免棱鏡全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用操作要點(diǎn)

王振宇

摘 要：免楞鏡全站儀在工程中的適用范圍較廣，如隧道施工、市政道路橋梁施工、建筑工程施工等一些需要明確施工距離的測(cè)繪工程都會(huì)用到。本文通過內(nèi)容論述對(duì)免楞鏡全站儀的工作原理與使用優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了列舉，并對(duì)測(cè)距邊長(zhǎng)、測(cè)量目標(biāo)等因素的存在，可能會(huì)對(duì)測(cè)距工作的正常開展帶來(lái)的影響進(jìn)行了分析，在文章論述的過程中結(jié)合免棱鏡全站儀在建筑工程中實(shí)際應(yīng)用，僅供相關(guān)工作人員的參考與借鑒，如有不規(guī)范處，希望得到同行的指出與糾正。

關(guān)鍵詞：免楞鏡全站儀；工程測(cè)量；操作要點(diǎn)；應(yīng)用

免楞鏡全站儀測(cè)繪還有一個(gè)名稱是無(wú)合作測(cè)距儀，這個(gè)工具使用工作原理是發(fā)射出的光束經(jīng)過物體表面的反射以后可以將實(shí)際距離測(cè)量出來(lái)，精準(zhǔn)性較強(qiáng)，可以直接作為參考數(shù)據(jù)進(jìn)行使用，將工程項(xiàng)目距離測(cè)量上的工作難度進(jìn)行了有效降低，讓項(xiàng)目測(cè)量上的資金使用投入得到了大量的縮減，不僅節(jié)約了人力與物力，也讓工作的執(zhí)行變得更加方便快捷。

1 免棱鏡全站儀原理及優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 測(cè)量距離分析

Leica TS06 是徠卡 TS 系列全站儀中的一款專業(yè)型全站儀，該全站儀采用相位法測(cè)量原理，儀器使用連續(xù)信號(hào)，以不同的頻率來(lái)調(diào)制基本信號(hào)，測(cè)出發(fā)射和接收信號(hào)之間的相位差，從而求得被測(cè)距離。Leica TS06 全站儀內(nèi)置的 EDM 測(cè)距儀經(jīng)望遠(yuǎn)鏡物鏡，可發(fā)射一束可見的 3R 級(jí)紅激光（3R 級(jí)激光無(wú)意照射到眼睛上不會(huì)有導(dǎo)致嚴(yán)重后果的情況，對(duì)人的傷害是有限的）。Leica TS06 全站儀免棱鏡模式在清晨、黃昏等測(cè)量條件好的條件下標(biāo)稱測(cè)程為 400m，其 0m-500m 的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量中標(biāo)準(zhǔn)偏差為 2mm+2ppm，能夠滿足一般工程測(cè)量任務(wù)的精度要求。

1.2 免棱鏡全站儀的優(yōu)點(diǎn)

免棱鏡全站儀具有自動(dòng)化程度高、方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于視野開闊、視線內(nèi)無(wú)遮擋、反射物體完全暴露的地方，如天然石頭、建筑物墻面、空曠的大地、公路面等儀器視線能看到的地形、地物點(diǎn)，免棱鏡全站儀直接瞄準(zhǔn)被測(cè)物體即可輕松地獲取被測(cè)目標(biāo)的三維坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了單人測(cè)量模式； 在免棱鏡測(cè)距中由于無(wú)需作業(yè)人員到達(dá)被測(cè)點(diǎn)立桿，大大降低了野外作業(yè)人員的工作強(qiáng)度，節(jié)省了工作時(shí)間，提高了工作效率； 工程項(xiàng)目前期地形測(cè)量中往往會(huì)遇到懸崖、溪谷、公路、有危險(xiǎn)的地物特征點(diǎn)，立桿人員不必到達(dá)的目標(biāo)點(diǎn)立桿，免棱鏡全站儀也能輕松測(cè)出，大大降低了危險(xiǎn)性。 工程項(xiàng)目施工中免棱鏡全站儀在對(duì)多層建筑物的形體以及變形沉降問題觀測(cè)中帶來(lái)了方便。

1.3免棱鏡測(cè)距的缺點(diǎn)

在實(shí)際測(cè)量作業(yè)中，不難發(fā)現(xiàn)免棱鏡測(cè)距也是有缺點(diǎn)的。 免棱鏡測(cè)距只能測(cè)量固定目標(biāo)，并不適用于視野不開闊和植被茂密地區(qū)；由于免棱鏡測(cè)量原理所致測(cè)量次數(shù)頻繁，特別費(fèi)電，觀測(cè)時(shí)要多準(zhǔn)備幾塊充滿電的電池，必要時(shí)應(yīng)配置外掛電源。

2 Leica TS06（免楞鏡全站儀）在工程測(cè)量中的應(yīng)用及要點(diǎn)控制

在對(duì)這種測(cè)量?jī)x器進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，可選的反射材質(zhì)各種各樣，這些材質(zhì)由于物力屬性與密度上的不同，可能會(huì)對(duì)免楞鏡的測(cè)距精確性的產(chǎn)生影響，不同的觀測(cè)距離下又會(huì)出現(xiàn)怎樣的情況，為了將這種測(cè)繪儀器的使用穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，我們做了以下測(cè)試：

首先選擇了一些常用的測(cè)量反射材質(zhì)，對(duì)被測(cè)物體的屬性可能對(duì)免楞鏡測(cè)距穩(wěn)定性的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，在建筑工程中主要的測(cè)量對(duì)象是紅磚面以及磁磚面，在實(shí)驗(yàn)開展過程中設(shè)置了不同的測(cè)繪距離，目的是測(cè)量檢測(cè)距離對(duì)測(cè)距精度上的影響，在實(shí)驗(yàn)過程中分別設(shè)置了50m、100m、150m、200m四個(gè)測(cè)量距離進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用測(cè)繪全站儀在固定不變的距離內(nèi)進(jìn)行了30次左右的重復(fù)試驗(yàn)，并結(jié)合測(cè)量公式：

