全站儀三角高程測量在道路施工測量中應(yīng)用

向艷雄

（四川中水成勘院測繪工程有限責(zé)任公司 四川成都 610072）

全站儀三角高程測量在道路施工測量中應(yīng)用

向艷雄

（四川中水成勘院測繪工程有限責(zé)任公司 四川成都 610072）

在我國的現(xiàn)代化進(jìn)程中，測量有著至關(guān)重要的作用，全站儀三角高程測量就是其中的典型代表。它以全面的功能性，直觀的操作性以及高效性，在我國的道路建設(shè)建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。它的使用涉及到公路建設(shè)的多個(gè)環(huán)節(jié)：從勘測到施工過程再到竣工驗(yàn)收，極大地促進(jìn)了我國的道路建設(shè)事業(yè)。在本文中，筆者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)索佳電子全站儀三角高程的測量進(jìn)行簡要闡述，然后結(jié)合我們的實(shí)踐總結(jié)出一些使用原則，供同行參考。

全站儀；三角高程測量；道路施工；應(yīng)用

前言

俗話說“要致富，先修路”，可見道路建設(shè)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著極大的促進(jìn)作用。在公路的建設(shè)過程中，為了尋找最合理、經(jīng)濟(jì)的路線，首要進(jìn)行的就是路線的勘測項(xiàng)目，然后依據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行路線選擇。在確定了具體的路線以后，還需要進(jìn)行詳細(xì)的路線測設(shè)，這要包括：中線測量、橫縱斷面測量、地形測量以及其他相關(guān)的調(diào)查測試，以便于為路線的設(shè)計(jì)提供詳盡的資料。全站儀以其自動(dòng)化、專業(yè)化、智能化大大提高了工程的工作效率和測量精度，它遍及公路建設(shè)的多個(gè)方面（勘測、施工、驗(yàn)收），已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注。在傳統(tǒng)的道路測量中，全站儀主要使用在平面的測試，隨著近年來全站儀的精度發(fā)展，它開始使用在高程測量上。傳統(tǒng)使用的高程測量方法是水準(zhǔn)測量法，但是它的測量速度較慢，而且在進(jìn)行復(fù)雜地形的測量時(shí)顯得尤為緩慢和困難，全站儀三角高程測量方法的出現(xiàn)，擺脫了傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量方法的測量緩慢、困難的缺點(diǎn)，以高精確度和方便性得到了廣泛使用。

1 全站儀三角高程測量方法

全站儀三角高程測量方法主要有單向觀測和對(duì)向觀測兩種。

1.1 單向觀測

單向觀測是指用已知高程來確認(rèn)未知高程的方法，具體方法如下：設(shè)已知高程點(diǎn)為A，未知高程點(diǎn)為B，在測量B的高程時(shí)，需要觀測A、B兩點(diǎn)的高差。將全站儀放置在A點(diǎn)，同時(shí)量測儀器的高度；然后將反射棱鏡放置在B點(diǎn)，并測量棱鏡的高度。最后根據(jù)所測值確定出相應(yīng)的B點(diǎn)高程。

1.2 對(duì)向觀測

對(duì)向觀測指的是分別在已知和未知高程測量與對(duì)面的高差，然后進(jìn)行計(jì)算的一種測量手段，具體方式如下：先將全站儀放置在A點(diǎn)，然后觀測B點(diǎn)與A的高差；隨后將儀器放置在B點(diǎn)，觀測與A點(diǎn)相應(yīng)的高差，最后取兩個(gè)高差絕對(duì)值的中數(shù)作為觀測結(jié)果。在對(duì)向觀測方法中，一般是在相同大氣條件下進(jìn)行，因而可以消除地球的曲率以及大氣的折射影響，故而，一般認(rèn)為對(duì)向觀測具有更為精確的測量結(jié)果。但是我們在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，事實(shí)并非完全如此，將在后文進(jìn)行介紹。

2 索佳電子全站儀在道路施工測量中的應(yīng)用舉例

全站儀三角高程測量在道路的建設(shè)中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在各個(gè)不同測量階段、不同地域會(huì)有著不同的應(yīng)用方式。全站儀以其良好的精確性和簡單的操作性，得到了越來越多的認(rèn)可。本文中主要就索佳電子全站儀在測量的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述：

