全站仪在低等级公路工程测量中的应用与方法.doc

1、全站仪在低等级公路工程测量中的应用与方法摘 要： 随着社会的发展，科技的进步，工程测量手段也得到了更新，全站仪这种集光电测距仪、电子经纬仪和计算机为一体的全新测量仪器，在近几年来的测绘战线上越来越普及并得到广泛应用，尤其在中、小型工程、低等级工程中发挥着巨大作用。文章就有关全站仪的一些主要功能和使用方法浅谈了全站仪在低等级公路测量中的应用，对充分发挥全站仪先进性有些帮助。 关键词： 测量； 低等级； 应用 中图分类号： U412.2 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012） （11-12）-0048-02 一、利用全站仪进行导线复测 公路线性的平面控制，主要由导线进行定位，

2、其成果的好坏直接影响到路线测设的质量，在低等级公路中曲线多，而且半径小，传统的测设方法是经纬仪测角，用钢尺量距，这种方法费事费力、效率低，且地形起伏较大时精度更低，全站仪的出现满足了此要求，计算工作也大为减少。 1.导线测量 全站仪首先应存贮好所测的转点坐标，在转点上安置好仪器后，调出存贮坐标，后视前一测点，仪器能准确获得水平盘读数，并对下一点进行坐标计算，并自动存贮。 2.导线平差 由于各种方面的原因，所测结果存在误差，必须对测得数据进行平差。全站仪按单导线形式进行平差，差值采用等权分配法计算，比较方便简单。 二、利用全站仪进行中线测量 中线测量就是根据中线控制桩和导线点将设计图纸的公路中线

3、反映到实地，故又称中线恢复和中线放样，恢复中线方法很多，但在低等级公路尤其山区利用全站仪进行极坐标放样是最好的方法。极坐标法就是利用中线点与导线点之间的坐标关系放样中线点。如图 1，P 点为公路上的中线点，坐标为（XP，YP） ，A、B 为导线点，坐标分别为（XA，YA） ，（XB，YB） ，P 点与 A 点极坐标关系用 A 点到 P 点的距离 SAP，坐标方位角 AP 表示，即： SAP=（XP-XA）2+（YP-YA）2） AP=tan-1（XP-XA）（YP-YA） ） 全站仪就是根据极坐标法原理设制了一套放样模式。只要确定后视方向和所放点坐标就能自动计算待定点的角度偏差值和距离偏差值，

4、根据偏差很快确定出中线点。通常微调角度使角度偏差处于 0000锁定后，再沿仪器方向前后移动棱镜使距离偏差为 0，速度快，精度高。其点位误差为： M=（S*ma）/）2+ms2） ，式中：ma测角误差（） ；ms测距 误差（mm） ；=206265 三、快速进行高程测量 水准测量是公路测量的主要手段，但受地形条件影响很大，用水准仪测量速度慢且准确度不高，利用全站仪进行高程测量无须受限制，只要两点通视即快又准确，全站仪利用三角高程的原理设置了一套直接测定两点间高差模式，如图 2 所示： 当输入测站高程和仪器高时可以直接计算出待测点高程，HB=HA +h-V+； 其中：HA测站点高程； h仪器高；V

5、棱镜高；仪器测得高差 低等级公路测量中利用坐标放样菜单中的“确定新点” ， “极坐标法”测量点位高程速度快，精度也高。如图 3 棱镜高设置在同一高度，依次可直接测得 a、b、c、d、e、f坐标和高程，将测得数据存入仪器内存，而后传输到电脑中进行处理，很快就可得到地面高。 四、进行涵洞测量放线 通常涵洞曲线上轴线放样较复杂，首先计算中心到两边 A 点，B 点的距离，用丈量法直接交汇出中心桩，然后再在中心架仪器，后视 A 点或B 点，拨某个角度（需要计算） ，在低等级公路中，涵洞中心往往在处于坎沟处或坡角处，高差大架设仪器较困难，因此利用全站仪可不受地形限制，很快可以放出曲线上涵洞中心桩及轴线并测

