全站儀在施工中的應(yīng)用

董淼 周國濤

【摘 要】全站儀是集經(jīng)緯儀、電子測(cè)距儀等功能為一體的測(cè)量儀器，而且具有測(cè)設(shè)坐標(biāo)的功能。它能達(dá)到速度快、精度高、方便省時(shí)的功效，目前在公路道路工程中廣泛采用。本文就其操作及應(yīng)用進(jìn)行簡單介紹。

【關(guān)鍵詞】全站儀；操作；控制測(cè)量

1.全站儀介紹及優(yōu)勢(shì)

全站儀的定義。

全站型電子速測(cè)儀簡稱全站儀，它是一種可以同時(shí)進(jìn)行角度（水平角、豎直角）測(cè)量、距離（斜距、平距、高差）測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，由機(jī)械、光學(xué)、電子元件組合而成的測(cè)量儀器。

2.全站儀基本操作

2.1儀器的基本操作

（1）架設(shè)三角架。

使三角架腿等長，三腳架頭位于測(cè)點(diǎn)上切近似平行，三腳架腿牢固地支撐與地面上。

（2）架設(shè)儀器。

將儀器放與三腳架架頭上，一只手握緊儀器，另一只手旋緊中心螺旋。

（3）測(cè)點(diǎn)調(diào)焦。

通過光學(xué)對(duì)中器目鏡觀測(cè)，旋轉(zhuǎn)對(duì)中器的目鏡至分劃板十字絲看的最清楚，再旋轉(zhuǎn)對(duì)中器調(diào)焦環(huán)至地面測(cè)點(diǎn)看的最清楚。

調(diào)節(jié)腿長。

（4）使測(cè)點(diǎn)位于十字絲中心。

調(diào)節(jié)腳螺旋使測(cè)點(diǎn)位于光學(xué)對(duì)中器十字絲中心。

（5）使圓水準(zhǔn)氣泡居中。

縮短離氣泡最近的三腳架腿，或著伸長離氣泡最遠(yuǎn)的三腳架腿使氣泡居中。

（6）使找準(zhǔn)部水準(zhǔn)氣泡居中。

松開水平制動(dòng)扭轉(zhuǎn)動(dòng)找準(zhǔn)部，使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器軸平行與任意兩腳螺旋的連線，同時(shí)向里或向外旋轉(zhuǎn)，使氣泡居中。這時(shí)氣泡應(yīng)該向順時(shí)針的方向移動(dòng)。

（7）旋轉(zhuǎn)90°使氣泡居中。

將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90°，使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器軸垂直與步驟6中的兩腳螺旋的連線，旋轉(zhuǎn)另一腳螺旋使氣泡居中。

（8）再旋轉(zhuǎn)90°檢查氣泡位置。

再將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90°并檢查氣泡是否居中。

（9）檢查氣泡再任何方向上是否都位于同一位置。

檢查氣泡在任何方向上是否都位于同一位置上，如果不應(yīng)按上述步驟進(jìn)行整平。

（10）使儀器對(duì)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)。

稍許松開中心螺旋，通過光學(xué)對(duì)中器目鏡觀測(cè)，同時(shí)小心的將儀器在三角架架頭上滑動(dòng)，致使測(cè)點(diǎn)位于十字絲中心后旋緊中心螺旋。

（11）再次檢查確認(rèn)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)氣泡保持居中。

如果不居中重復(fù)第3部以后的操作。

3.全站儀的實(shí)際應(yīng)用

全站儀作為現(xiàn)代高科技產(chǎn)物，其已經(jīng)應(yīng)用到各種測(cè)量事業(yè)的個(gè)個(gè)時(shí)期。

3.1工程控制測(cè)量中的應(yīng)用

3.1.1平面控制測(cè)量

測(cè)設(shè)步驟如下，根據(jù)測(cè)量工作需要，在測(cè)區(qū)內(nèi)選擇一系列控制點(diǎn)，在各控制點(diǎn)上建立地面標(biāo)志和測(cè)量覘標(biāo)，使各控制點(diǎn)構(gòu)成三角形、大地四邊形、矩形、中點(diǎn)多邊形、折線形和多邊形等，從而形成平面控制網(wǎng)。其中以三角形為主要圖形，用全站儀觀測(cè)全部角度（至少要有一條起算邊長）的網(wǎng)稱三角測(cè)量網(wǎng)（或稱測(cè)角網(wǎng)）；以三邊形為主要圖形，用電磁波測(cè)距儀觀測(cè)全部邊長的網(wǎng)稱三邊測(cè)量網(wǎng)（或稱測(cè)邊網(wǎng)）。

3.1.2高程控制測(cè)量

高程控制測(cè)量中在現(xiàn)在工程中采用水準(zhǔn)儀較為廣泛，主要是其應(yīng)用方便，快捷和價(jià)格較便宜。這是全站的主要缺點(diǎn)：攜帶不方便，附屬構(gòu)件較多以及價(jià)格比較昂貴。

3.2全站儀應(yīng)用基本功能

3.2.1水平角測(cè)量

①按角度測(cè)量鍵。使全站儀處于角度測(cè)量模式。照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)A設(shè)置A方向的水平度數(shù)為00000。

②照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)此時(shí)顯示的水平度數(shù)既為兩個(gè)方向間的水平度數(shù)。如需要應(yīng)做好紀(jì)錄。

3.2.2距離測(cè)量

①設(shè)置棱鏡常數(shù)，測(cè)量距離前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所側(cè)距離進(jìn)行改正。