2.1 懸高測量

在道路的建設(shè)過程中，往往會(huì)遇到高壓線、河流等無法直接測量的情況，在測量高壓線與路線的高度或者河面與便橋的高度時(shí)，就無法在上設(shè)立棱鏡因而需要進(jìn)行懸高測量，下面以索佳電子全站儀為例進(jìn)行簡要闡述：①把棱鏡放在待測物上方或下方，然后讀取棱鏡高度；②在儀器上輸入棱鏡高度，然后照準(zhǔn)棱鏡并測量相應(yīng)的距離；③在儀器界面菜單中選擇懸高測量；④直接照準(zhǔn)待測物，屏幕上會(huì)直接顯示地面到待測物的高度。

2.2 后方交會(huì)的高程測量

在有些情況下，已經(jīng)完成了部分工程但是加密點(diǎn)已經(jīng)破壞而需要重新測量，比如：在橋梁工地上已經(jīng)施工蓋梁，墩也完成了樁基，但是在施工過程中加密的點(diǎn)被破壞了，如果重新進(jìn)行引點(diǎn)不可能與已施工的部分吻合，這時(shí)將以已知點(diǎn)與已完工的墩臺(tái)作為后視然后進(jìn)行后方的高程交會(huì)測量高程就是最好的辦法了，這樣既可以保證與控制點(diǎn)的吻合又可以與已完工的部分完美吻合。如下：①在儀器界面的菜單中選擇后方交會(huì)；②選擇交會(huì)高程項(xiàng)并輸入已知所有點(diǎn)的高程；③按照各個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行觀測；④在觀測的量足夠計(jì)算測站高程的時(shí)候屏幕會(huì)提示計(jì)算；⑤觀測完所有的點(diǎn)以后按“計(jì)算”，屏幕便會(huì)顯示出相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。

2.3 高程放樣測量

在道路的建設(shè)中，往往會(huì)遇到輔助橋梁的建設(shè)，比如：橋涵墩臺(tái)的頂面、基礎(chǔ)一般會(huì)與地面已知的控制點(diǎn)存在較大高差，個(gè)別高架橋甚至?xí)霈F(xiàn)高出數(shù)十、數(shù)百米的情況，這時(shí)，傳統(tǒng)的測量方法，直接使用幾何水準(zhǔn)測量就顯得很困難，因而一般輔以懸掛長的鋼尺，然后使用兩臺(tái)水準(zhǔn)儀，這種方法的勞動(dòng)強(qiáng)度大并且精度差。但是使用全站儀三角高程測量可以很好地解決這種問題。

全站儀測量方法中：S-OV=高差實(shí)際測量值-高差放樣值，然后儀器會(huì)根據(jù)測站的高度、放樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)高、儀器高度、棱鏡高度進(jìn)行計(jì)算。再實(shí)際工作中，高程放樣的關(guān)鍵是根據(jù)施工圖中的計(jì)算放樣高程，高程放樣的具體方法如下：①在測站安裝全站儀，精確地測量儀器高度；②在儀器顯示屏菜單進(jìn)入放樣；③選擇放樣數(shù)據(jù)，按“S-O”選項(xiàng)，然后輸入模式會(huì)在斜距、高差、平距、懸高選項(xiàng)之間進(jìn)行切換，按“讀取”會(huì)調(diào)用內(nèi)存中的高程，然后再按觀測進(jìn)行放樣；④按照屏幕上顯示的上下方向移動(dòng)棱鏡；⑤放好樣品后在中桿底部位置做好標(biāo)記；⑥對(duì)放樣點(diǎn)高程進(jìn)行重復(fù)檢測；⑦在實(shí)際的工作中，高程放樣最好與直線角度、坐標(biāo)放樣一起進(jìn)行。

2.4 懸高放樣測量

在實(shí)際地測量過程中，會(huì)出現(xiàn)所測位置太高或者太低而無法進(jìn)行棱鏡設(shè)置時(shí)，可以使用全站儀懸高放樣方式進(jìn)行測量。具體如下：①在待測位置的正上方或者正下方安裝棱鏡，然后讀取棱鏡高度；②將全站儀放置在控制點(diǎn)，在儀器屏幕上按“放樣”進(jìn)入放樣測量程序；③選擇放樣數(shù)據(jù)并按“S-O”顯示放樣的測量高度；④在程序中輸入對(duì)應(yīng)的放樣高度，即是地面到放樣點(diǎn)的豎直高度；⑤按“OK”確認(rèn)，然后按“懸高測量”進(jìn)行懸高放樣測量；⑥在屏幕上選擇對(duì)應(yīng)的上下旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，按照屏幕對(duì)應(yīng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，就能夠直接測出放樣點(diǎn)的高度。

