全站儀在道路工程斷面測量中的應(yīng)用研究

苗恒亞 余 騰

宿遷學院（223800）

0 引言

在傳統(tǒng)道路縱橫斷面測量中，一般要先進行基平測量，再進行中平測量，而且視線長度一般不超過150 m；在橫斷面測量時，常用的方法有水準儀法、經(jīng)緯儀法等，這兩種方法速度慢而且不利于進行數(shù)字化處理。本文擬對全站儀用于縱橫斷面測量的數(shù)據(jù)采集全過程及后繼處理進行研究。

1 全站儀進行縱橫斷面測量的方法

首先，應(yīng)該進行控制測量。沿線路布設(shè)平面控制點，可用電磁波測距導線，也可用GPS測量；沿線路布設(shè)水準點，水準點和平面控制點應(yīng)放在同一個點上，即測出控制點的三維坐標；控制點的等級由工程性質(zhì)和長度決定。

然后進行數(shù)據(jù)采集，把所要進行測量的縱橫斷面數(shù)據(jù)放在全站儀內(nèi)存的同一個文件里面，沿著道路起始方向用極坐標法逐個斷面測量。把道路縱斷面和橫斷面上特征點按順序進行數(shù)據(jù)采集，所測量的數(shù)據(jù)文件為坐標數(shù)據(jù)文件。測量時應(yīng)在草圖上記下各個橫斷面中線樁編號。格式如下∶

1點點名，y坐標，x坐標，z坐標

……

n點點名，y坐標，x坐標，z坐標

測量結(jié)束后,從全站儀下載坐標數(shù)據(jù)文件，生成的南方公司坐標數(shù)據(jù)文件格式如下∶

1點點名，y坐標，x坐標，z坐標

……

n點點名，y坐標，x坐標，z坐標

對以上的坐標數(shù)據(jù)文件進行編輯，也可以編程序自動進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，生成另外一個簡碼數(shù)據(jù)文件，格式如下∶

總點數(shù)

點號，M1，y坐標，x坐標，z坐標

點號，1，y坐標，x坐標，z坐標

點號，1，y坐標，x坐標，z坐標

……

點號，Mi，y 坐標，x 坐標，z坐標

……

點號， i，y坐標，x坐標，z坐標

其中，M1，M2，Mi中的數(shù)字為道路中線樁沿起始方向的編號，應(yīng)從0樁號開始，按實際順序編號；M表示中線樁。Mi行下面行的數(shù)字應(yīng)和i一致，表示第i個斷面上中線樁兩側(cè)橫斷面上的點。

簡碼數(shù)據(jù)文件編寫好之后，下面用CASS7.0進行數(shù)據(jù)算處理。打開“工程應(yīng)用”菜單，在下拉選項中選中“生成里程文件”子菜單，在子菜單中選中“由坐標文件生成”，彈出對話杠“由坐標文件生成里程文件”，在該對話框“簡碼數(shù)據(jù)文件名”中選擇上面編好的簡碼數(shù)據(jù)文件；在“斷面里程數(shù)據(jù)文件名”中選擇里程文件保存的路徑并給出里程數(shù)據(jù)文件名。

下面開始自動生成縱橫斷面，打開“工程應(yīng)用”菜單，在下拉選項中選擇“斷面法土方計算”選項，在該選項的子菜單中選擇“道路斷面”選項，彈出“斷面設(shè)計參數(shù)”對話框，在該對話框中選擇上面編寫好的里程文件，如果要對橫斷面進行設(shè)計，還可以選擇橫斷面設(shè)計文件，按確定按扭之后，接著又彈出“繪制縱斷面圖”對話框，對橫斷面橫向與縱向比例尺等參數(shù)進行設(shè)置，結(jié)束后按確定按扭，則在屏幕繪圖區(qū)設(shè)計的位置自動生縱斷面圖，并提示用鼠標在屏幕上拾取位置生成橫斷面圖。

2 常見問題及解決辦法

2.1 橫斷面方向的確定

在用全站儀進行縱橫斷面特征點三維坐標數(shù)據(jù)采集時,遇到的一個問題是橫斷面方向的確定。由于測量精度要求一般不高，可以使用方向架。而對于直線段，將方向架置于中樁上，方向架的一個方向?qū)事肪€前方或后方某一中樁，則另一方向即為橫斷面的施測方向。

對于圓曲線，可在方向架上安裝一個能轉(zhuǎn)向的定向桿cc'，先將方向架安置在ZY(或YZ)點，用aa'桿瞄準交點JD，即切線方向，這時與其垂直的bb'桿方向指向圓心，即是過ZY(或YZ)點的橫斷面方向；旋松定向桿cc'的制動鈕，轉(zhuǎn)動定向桿cc'瞄準欲測定橫斷面方向的下一個中樁Pi,并旋緊制動鈕。搬方向架于中樁 Pi，以bb'桿瞄準 ZY(或 YZ)點，按照“同弧兩端弦切角相等”的定理，可知定向桿cc'所指的方向就是圓心方向，即是橫斷面方向。對于下一個橫斷面的確定，可把方向架置于Pi點確定。

當?shù)孛嫫鸱^大或橫斷面較寬，橫斷面上變坡點與中樁上方向架難以通視或看清時，此時可用全站儀極坐標放樣的方法在橫斷面上盡可能遠地放出兩點，然后一人站在其中一點上，瞄準另一點進行定向，指揮棱鏡手，使得反射鏡既在變坡點上，以在該橫斷面上。

2.2 在已知三維坐標點設(shè)站

在已知三維坐標點設(shè)立測站并瞄準其它點進行定向時，必須進行距離和高差的檢核，；如果還可見第三個三維控制點,則應(yīng)把其三維坐標測量出來，并與已有的坐標值進行比較，在限差滿足要求后才可以進行碎部點的采集。

2.3 增設(shè)測站點

當斷面距離已有控制點太遠或難以通視時，需增設(shè)三維坐標點。可采用全站儀測距導線的形式進行測量，需要注意的是，在增設(shè)點的三維坐標中精度并不相同，高程精度要低一些。

假定 mi和 mv取 2 mm，ms為 3 mm，ma為 5″，豎直角為 20°，距離為 600 m，則通過式（2）可求得一測站高差的中誤差為14 mm。

在增設(shè)點上設(shè)測站時，必須利用附近的中樁點進行檢核。對平面位置可使用全站儀后方交會方法進行檢驗，對高程點可使用光電測距三角高程測量方法進行檢驗，確認合格后才可使用，否則應(yīng)查找原因并改正。

3 結(jié)論

采用此方法,能夠極大地提高測量的速度，使測量工作更加輕松，效率、精度更高。并且在成果處理時實現(xiàn)全數(shù)字化，其所提供的縱橫斷面圖更加標準和美觀，且不存在手工繪圖時的繪圖誤差。因此，介紹的簡單草圖縱橫斷面測量方法具有很強的工程實用性。

[1]南京工業(yè)大學測繪工程教研室.測量學[M].北京:國防工業(yè)出版社,2005.

[2]武漢測繪科技大學《測量學》編寫組.測量學[M].北京:測繪出版社,1991.

[3]李青岳,陳永奇.工程測量[M].北京:測繪出版社,1995.

[4]聶讓.全站儀與高等級公路測量[M].北京:人民交通出版社,1997.