淺談全站儀在工程施工測量中的應(yīng)用

皇甫其亮 張志娟

（淮河水利水電開發(fā)總公司 蚌埠 233000）

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，人類勞動不僅在深度和廣度上拓展很快，而且也更加簡捷而高效。光電測距儀的出現(xiàn)使測量范圍和測量速度大大提高；電子經(jīng)緯儀的出現(xiàn)不僅使測角精度有所提高，其可視化也給測量工作帶來了極大便利。所謂全站儀，是指能完成一個測站上全部測量工作的儀器。全站儀實際上是一種將紅外測距儀和電子經(jīng)緯儀合為一體的儀器，并在內(nèi)部裝有微型電子處理器。

1 全站儀的主要特點

全站儀可與電子計算機(jī)配合使用，以實現(xiàn)工作的高效性。其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在:?作業(yè)面相對高差限制大大縮小，一般高差在150m以內(nèi)（要正確設(shè)置大氣常數(shù)），其水準(zhǔn)測量能滿足四等水準(zhǔn)精度，這一高差基本上能滿足各種大中型工程的要求；?其粗略放樣半徑可達(dá)2000m以上（根據(jù)儀器的不同，其視距將有所不同）；?無需鋼尺量距；?測距速度快（測距2000m只需2s，在其測距范圍內(nèi)也只需2s）；?內(nèi)業(yè)計算簡單；?尤其在采用坐標(biāo)放樣時，更顯其優(yōu)越性，其角差和放樣邊長都會顯示在儀器屏幕上，操作尤為方便。

傳統(tǒng)的測量工作一般需要幾種測量儀器配合來承擔(dān)，至少需要兩種測量儀器才能完成一點的測量工作，而且需要移動站點（轉(zhuǎn)點），費時費力；而全站儀在一個站點就可以完成控點范圍內(nèi)的所有測量工作。尤其在高程測量上，全站儀的一站可以完成傳統(tǒng)水準(zhǔn)儀10站乃至50站的工作，且避免了因轉(zhuǎn)點而引起的誤差累積。因此，對放樣同樣任務(wù)的工作，“全站儀”比“傳統(tǒng)測量儀器”可節(jié)省2/3時間，人力可節(jié)省1/2。

2 全站儀工作原理

全站儀工作原理框圖見圖1。

3 全站儀在導(dǎo)線測量中的應(yīng)用

圖1 全站儀工作原理框圖

如圖2所示，設(shè)站點于O點，A點為后視點（或OA為起始邊、A點為高級導(dǎo)線點），輸入站點坐標(biāo)（并設(shè)置為站點），瞄準(zhǔn)后視點A，輸入后視點坐標(biāo)（并確認(rèn)）。這時方位α1角已自動計算出并寄存于儀器中，轉(zhuǎn)動儀器并瞄準(zhǔn)B點（此時方位角α2已寄存于儀器中）按下“坐標(biāo)鍵”，即顯示B點測量坐標(biāo)。然后以B點為站點后視O點（方法同上），便可得下一點測量坐標(biāo)。依此類推，便可得終點（應(yīng)為高級導(dǎo)線點）測量坐標(biāo)。這樣實測終點坐標(biāo)與設(shè)計坐標(biāo)就一個差值，即ΔX和ΔY。在驗算精度滿足規(guī)范要求時，即可進(jìn)行坐標(biāo)平差。直接用坐標(biāo)進(jìn)行導(dǎo)線測量（復(fù)測），不僅外業(yè)測量快，而且內(nèi)業(yè)計算也比傳統(tǒng)邊角平差簡便得多，真可謂省時省力（圖2中，下圖粗實線交點為點的實際位置，細(xì)實線交點為點的測量位置）。

4 全站儀在工程放樣中的應(yīng)用

測量的中心工作是確定地面點的位置，由于地面點的空間性，我們常以三維空間直角坐標(biāo)來表示，即地面點投影在大地水準(zhǔn)面的位置或投影在水平面上的平面位置，以及該點到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，也就是地面點的坐標(biāo)和高程。而工程放樣是將設(shè)計的點位施放到實際地面上，它同樣包括點的坐標(biāo)和高程。確定點的坐標(biāo)和高程是通過點位的三個基本要素——距離、角度和高差——來實現(xiàn)的。