3 全站儀在高程測量中的使用原則

3.1 天氣與觀測時(shí)間的選擇

在選擇測量條件時(shí)，首先要考慮的是利于觀測者的觀察，在測量中要使瞄準(zhǔn)位置正好對(duì)應(yīng)棱鏡的中心位置。天氣和觀測時(shí)間會(huì)直接影響測量者的視線，在長期使用索佳電子全站儀的過程中，我們發(fā)現(xiàn)：為了降低測量誤差，最好的測量天氣是在陰天，其次是在日出前半小時(shí)與日落后半小時(shí)。在這些時(shí)段，光線既不會(huì)影響觀測者的視線，也有利于儀器的穩(wěn)定性，從而使各觀測要素一致。

3.2 避免逆光觀測

在高程測量的實(shí)踐中，往往天氣得不到很好的保障，很多時(shí)候測量會(huì)在有日光的情況下進(jìn)行，但是逆著太陽光觀測時(shí)會(huì)增加測量人員的照準(zhǔn)難度而降低準(zhǔn)確性。因此，在實(shí)踐中，上午測量的方向應(yīng)當(dāng)選擇自東向西；下午則是自西向東。

3.3 對(duì)向觀測的處理

在前面我們提到，觀測主要分為單向和對(duì)向觀測。很多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在進(jìn)行對(duì)向觀測時(shí)應(yīng)當(dāng)在同一時(shí)段進(jìn)行，但是在我們使用全站儀測量的過程中發(fā)現(xiàn)：將對(duì)向觀測的時(shí)間放在各自有力的時(shí)間段內(nèi)反而更有利。在進(jìn)行某段高速公路實(shí)踐中，我們對(duì)比了同時(shí)段和異時(shí)段的測量，結(jié)果顯示：使用相同的數(shù)據(jù)處理手段是，在700m內(nèi)，使用同時(shí)段觀測時(shí)的對(duì)向差異達(dá)10mm；當(dāng)分別在上下午的有利時(shí)間進(jìn)行時(shí)的差異僅為2mm。

3.4 多時(shí)段多次數(shù)觀測

為了減少誤差，需要根據(jù)具體條件采取多時(shí)段、多次數(shù)觀測，然后求平均值。

3.5 全站儀三角高程測量中的儀器、目標(biāo)高量取問題

在全站儀三角高程測量中，儀器和目標(biāo)的高度測量方式有：小鋼尺直接測量法、水平視線法、解析法以及中桿測量法。其中最為簡易使用的方式是鋼尺測量法，但是它直接受到儀器寬度的限制而精度較低。在我們的實(shí)踐中，結(jié)合了解析法和鋼尺測量法，既保證了鋼尺法的方便，又將精確度提高了。假設(shè)儀器的實(shí)際高度為h，h斜高為測量目標(biāo)的表觀高度（不垂直），W1為測量目標(biāo)的水平寬度的一半，d1是測量目標(biāo)的下邊緣與中心的豎直高度。得出：

我們在很多的實(shí)踐中驗(yàn)證了這種方式，差異極小。

4 結(jié)論

傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn)測量方法在道路施工中容易受到地形等因素的限制，不僅效率低而且精度不高，已經(jīng)越來越不能滿足日益增長的現(xiàn)代化施工要求。全站儀的使用不僅可以大大提高測量效率和精度，還能明顯的降低勞動(dòng)強(qiáng)度，它的自動(dòng)化，智能化而且不受地形限制，極大地方便了道路施工中的測量工程。本文中，我們首先簡要介紹了全站儀測量，然后介紹了索佳電子全站儀在道路施工中的測量應(yīng)用，并結(jié)合工程實(shí)踐總結(jié)出一些全站儀在使用中的原則。

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U412.24

A

1004-7344（2016）20-0157-02

2016-6-28

向艷雄（1981-），男，助理工程師，大專，主要從事水電站、水庫、道路施工測量工作。