量需要隨時(shí)進(jìn)行切換。當(dāng)用于精度較高的要求時(shí)，可用測(cè)回法測(cè)。

4 、坐標(biāo)測(cè)量

在輸入測(cè)站點(diǎn)和后視點(diǎn)的坐標(biāo)并完成后視定向，然后進(jìn)入坐標(biāo)測(cè)量程序，照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡后，直接測(cè)出目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，也可利用后方交會(huì)法（最小二乘法），就是在未知測(cè)站點(diǎn)上架好儀器后，通過(guò)觀測(cè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的已知點(diǎn)，來(lái)求得測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)的方法。在需要測(cè)距時(shí)，至少需要觀測(cè)兩個(gè)已知點(diǎn)，不需要測(cè)距（只用測(cè)角）進(jìn)行后方交會(huì)時(shí)，則至少需要觀測(cè)三個(gè)已知點(diǎn)，一般觀測(cè)的已知點(diǎn)越多，測(cè)量精度就會(huì)越高。

5 、多余觀測(cè)

測(cè)量過(guò)程中，為增加檢核條件，以避免錯(cuò)誤，減小誤差，提高觀測(cè)精度，需要進(jìn)行多余觀測(cè)，多余觀測(cè)主要包括以下兩個(gè)方面：

（1）邊長(zhǎng)和高差觀測(cè)。該方法可用于工程測(cè)量中的放點(diǎn)放線工作，此外，在進(jìn)行點(diǎn)位三維坐標(biāo)的測(cè)定時(shí)，也可采用此觀測(cè)方法。在測(cè)量過(guò)程中，為確保待定點(diǎn)邊長(zhǎng)和高差的精確度，應(yīng)對(duì)棱鏡高進(jìn)行一次變動(dòng)，之后再分別觀測(cè)棱鏡高變動(dòng)前后的斜距、垂直角和棱鏡高，并以此作為檢核條件。

（2）水平角觀測(cè)。如果只能聯(lián)測(cè)一個(gè)高等級(jí)控制點(diǎn)方向時(shí)，為確保待定點(diǎn)方位角的精確度，要以該高等級(jí)控制點(diǎn)方向至待定點(diǎn)方向的左、右角作為檢核條件。此外，如果條件允許，在進(jìn)行水平角觀測(cè)時(shí)，應(yīng)以聯(lián)測(cè)兩個(gè)高等級(jí)控制點(diǎn)方向作為檢核條件。

6 、碎步點(diǎn)的測(cè)量

碎部點(diǎn)的三維坐標(biāo)測(cè)量是在測(cè)量控制點(diǎn)上設(shè)置測(cè)站，通過(guò)該點(diǎn)至另一測(cè)量控制點(diǎn)的方向傳遞，測(cè)量出待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)。在工程測(cè)量中，由于地形圖或某些工程有各自的特點(diǎn)，因此，碎部點(diǎn)的測(cè)量是十分必要的。對(duì)于碎部點(diǎn)的測(cè)量主要是通過(guò)全站儀與電腦的通訊，將全站儀內(nèi)存中的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X，應(yīng)用特定的專業(yè)軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，形成各種測(cè)繪成果成圖資料。這種三維坐標(biāo)的測(cè)量方法看似簡(jiǎn)單，但應(yīng)注意以下兩個(gè)方面。

首先，要將儀器準(zhǔn)確的擺放在測(cè)站上，為確保起始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)對(duì)其它任意一個(gè)已知測(cè)量控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程進(jìn)行檢測(cè)，也可以在進(jìn)行儀器的測(cè)站和后視方向設(shè)置時(shí)，觀測(cè)測(cè)站至對(duì)向點(diǎn)的距離和高差，并以此作為檢核條件。

其次，在測(cè)量過(guò)程中，為確保全站儀的穩(wěn)定性，要進(jìn)行不定時(shí)的檢測(cè)，以確定測(cè)量控制點(diǎn)的方向。此外，由于難以校核待定點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，因此，在測(cè)量過(guò)程中，要時(shí)刻保持測(cè)站與鏡站的溝通，及時(shí)確認(rèn)棱鏡高度的變化情況，以確保待定點(diǎn)高程的準(zhǔn)確。

7 、增補(bǔ)圖根點(diǎn)或測(cè)站點(diǎn)

在地形圖測(cè)繪或工程測(cè)量實(shí)踐中，如果等級(jí)測(cè)量控制點(diǎn)不足，就需要增補(bǔ)圖根點(diǎn)或測(cè)站點(diǎn)。對(duì)于全站儀極坐標(biāo)法加密圖根點(diǎn)或測(cè)站點(diǎn)，各專門測(cè)量規(guī)范均作了不同程度的作業(yè)規(guī)范及要求，從發(fā)展級(jí)別、邊長(zhǎng)規(guī)限到觀測(cè)方法都有所明確。

在進(jìn)行圖根點(diǎn)或測(cè)站點(diǎn)的增補(bǔ)時(shí)，一般采用全站儀極坐標(biāo)法加密圖根點(diǎn)或測(cè)站點(diǎn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：布點(diǎn)靈活，限制條件少，內(nèi)業(yè)平差計(jì)算簡(jiǎn)單，外業(yè)測(cè)量工作量小，點(diǎn)位精度有保障。極坐標(biāo)法就是在高等級(jí)測(cè)量控制點(diǎn)上設(shè)置測(cè)站，通過(guò)測(cè)量測(cè)站至待定點(diǎn)之間的邊長(zhǎng)以及該邊長(zhǎng)的方位角，進(jìn)而推算出該待定點(diǎn)三維坐標(biāo)的一種測(cè)量方法。該方法的主要測(cè)量元素就是角度測(cè)量和邊長(zhǎng)測(cè)量，根據(jù)觀測(cè)的水平角、垂直角、斜距、儀器高和棱鏡高，解算出待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X、Y、H）。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電子全站儀因其相對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)緯儀和測(cè)距儀獨(dú)有的集成智能化和便捷性，得到了廣泛的應(yīng)用。只要我們掌握了全站儀的基本結(jié)構(gòu)，充分認(rèn)識(shí)和了解全站儀在使用、保管、轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)的注意事項(xiàng)，就會(huì)延長(zhǎng)全站儀的使用壽命，并能使它的功效發(fā)揮到最大，從而更廣泛地應(yīng)用于測(cè)繪工作的各個(gè)領(lǐng)域。

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［4］謝克戰(zhàn)；全站儀在大型樓盤施工放線中的應(yīng)用［J］；山西建筑；2008年26期