圖2 全站儀導(dǎo)線測量示意圖

圖3 全站儀放樣示意圖

如圖3所示，首先在系統(tǒng)中選擇坐標(biāo)放樣模式。O為站點，HS為后視點，N為指北方向。當(dāng)輸入站點坐標(biāo)和后視點坐標(biāo)瞄準(zhǔn)后視點并確認(rèn)后，方位角α0已寄存于儀器中，當(dāng)輸入放樣點A的坐標(biāo)并確認(rèn)后，儀器將直接顯示××°××′××″，即水平角差⊿α1（其由方位角 α1與 α0之差得來的，只是這一過程是在儀器中是自動運算的），轉(zhuǎn)動儀器，直到水平角差為0，在該方向的目測距離上放置棱鏡，按下“距離”測量鍵，儀器將顯示實測距離值與設(shè)計值之差，當(dāng)顯示的結(jié)果為“＋”（或為“－”）時，則在該方向上前移（或后移）棱鏡，直到水平距差值為0，此時應(yīng)再次檢查放樣點是否在放樣方位上，若方位和距離都正確，則A點放樣完畢。如接著放樣B點，則直接輸入B點坐標(biāo)并確認(rèn)，這時儀器顯示角差⊿α2（方位角α2與α1之差）。如放過A點后直接放C點（方法同上），則儀器顯示角差⊿α5（方位角α3與α1之差）。依此類推，可以放出該控點范圍內(nèi)的所有放樣點。順便指出，如放樣高程，則需要輸入（設(shè)置）儀器高和棱鏡高。

5 全站儀放樣的要點

先進(jìn)的科學(xué)儀器，其操作都很簡單，但簡單不等于隨便都可以操作，在這里操作方法至關(guān)重要?，F(xiàn)結(jié)合筆者近幾年的現(xiàn)場工作實踐，淺談一下全站儀在施工放樣中的一些要點。

5.1 放樣前檢查與準(zhǔn)備

檢查的主要內(nèi)容包括：?內(nèi)業(yè)計算是否正確無誤，這是保證放樣工作有效的前提；?儀器的各種參數(shù)設(shè)置是否正確；?棱鏡與儀器是否匹配（不匹配時要重新設(shè)置棱鏡常數(shù)）；?儀器和對講機(jī)的充電情況如何；?支架和角架的連接固定情況如何。檢查工作的充分與否將直接決定一次測量工作的成敗，因此一定要做好測量前的檢查與準(zhǔn)備工作。

5.2“控制點”布設(shè)

“控制點”布設(shè)的基本原則是“通視良好，易于保護(hù)”，另外還有一原則是“控制點不宜多”?！翱刂泣c”以設(shè)計提供的點為主，不足時再增設(shè)?！翱刂泣c”的數(shù)量以一點控制半徑300～500m為宜，直線1000m范圍內(nèi)盡量不多于3點。順便指出，不要以為設(shè)計提供的點都能用作“控制點”。

5.3 測站點固定，后視遠(yuǎn)

“測站點固定”是指在某一控點的控制區(qū)域內(nèi)要始終如一地使用該測站點；“后視遠(yuǎn)”是指后視點距測站點要適當(dāng)?shù)剡h(yuǎn)，一般不小于250m（這一后視距能保證在角誤差2″、放樣距離1000m時，其平面位移差小于10mm。在施工放樣時盡可能地使用“大邊放小邊”的原則。另外，在某一控制區(qū)域內(nèi)，測站點和后視點一經(jīng)選定，切勿隨意改變，千萬不要為了方便而“舍遠(yuǎn)求近”。

5.4 始終三如一

控制點布設(shè)、測量放樣、檢測校核，所引用的“測站點”和“后視點”要始終同一。這一點是檢驗放樣正確性和保證放樣質(zhì)量不可忽視的。

6 結(jié)語

工程施工中采用全站儀這類先進(jìn)的測量儀器，使測量工作變得輕松，不再像以往使用傳統(tǒng)儀器那樣，需要在測量前后處理大量的數(shù)據(jù)，但測量工作是工程施工的前提，測量工作的成功與否直接決定和影響著整個工程施工的成敗。因此，必須重視和加強(qiáng)測量工作。這就要求在測量時要更加耐心和細(xì)致，不能馬虎，更不能偷懶圖省事，對引用的原始數(shù)據(jù)一定要復(fù)核其正確性,并在放樣過程中相互檢驗和校核，才能使工程放樣工作正確而高效。