6、得各点高程，首先根据给出涵洞的设计资料，如：中心桩号；斜交角；涵长等， 可根据邻近桩号点的坐标推算出中心坐标以及轴点上坐标，然后置仪器于已知导线点上，同放样中线点一样放样各个点位，如图 4 按正交计算式如下：（如利用纬地、海德公路软件计算坐标更简便） SAB=（XB-XA）2+（YB-YA）2） ； AB=tan-1（XB-XA）（YB-YA） ） ； =cos-1（S12+SAB2-S22）/2S1SAB） ； AM=AB（左偏取+， 右偏取-， ） =S1180（R） ； oM=AM（90-） ；（左偏取-， 右偏取+， ） XM=XA+S1cos（AB） ；YM=YA+S1sin（AB）

7、 L 左：XL=XM+L 左cosoM；YL=YM+L 左sinoM 同理可求得：L 右：XL=XM+ L 右cos（oM+180） YL=YM+ L 右sin（oM+180） 如果斜交，则 oM=oM（正交）+90-交角 如涵洞中心桩号 M 为 K20+573.744，涵长 6.5m，左偏，R=130.212， L 左=3.5m， L 右=3m，那么可以利用邻近桩号 k20+570（A 点）（3655055.742，703885.558）和 k20+580（B 点）（3655064.698，703881.116） 的坐标近似求得 K20+540.230 中心坐标。 计算结果 SAB=9.99

8、71m，AB=3333710.1；=1471.7； AM=3352411.8；=13850.8；oM=2434521；故 M 点（3655059.146，703883.999） ；L 左（3655057.598，703880.860） ；L 右（3655060.694，703887.138） 为了计算方便可以在电子表格利用函数公式计算。 五、进行对边测量 置仪器与一已知点，后视一点，可以测出任意对边的平距、斜距和高差，在测量过程中，当相邻两点不通视时，需要测设转点，如图5，ZD5，ZD6 为相邻而不通视两转点，ZD为初定转点，现确定此点在ZD5，ZD6 连线上，用经纬仪按逐渐趋近法测设较复杂。

9、采用对边测设，在适当位置架设全站仪，在 ZD5，ZD6，ZD上分别立上棱镜，依次测设ZD5 与 ZD的垂直距离，ZD与 ZD6 的垂直距离，ZD5 与 ZD6 的垂直距离，移动 ZD处棱镜使 DZD5-ZD+DZD-ZD6=DZD5-ZD6，则 ZD即为所定位置。同样也可测设延长线上转点。在公路施工中，利用这一功能，选择不同模式：A-B，B-C，C-D或 A-B，A-C，A-D，还可以简单测量道路中心与边桩之间距离和高差以及横断面数据测量。 六、全站仪的先进性和局限性 1.先进性 （1）在道路测量放样中，无需用计算器，自动计算，除能完成测距外，可对路线平、纵、横三维测量，可显示各点位位置关系以

10、及角度、距离、偏差，可以避开障碍物放样点位。 （2）保证了高精度测量：距离测量精度为：2mm+2ppmD，角度测量精度为：1； （3）提供了双轴补偿器，进行水平角和竖直角观测时，仪器竖轴在视线方向和水平方向的倾斜误差可自动得到补偿改正。 （4）全站仪具有内存并装有 MS-DOS 标准操作系统，可根据需要进行应用程序的开发、与计算机可直接通讯。 2.局限性 （1）受温度、气候等因素影响较大。 （2）受环境和距离的限制。 七、结语 虽然现在有更高测量技术手段的 GPS，但在中小型工程和低等级工程中全站仪还是比较普及，利用全站仪进行公路工程测量、数据采集等方面操作简单、方便、灵活，而且受地形条件限制少、精度高。同时内业计算资料少，需要配备人员少、效率高。尤其是现在电脑软件的配备，全站仪如虎添翼，进行公路工程测量实现了过去无法达到的精度和速度，优化放样测量方法和操作步骤，是目前公路工程测量行之有效的好途径。参考文献： 1 拓普康电子全站仪 GTS-600 系列使用说明书Z. 2 张传玺.陈宏章工程测量学 3 杨彪.全站仪在公路工程控制测量中的应用J.云南交通科技，2003.2. 4 郭综河.利用对边测量功能进行直线测设的新方法J.测绘通报，1998.7.