②設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓的變化而變化15°C和760mmHG是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0PPM，實(shí)測(cè)時(shí)可輸入溫度和氣壓值（也可直接輸入大氣改正值）并對(duì)測(cè)量距結(jié)果進(jìn)行改正。

③量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。

④距離測(cè)量照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開始測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距和高差。全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是最常用的測(cè)距模式測(cè)量時(shí)間約為2.5S，最小顯示單位1mm。

3.2.3坐標(biāo)測(cè)量

①設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)

②設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤度數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角并設(shè)定后視方向的水平度盤度數(shù)為其方位角。

③設(shè)置棱鏡常數(shù)。

④設(shè)置大氣改正值或氣溫，氣壓值。

⑤量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。

⑥照準(zhǔn)目標(biāo)冷靜，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，紀(jì)錄在全站儀中。

3.3高等級(jí)公路中線恢復(fù)測(cè)量

3.3.1三維控制點(diǎn)的恢復(fù)

在進(jìn)行中線恢復(fù)測(cè)量以前應(yīng)首先恢復(fù)三維控制點(diǎn)。按照設(shè)計(jì)文件提供的三維控制點(diǎn)的標(biāo)記和固定樁資料到實(shí)地核查控制點(diǎn)的實(shí)地位置并設(shè)立標(biāo)志進(jìn)行加固。

3.3.2利用三維控制點(diǎn)恢復(fù)中線

對(duì)于高等級(jí)公路由于在實(shí)地沒有定設(shè)交點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)，所有中樁位置的確定都是依據(jù)三維控制點(diǎn)和中樁坐標(biāo)。為減少放樣測(cè)量誤差，放樣時(shí)應(yīng)邊放邊校核。先放曲線段的主點(diǎn)樁、曲線起終點(diǎn)和直線段的起終點(diǎn)進(jìn)行閉合檢查。

3.4橋梁施工中的全站儀測(cè)量應(yīng)用

3.4.1橋梁中線測(cè)量

橋涵中線一般用4個(gè)（中小橋梁可只用2個(gè)，涵洞可用轉(zhuǎn)角點(diǎn)樁代替）分設(shè)于兩岸埋設(shè)牢固的樁標(biāo)固定起來，選擇其中位于地勢(shì)較高河岸的一個(gè)樁標(biāo)作為全部施工期假設(shè)經(jīng)緯儀核對(duì)墩臺(tái)位置的依據(jù)。如果地勢(shì)較底不能在整個(gè)施工期內(nèi)從此樁標(biāo)上用儀器看到施工中墩臺(tái)的頂面時(shí)，可以在此樁標(biāo)上搭設(shè)堅(jiān)固的塔架，并將標(biāo)點(diǎn)位置引上塔架。

當(dāng)用全站儀照準(zhǔn)方向時(shí)，待顯示度數(shù)變化穩(wěn)定后，測(cè)3、4次，取平均值，我們應(yīng)用全站儀可直接得到平距，如果往返觀測(cè)值之差在容許范圍內(nèi)，則取往返觀測(cè)值的平均值作為該邊的距離觀測(cè)值。

3.4.2直線橋梁的墩臺(tái)定位

位于直線段上的橋梁，其墩、臺(tái)中心一般都位于橋軸線上。根據(jù)橋軸線控制樁及各墩、臺(tái)中心的里程，即可求得其間的距離。墩位的測(cè)設(shè)，根據(jù)條件可采用直接用全站儀進(jìn)行測(cè)量。

只要墩臺(tái)中心處能安置反光鏡，且全站儀和棱鏡之間能通視，則用此法是迅速方便的。但測(cè)設(shè)時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)測(cè)出的氣壓、溫度和測(cè)設(shè)距離，通過氣象改正，得出測(cè)設(shè)的顯示平距。根據(jù)屏幕上的差值前后移動(dòng)棱鏡，直至兩者相符，則棱鏡處既為要測(cè)設(shè)的墩位。

當(dāng)然我們?nèi)绻卸瘴蛔鴺?biāo)的話，則用坐標(biāo)法放出橋墩中心位置，更為精確和方便。其精確度一般為2mm。

3.4.3橋梁墩臺(tái)竣工測(cè)量

全橋墩臺(tái)竣工以后，測(cè)量的主要內(nèi)容有：測(cè)定各墩臺(tái)中心的實(shí)際坐標(biāo)及其間距，進(jìn)行檢查性的水準(zhǔn)測(cè)量，檢查墊石及墩帽各處的高程、丈量墩臺(tái)各部分的尺寸。

當(dāng)布有橋梁三角網(wǎng)時(shí)，可以用三角測(cè)量的方法來測(cè)算橋墩中心的坐標(biāo)。為此可以將每一橋墩與其最近的兩個(gè)三角點(diǎn)至少連接成兩個(gè)三角形。三角形平差后計(jì)算出中心坐標(biāo)。在根據(jù)坐標(biāo)求出橋墩中心間距，與設(shè)計(jì)值相比較，并按下式觀測(cè)精度：

M=±Г（「△△」/n）

式中：△=實(shí)際距離與設(shè)計(jì)距離之差；

N=間隔數(shù)目

如果用前方交會(huì)法放樣橋墩中心的中誤差為1.5cm，則兩橋墩間距離的中誤差應(yīng)不超過1.5*1.414=2cm

4.結(jié)語

通過測(cè)量實(shí)驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用證明，全站儀在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用極其廣泛。應(yīng)用全站儀進(jìn)行工程測(cè)量，可使測(cè)量精度及工作效率都能大大提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]潘威主編.公路工程實(shí)用施工放樣技術(shù).

[2]李仕東主編.工程測(cè)量.