李　閩

摘要：本文以拓普康全站儀GTS-330為例，闡述了全站儀的基本原理，全站儀的操作與使用，以及全站儀在工程測(cè)量中的運(yùn)用。通過(guò)邊樁放樣，介紹了采用拓普康GTS-330系列進(jìn)行測(cè)量放樣工作的具體操作過(guò)程，指出拓普康GTS-330系列自帶的中樁邊樁計(jì)算軟件在放樣過(guò)程中只需輸入曲線要素就可以直接進(jìn)行放樣，從而使測(cè)量工作人員強(qiáng)度越來(lái)越小，而工作效率越來(lái)越高。

關(guān)鍵詞：全站儀操作工程測(cè)量運(yùn)用

0引言

電子全站儀是一種集光、機(jī)、電及精密機(jī)械加工等高精尖技術(shù)于一體的先進(jìn)測(cè)量?jī)x器，用它可準(zhǔn)確、高效、方便地完成多種工程測(cè)量工作。它不僅精度高，而且速度快、操作簡(jiǎn)便，還帶有豐富的內(nèi)置軟件，具有常規(guī)測(cè)量?jī)x器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)繪、測(cè)試、監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用日漸廣泛。

本文就拓普康全站儀來(lái)簡(jiǎn)述一下全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用。拓普康公司2002年最新推出的全中文化全站儀——GTS-330系列全站儀。其機(jī)身小、畫面大、全中文顯示，最適合一線作業(yè)的需求。它的特點(diǎn)是：①GTS-330w是世界首創(chuàng)采用藍(lán)牙無(wú)線通訊技術(shù)的全站儀，野外使用更方便，數(shù)字輸入更簡(jiǎn)單。②優(yōu)越的距離和角度測(cè)量功能：測(cè)角精度：±2“5”，絕對(duì)法測(cè)角，無(wú)需過(guò)零檢驗(yàn)；測(cè)距精度：±(2mm+2ppm*D)：測(cè)程：3km／一塊棱鏡；高速測(cè)距：精測(cè)1.2秒、粗測(cè)0.7秒、跟蹤0.4秒。③裝有雙軸補(bǔ)償器，可提供電子氣泡用于整平，并可自動(dòng)改正由于整平誤差對(duì)水平角和豎直角觀測(cè)的影響。④裝有應(yīng)用測(cè)量程序，可做偏心測(cè)量、對(duì)邊測(cè)量、后方交會(huì)以及面積測(cè)算等項(xiàng)目。⑤特別耐用，防塵等級(jí)達(dá)IP66級(jí)。⑥結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕(主機(jī)含電池僅4.9KG)，攜帶方便。⑦充足的內(nèi)存空間供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用，可存儲(chǔ)8000個(gè)觀測(cè)點(diǎn)16000個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。⑧裝備長(zhǎng)效電池(BT-52QA)，作業(yè)時(shí)間達(dá)10小時(shí)。⑨操作面板簡(jiǎn)單，屏幕顯示全中文化，易學(xué)易用。

1全站儀基本原理

全站儀是全站型電子測(cè)速儀的簡(jiǎn)稱，又被稱為“電子全站儀”，是指由電子經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀和電子記錄器組成的，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)角，自動(dòng)測(cè)距、自動(dòng)計(jì)算和自動(dòng)記錄的一種多功能高效率的地面測(cè)量?jī)x器。電子全站儀進(jìn)行空間數(shù)據(jù)采集與更新，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪的數(shù)字化。它的優(yōu)勢(shì)存在于數(shù)據(jù)處理的快速與準(zhǔn)確性。

全站儀自身帶有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可以快速而準(zhǔn)確的對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出放樣點(diǎn)的方位角與該點(diǎn)到測(cè)距點(diǎn)的距離，全站型電子速測(cè)儀簡(jiǎn)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?jī)x器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測(cè)站上所有的測(cè)量工作，故被稱為“全站儀”。

全站儀上半部分包含有測(cè)量的四大光電系統(tǒng)，即水平角測(cè)量系統(tǒng)、豎直角測(cè)量系統(tǒng)，水平補(bǔ)償系統(tǒng)和測(cè)距系統(tǒng)。通過(guò)鍵盤可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)。以上各系統(tǒng)通過(guò)I／0接口接入總線與微處理機(jī)聯(lián)系起來(lái)。

微處理機(jī)(CPU)是全站儀的核心部件，主要有寄存器系列(緩沖寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器)、運(yùn)算器和控制器組成。微處理機(jī)的主要功能是根據(jù)鍵盤指令啟動(dòng)儀器進(jìn)行測(cè)量工作，執(zhí)行測(cè)量過(guò)程中的檢核和數(shù)據(jù)傳輸、處理、顯示、儲(chǔ)存等工作，保證整個(gè)光電測(cè)量工作有條不紊地進(jìn)行。輸入輸出設(shè)備是與外部設(shè)備連接的裝置(接口)，輸入輸出設(shè)備使全站儀能與磁卡和微機(jī)等設(shè)備交互通訊、傳輸數(shù)據(jù)。

