線路轉(zhuǎn)點(diǎn)測設(shè)新方法

郭宗河，鄭進(jìn)風(fēng)，于廣明

(青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院，山東青島266033)

一、引 言

在線路中線測量工作中，轉(zhuǎn)點(diǎn)的測設(shè)是要經(jīng)常進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作。當(dāng)因地形障礙使相鄰交點(diǎn)間互不通視時，應(yīng)在其間或延長線上設(shè)置一些能通視的轉(zhuǎn)點(diǎn)，以便在交點(diǎn)測量轉(zhuǎn)折角和設(shè)置里程樁時作為照準(zhǔn)和定線的目標(biāo)。過去，由于測量儀器(光學(xué)經(jīng)緯儀、卷尺等)的限制，故而傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)點(diǎn)測設(shè)方法需要多次安置儀器，操作起來比較麻煩，且測設(shè)的精度也較低[1]。而現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子全站儀已相當(dāng)普及而且不斷向智能化方向發(fā)展，特別是其提供的一些特殊功能，如對邊測量、懸高測量、面積測量、偏心測量、輔助點(diǎn)測量等，給的測量工作帶來了極大的便利[1-11]。為此，本文介紹一種利用全站儀兩點(diǎn)參考線測量功能快速完成遇障礙物轉(zhuǎn)點(diǎn)測設(shè)的新方法，供大家參考使用。

二、傳統(tǒng)測設(shè)方法

1．在兩交點(diǎn)間測設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)

如圖1所示，JD5和JD6為相鄰而互不通視的兩個交點(diǎn)，首先在兩交點(diǎn)間較高處試選一轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD'，點(diǎn)ZD'要能與兩交點(diǎn)通視，然后在ZD'安置經(jīng)緯儀，分別用盤左和盤右瞄準(zhǔn)交點(diǎn)JD5倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡將直線JD5—ZD'延長至JD6附近，并取其中間位置，記作JD'6，此法稱為經(jīng)緯儀正倒鏡分中法。若JD'6與JD6重合或其偏差f在限差之內(nèi)，即可將ZD'作為轉(zhuǎn)點(diǎn)。否則應(yīng)調(diào)整試轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD'的位置。具體做法為：先量出偏差f值，用視距法測出距離a和b，然后按下式計算出ZD'應(yīng)橫向移動的距離值e

圖1 兩交點(diǎn)間傳統(tǒng)轉(zhuǎn)點(diǎn)測設(shè)示意圖

并將ZD'按e值移至ZD。重復(fù)上述步驟，逐漸趨近，直至符合要求為止。

2．在兩交點(diǎn)延長線上測設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)

如圖2所示，JD8和JD9為相鄰而互不通視的兩個交點(diǎn)，先在其延長線上初定轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD'(點(diǎn)ZD'要能與兩交點(diǎn)通視)，然后將經(jīng)緯儀置于ZD'點(diǎn)上，瞄準(zhǔn)JD8點(diǎn)定向，用正、倒鏡分中法在JD9附近設(shè)置點(diǎn)JD'9。若點(diǎn)JD'9與JD9重合或其偏差f在限差之內(nèi)，即可將ZD'作為轉(zhuǎn)點(diǎn)。否則應(yīng)調(diào)整試轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD'的位置，方法同上，只是ZD'橫向移動的距離值e應(yīng)按下式計算

圖2 兩交點(diǎn)延長上傳統(tǒng)轉(zhuǎn)點(diǎn)測設(shè)示意圖

由此可見，由于測量儀器(光學(xué)經(jīng)緯儀、卷尺等)的限制，故而傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)點(diǎn)測設(shè)方法需要多次安置儀器，操作起來比較麻煩，且測設(shè)的精度也較低[1]。

三、現(xiàn)代測設(shè)新方法

1．兩點(diǎn)參考線測量及其基本原理[7]

如圖3所示，P1、P2為兩已知點(diǎn)(其連線P1P2即為參考線)，P為待測點(diǎn)。所謂兩點(diǎn)參考線測量，就是將全站儀安置在任意適當(dāng)位置O，分別將反射棱鏡豎立在P1、P2、P三點(diǎn)進(jìn)行觀測，全站儀就會自動計算并顯示出P點(diǎn)到參考線P1P2的垂距BP和垂線到P1點(diǎn)的偏距AP。其測量原理如下。

首先，建立測站平面直角坐標(biāo)系XOY(原點(diǎn)O為儀器即水平度盤中心)，X軸指向水平度盤0°分劃線(見圖3)。反射棱鏡依次豎立在P1、P2、P三點(diǎn)進(jìn)行觀測，全站儀即可依次按下式自動計算出它們的坐標(biāo)和。

