全站儀多功能實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)

趙宏超 趙琴霞

摘 要：文章探討了開發(fā)全站儀實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的必要性，介紹了全站儀坐標(biāo)測量、放樣測量、偏心測量、懸高測量、對邊測量的方法。

關(guān)鍵詞：全站儀;實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目;開發(fā)

基金項(xiàng)目：2020遼寧科技學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“測繪工程立體化多功能綜合實(shí)訓(xùn)平臺開發(fā)”（項(xiàng)目編號：202011430107）。

隨著我國現(xiàn)代科技的迅速進(jìn)步和發(fā)展，測繪工程應(yīng)用領(lǐng)域越來越寬泛，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)直接地影響學(xué)生對基礎(chǔ)理論和知識的理解，以及畢業(yè)后的實(shí)際學(xué)習(xí)和工作的能力，在這樣的背景和條件下，必須進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，利用現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)資源，創(chuàng)造條件，開發(fā)多功能實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，鍛煉學(xué)生的動手實(shí)踐能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 開發(fā)全站儀多功能實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的必要性

全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、距離、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng)。通過配置適當(dāng)?shù)慕涌?，可使野外采集的測量數(shù)據(jù)直接輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并進(jìn)入自動化繪圖系統(tǒng)。通用的全站儀品牌有徠卡、拓普康、賓得、尼康和中海達(dá)、南方等。全站儀的以自動化程度高，功能多，精度好的特點(diǎn)在工程生產(chǎn)一線應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)用型本科在測繪工程人才培養(yǎng)的過程中，實(shí)踐教學(xué)過程中有大量的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目需要使用全站儀，按照教學(xué)大綱的要求通常做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以數(shù)據(jù)采集和工程放樣為主，但受室外天氣影響和室內(nèi)空間限制，全站儀相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開展非常有限，未能發(fā)揮出全站儀多樣靈活的實(shí)用功能?；诙嘈吞柎罅咳緝x的數(shù)量保障，為強(qiáng)化學(xué)生的全站儀的基本操作能力、滿足多樣化學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的需要，通過改造室內(nèi)實(shí)訓(xùn)條件，墻面安置反光片，配置可移動的對中支架，開發(fā)不受空間和氣候限制實(shí)用型全站儀實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目非常必要。

2 全站儀實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)

1）室內(nèi)平面坐標(biāo)采集及放樣實(shí)驗(yàn)。全站儀在移動對中支架設(shè)站，全站儀對中整平后，開機(jī)進(jìn)入測距模式，瞄準(zhǔn)反光片中心m，測得距離s，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集模式，輸入測站點(diǎn)自定義坐標(biāo)（a，a），輸入后視點(diǎn)坐標(biāo)（a，a+s），測量反光片m點(diǎn)坐標(biāo)檢核，若結(jié)果在誤差允許值范圍內(nèi)[1]，輸入前視點(diǎn)號，點(diǎn)擊同前鍵依次測量點(diǎn)位坐標(biāo)。反之，在自定義坐標(biāo)系建立后，全站儀立于可移動支架作為測站點(diǎn)，對中整平后，進(jìn)入放樣菜單，依次輸入測站點(diǎn)坐標(biāo)，后視點(diǎn)坐標(biāo)和放樣點(diǎn)坐標(biāo)，求取放樣參數(shù)，調(diào)整角度差為零，瞄準(zhǔn)棱鏡，調(diào)整距離差為零直到誤差在允許值范圍內(nèi)，確定放樣點(diǎn)位置。

2）偏心測量實(shí)驗(yàn)。偏心測量所謂對于全站儀偏心的測量，就是反射的棱鏡不是直接放置在全站儀待測點(diǎn)的鉛垂線上而是直接安置在與全站儀待測點(diǎn)位置相關(guān)的某處，它可以間接地測定推算出全站儀待測點(diǎn)的偏心位置。根據(jù)全站儀給定棱鏡放置條件的不同，目前對于全站儀偏心的測量主要有4種常用的方式，分別采用的是角度偏心測量、單距偏心測量、圓柱偏心測量、雙距偏心測量。