對(duì)測(cè)量中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到的結(jié)果如表1所示：

在對(duì)平差進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一次測(cè)距中誤差在測(cè)量數(shù)據(jù)中屬于數(shù)據(jù)的內(nèi)符合精度，是衡量同一距離多次觀測(cè)值的符合程度，這些誤差的存在可以對(duì)儀器的精度與穩(wěn)定性進(jìn)行良好精確的反應(yīng)，得到的數(shù)據(jù)數(shù)值越小，證明實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)在穩(wěn)定性上的越精確，通過對(duì)表1中數(shù)據(jù)顯示，可以得到的結(jié)論是不管使用什么材質(zhì)的反射對(duì)象，測(cè)距上的誤差會(huì)隨著測(cè)距的精度以及穩(wěn)定性會(huì)的增加而出現(xiàn)降低的趨勢(shì)，在觀測(cè)條件相同的情況下，觀測(cè)對(duì)象物體的表面粗糙程度對(duì)測(cè)量到的數(shù)據(jù)離散程度會(huì)產(chǎn)生直接影響，物體表面的光滑程度越大，測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差也就越小，對(duì)精度產(chǎn)生的影響也會(huì)越小。

表 1 不同材質(zhì)及距離的測(cè)量結(jié)果

3免棱鏡全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例解析

市某樓盤項(xiàng)目是欽州市較大的樓盤建設(shè)項(xiàng)目之一，項(xiàng)目區(qū)位于一條已施工的城市規(guī)劃道路邊上，地形主要是由山坡以及旱地構(gòu)成。

3.1 工程規(guī)劃階段地形圖測(cè)量

規(guī)劃階段測(cè)量任務(wù)是為工程設(shè)計(jì)用圖需要而測(cè)制大比例尺地形圖。在該測(cè)區(qū)中一些比較開闊的地方可以直接利用RTK 進(jìn)行碎部采集，但在一些視野不開闊和樹林茂密地區(qū)則需要用全站儀采用有棱鏡方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量。 在測(cè)區(qū)內(nèi)由于規(guī)劃道路的開挖動(dòng)工，隨著泥土的剝離，項(xiàng)目區(qū)與規(guī)劃道路相接的地方已形成了一些陡峭的不規(guī)則的陡坡。作業(yè)人員很難到達(dá)，要想測(cè)出坡頂線以及對(duì)坡中不規(guī)則特征點(diǎn)采集存在很大的危險(xiǎn)性。如果采用從坡頂?shù)狡碌椎男逼路?hào)表示卻很難反映出現(xiàn)實(shí)的地貌。實(shí)際作業(yè)中，我們可以使用 Leica TS06 在陡坡對(duì)面視野開闊的位置擺站，利用免棱鏡模式對(duì)陡坡的坡頂及坡中的地形進(jìn)行一一詳細(xì)測(cè)量，直接測(cè)出地形變化點(diǎn)的三維坐標(biāo)。從而繪制出該項(xiàng)目區(qū)的現(xiàn)勢(shì)性地形圖，為工程規(guī)劃、工程土方量測(cè)算等提供重要保障。

3.2 工程竣工階段竣工測(cè)量

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代的建筑物的外觀和結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于建筑物的部份位置測(cè)繪作業(yè)人員很難到達(dá)，尺寸無(wú)法量出，無(wú)法完整地測(cè)量出房屋的平面位置。我們運(yùn)用無(wú)棱鏡全站儀測(cè)量，對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)所有建筑物包括樓角、拐點(diǎn)、陽(yáng)臺(tái)等能實(shí)測(cè)到的特征點(diǎn)全部直接測(cè)出三維坐標(biāo)。免棱鏡全站儀使得竣工測(cè)量外業(yè)作業(yè)變得輕松、快捷。

4結(jié)束語(yǔ)

這種測(cè)距儀器的使用，將工程測(cè)量上的工作效率進(jìn)行了提升，在實(shí)際應(yīng)用中獲得了廣泛好評(píng)，在應(yīng)用的前景上也較為廣闊，與常規(guī)的測(cè)量工具相比測(cè)量的速度更快、精度更強(qiáng)、操作也更為簡(jiǎn)單。免棱鏡測(cè)量技術(shù)雖然有多方面的優(yōu)越性，但是并非是萬(wàn)能的。針對(duì)千變?nèi)f化的測(cè)量工程，測(cè)繪專業(yè)人員在應(yīng)用這一技術(shù)的同時(shí)，只有采取必要措施、揚(yáng)長(zhǎng)避短，按規(guī)范要求進(jìn)行施測(cè)，才能獲得更高更優(yōu)的觀測(cè)成果和創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]高應(yīng)龍.免棱鏡全站儀基于三架法在防空洞測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 陜西煤炭. 2017（03）

[2]康宏民.免棱鏡全站儀在礦山建設(shè)中的應(yīng)用[J]. 煤礦現(xiàn)代化. 2017（04）

[3]孫蘇里，王寶蒂.免棱鏡全站儀在地形測(cè)量中的應(yīng)用及探討[J]. 黑龍江科技信息. 2014（23）

[4]呂紅濤，王小萍，方廣杰.免棱鏡全站儀在高海拔山區(qū)測(cè)圖的優(yōu)越性[J]. 城市勘測(cè). 2013（06）endprint