圖3 兩點(diǎn)參考線測量原理示意圖面

式中，S為全站儀至反射棱鏡的斜距;α為全站儀至反射棱鏡的豎直角;β為全站儀至反射棱鏡的水平角。

然后，再以P1為原點(diǎn)，參考線P1P2為縱軸A，建立參考線平面直角坐標(biāo)系A(chǔ)P1B(見圖3)。不難看出，P點(diǎn)到參考線P1P2的垂距BP和垂線到A點(diǎn)的偏距AP就是P點(diǎn)在參考線平面直角坐標(biāo)系A(chǔ)P1B中的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。因此，全站儀通過下面的坐標(biāo)變換即可自動計算并顯示出垂距BP和偏距AP。

式中，αo為參考線相對于X軸的旋轉(zhuǎn)角，可通過下式求得

2．全站儀測設(shè)新方法

如圖4所示，JD1和JD2為相鄰而互不通視的兩個交點(diǎn)，先在兩交點(diǎn)間較高處試選一轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD'(點(diǎn)ZD'要能與兩交點(diǎn)通視)，然后在兩交點(diǎn)和試轉(zhuǎn)點(diǎn)上分別豎立反射棱鏡，在一適當(dāng)位置M點(diǎn)安置全站儀利用其兩點(diǎn)參考線測量模式進(jìn)行觀測。若測得ZD'點(diǎn)到JD1與JD2連線的垂距B等于0，即可將ZD'作為轉(zhuǎn)點(diǎn);否則，可將試轉(zhuǎn)點(diǎn)上的反射棱鏡沿M—ZD'方向前(后)移動，重新進(jìn)行觀測，直至垂距B等于零為止，此時立鏡點(diǎn)即為待測設(shè)的轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD。同時，還可根據(jù)測得的偏距A，按下式求得轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD的里程。

圖4 兩交點(diǎn)間現(xiàn)代轉(zhuǎn)點(diǎn)測設(shè)示意圖

此方法除可用于在兩交點(diǎn)間測設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)外，同樣可方便地用于在兩交點(diǎn)延長線上測設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)，如圖5所示。

圖5 兩交點(diǎn)延長上現(xiàn)代轉(zhuǎn)點(diǎn)測設(shè)示意圖

四、結(jié)束語

從上面的介紹可知，利用全站儀兩點(diǎn)參考線測量功能進(jìn)行相鄰兩個交點(diǎn)間互不通視時轉(zhuǎn)點(diǎn)的測設(shè)，將十分方便、快捷，精度也較高;另外，由于對全站儀的安置沒有什么特殊的要求，所以該新方法在實(shí)際應(yīng)用中具有很大的靈活性，能適應(yīng)復(fù)雜情況下的轉(zhuǎn)點(diǎn)測設(shè)。同時，為了使全站儀在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮更大的效益，就要充分利用其提供的一些特殊測量功能，并要不斷積極探索其在各項(xiàng)測量工作的應(yīng)用研究，這必將會大大提高工作效率，從而進(jìn)一步感受到現(xiàn)代測繪科技帶來的便利、輕松和快意。

[1]郭宗河，董宇陽，鄭進(jìn)鳳．測量學(xué)實(shí)用教程[M]．北京：中國電力出版社，2006：234-235．

[2]郭宗河．利用對邊測量功能進(jìn)行直線測設(shè)的新方法[J]．測繪通報，1998(7)：26．

[3]鄭進(jìn)鳳，崔云川，郭宗河．全站儀在建筑擋光測量中的應(yīng)用[J]．測繪通報，2001(11)：40-41．

[4]郭宗河，鄭進(jìn)鳳．全站儀面積測量及其精度分析[J]．測繪通報，2002(3)：30-31．

[5]鄭進(jìn)鳳，郭宗河．遇障礙物時直線測設(shè)新方法[J]．測繪通報，2002(12)：61-62．

[6]鄭進(jìn)鳳，郭宗河．利用尼康DTM352全站儀進(jìn)行建筑物傾斜觀測[J]．測繪通報，2003(7)：63-64．

[7]郭宗河，鄭進(jìn)鳳，崔云川．全站儀兩點(diǎn)參考線測量與放樣及其在工程中的應(yīng)用[J]．測繪通報，2004(8)：62-63．

[8]鄭進(jìn)鳳，郭宗河．全站儀偏心測量及其精度分析[J]．測繪通報，2005(1)：50-52．

[9]鄭進(jìn)鳳，郭宗河，劉建秀．全站儀輔助點(diǎn)放樣及其應(yīng)用[J]．測繪通報，2007(4)：25-26．

[10]郭宗河，鄭進(jìn)鳳，賀可強(qiáng)．全站儀導(dǎo)線測量若干問題的探討[J]．合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010(2)：266-268．

[11]郭宗河，鄭進(jìn)鳳，賀可強(qiáng)．全站儀線高測量及其應(yīng)用[J]．測繪科學(xué)，2010(3)：171-172．