例如：如果棱鏡的位置無法直接到達(dá)圓柱形置鏡點(diǎn)中心，全站儀系統(tǒng)提供的偏心測量的功能，可以間接地推算出其中心點(diǎn)的位置和坐標(biāo)。如果需要運(yùn)用反射棱鏡距離偏心點(diǎn)較近的測量法，需將反射棱鏡立到輸入圓柱體的置鏡點(diǎn)邊緣處，對于置鏡點(diǎn)的邊緣處進(jìn)行偏心測量后，全站儀系統(tǒng)會提示輸入的置鏡點(diǎn)與輸入圓柱體的中心點(diǎn)：左右的偏距，前后的偏距，上下的偏距，這些距離是可以用鋼尺來量取的，人工量取后輸入全站儀后，就可以推算并記錄下圓柱中心的坐標(biāo)（示意圖如下）。

3）懸高測量實(shí)驗(yàn)。懸高測量指用來測定空中某點(diǎn)距地面的目標(biāo)點(diǎn)和高度的一種測量方法[2]。懸高測量全站儀是進(jìn)行懸高棱鏡距離測量的第一步工作，首先把全站儀的反射棱鏡的目標(biāo)點(diǎn)設(shè)立在欲進(jìn)行距離測量的目標(biāo)點(diǎn)a和b的天底b垂線'點(diǎn)（即全站儀通過目標(biāo)點(diǎn)a和b的天底鉛垂線與該點(diǎn)至地面的鉛垂線相交點(diǎn)），輸入照準(zhǔn)反射棱鏡高v;然后轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)反射棱鏡進(jìn)行高度和距離的測量，再水平轉(zhuǎn)動全站儀望遠(yuǎn)鏡的十字絲照準(zhǔn)全站儀的目標(biāo)點(diǎn)a和b，便使全站儀能實(shí)時(shí)地顯示和計(jì)算出全站儀的目標(biāo)點(diǎn)a和b至地面的高度和目標(biāo)點(diǎn)h（示意圖如下）。

4）對邊測量實(shí)驗(yàn)。對邊測量也可以叫遙距的測量，全站儀內(nèi)置主要的儀器有兩種測量功能，一種是連續(xù)式的，另一種功能是幅射式。這里主要簡單介紹一下在工程測量中較常用的兩種連續(xù)式的是對邊和遙距測量[3]。對邊的測量可以叫連續(xù)式的遙距測量第一種方式是當(dāng)全站儀測完第一個(gè)點(diǎn)時(shí)，全站儀的屏幕上就會自動顯示一個(gè)反射出來從測站到被測點(diǎn)的斜距、高差、平距。當(dāng)再按一次手機(jī)測距鍵測第二個(gè)被測點(diǎn)時(shí)，則手機(jī)屏幕上會顯示出第一個(gè)被測點(diǎn)至第二個(gè)被測點(diǎn)的斜距、高差、平距。以此類推，并由此類推來準(zhǔn)確地測算其邊長。對邊測量的主要特點(diǎn)之一是由于不受地形的限制，待一個(gè)被測點(diǎn)間的斜距不需進(jìn)行通視就可測出第二個(gè)待測點(diǎn)間的平均距離和高差。

3 開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的成效

我校測繪工程實(shí)驗(yàn)室通過拓展實(shí)訓(xùn)空間，開發(fā)全站儀多樣化實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目，建立全面開放的綜合實(shí)訓(xùn)平臺，對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)技能的綜合訓(xùn)練，鍛煉了學(xué)生實(shí)際動手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。測繪工程學(xué)生在各級各類的專業(yè)技能競賽活動中大顯身手，近3年來在國家級、省級測繪技能大賽成績優(yōu)異，有120人次獲得國家級和省級榮譽(yù);學(xué)生通過實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的練習(xí)，促進(jìn)了專業(yè)課的學(xué)習(xí)，考研率逐年提升;畢業(yè)學(xué)生因?qū)嵺`能力強(qiáng)的特點(diǎn)受到用人單位好評，近年來就業(yè)率達(dá)到97%。

開發(fā)測繪工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，需要密切結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，與時(shí)俱進(jìn)，不斷進(jìn)行創(chuàng)新探索，通過改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)手段，才能培養(yǎng)出適應(yīng)國家和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的創(chuàng)新實(shí)踐型人才。

參考文獻(xiàn)

[1]李鋒.全站儀自由設(shè)站法的精度分析[J].現(xiàn)代測繪，2006，29（005）：3-4.

[2]張濤.全站儀懸高測量在實(shí)際工作中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2020，1.

[3]丁鵬文，徐泮林，高開強(qiáng).全站儀對邊測量原理及精度分析實(shí)例探究[J].北京測繪，2018，1.