2全站儀的操作與使用

電子全站儀裝備有中央處理單元、存儲(chǔ)單元和輸入輸出單元等等，可以根據(jù)田野測(cè)量的水平角、豎直角、傾斜距離等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算、顯示和輸出所需要的點(diǎn)與點(diǎn)之間的方位角、水平距離、高差或點(diǎn)的三維坐標(biāo)等測(cè)量成果。通過(guò)輸入輸出單元，能夠輸入測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)、起始方向的方位角等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將測(cè)量結(jié)果直接輸出到電子計(jì)算機(jī)中進(jìn)行計(jì)算、編輯和自動(dòng)成圖，同時(shí)可以根據(jù)需要自動(dòng)生成等高線。測(cè)量的圖形既可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，也能夠根據(jù)需要以多種比例尺打印輸出，同時(shí)還能夠輸入到地理信息系統(tǒng)等軟件中作進(jìn)一步的加工、處理和應(yīng)用，生成數(shù)字地面模型.所以電子全站儀配合計(jì)算機(jī)測(cè)圖能夠提高測(cè)量和成圖的精度，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的高度自動(dòng)化。

2.1水平角測(cè)量

2.1.1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。

2.1.2設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00″。

2.1.3照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B，此時(shí)顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。

2.2距離測(cè)量

2.2.1設(shè)置棱鏡常數(shù)測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。

2.2.2設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值c也可直接輸入大氣改正值)，并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。

2.2.3量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。

2.2.4距離測(cè)量照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)量鍵，距離測(cè)量開始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。

應(yīng)注意有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)不能設(shè)定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。

2.3坐標(biāo)測(cè)量

2.3.1設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

2.3.2設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀回自動(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讀數(shù)為其方位角。

2.3.3設(shè)置棱鏡常數(shù)。

2.3.4設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。

2.3.5量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。

2.3.6照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開始測(cè)距并計(jì)算測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

3全站儀在工程測(cè)量中應(yīng)用

全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用，不僅提高了工作效率，而且還提高精度。應(yīng)用有很多種，例如：施工放樣、后方交會(huì)、導(dǎo)線測(cè)量、對(duì)邊測(cè)量、懸高測(cè)量等。本文簡(jiǎn)單介紹施工放樣、后方交會(huì)。

3.1施工放樣在現(xiàn)代交通土木建設(shè)中隨著測(cè)量?jī)x器的不斷發(fā)展和更新，從而使測(cè)量技術(shù)人員的工作強(qiáng)度越來(lái)越小而工作效率越來(lái)越高，就施工放樣這方面，由過(guò)去的經(jīng)緯儀交會(huì)法到運(yùn)用全站儀直接輸入坐標(biāo)放樣，工作效率的提高是不言而喻的，近幾年出現(xiàn)的自帶中樁邊樁計(jì)算軟件的一系列全站儀在放樣過(guò)程中只需輸入曲線要素就可以直接進(jìn)行放樣了，使測(cè)量工作基本實(shí)現(xiàn)了傻瓜化。拓普康GTS 330系列就具有此項(xiàng)功能，全站儀可以進(jìn)行三維x、y、z的放樣，通過(guò)已知點(diǎn)建站和后視點(diǎn)(或后視方位角)進(jìn)行坐標(biāo)的放樣。

操作程序：施工放樣模式——輸入站點(diǎn)坐標(biāo)——輸入后視點(diǎn)坐標(biāo)一輸入放樣點(diǎn)坐標(biāo)——實(shí)施放樣。放樣時(shí)應(yīng)注意：在一點(diǎn)放樣完畢后應(yīng)進(jìn)行放樣點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量工作，測(cè)出x、y、z與放樣點(diǎn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，應(yīng)做到步步校核。另外，在整個(gè)放樣結(jié)束后，需再測(cè)一次其他導(dǎo)線點(diǎn)的x、y、z坐標(biāo)，比較所測(cè)數(shù)據(jù)，以保證儀器在放樣中沒有錯(cuò)誤。

3.2后方交會(huì)一般可由二個(gè)以上已知點(diǎn)建站，輸入儀器高，依次輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)及高程，并用全站儀測(cè)出未知點(diǎn)與已知點(diǎn)的水平距離。當(dāng)已知點(diǎn)全部輸八后，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算出建站點(diǎn)坐標(biāo)、高程以及自動(dòng)保存計(jì)算結(jié)果。

測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)由多個(gè)已知點(diǎn)計(jì)算而得，要獲得坐標(biāo)，至少必須兩個(gè)水平角，一個(gè)距離或三個(gè)水平角，否則就會(huì)顯示“計(jì)算所需數(shù)據(jù)不足!需要2個(gè)角和1個(gè)距離或者3個(gè)角”。

全站儀在工程測(cè)量中的應(yīng)用不僅提高了工作效率，減少了外業(yè)計(jì)算、記錄和外業(yè)工作時(shí)間，而且提高了作業(yè)精度。提高了人們對(duì)全站儀的認(rèn)識(shí)，使全站儀更好的應(yīng)用于工程測(cè)量。

4結(jié)語(yǔ)

電子全站儀是近年普遍使用的一種新型的測(cè)量?jī)x器，它同時(shí)具備了光學(xué)經(jīng)緯儀和電子測(cè)距儀的功能，能夠方便、快捷地進(jìn)行高精度測(cè)距儀的測(cè)量工作。

而工程測(cè)量則是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)，帶有普遍性的工作。隨著技術(shù)的進(jìn)步、儀器工具的更新和改進(jìn)，促使工程測(cè)量工作越來(lái)越簡(jiǎn)化，精度也越來(lái)越高。而合理科學(xué)的運(yùn)用全站儀進(jìn)行測(cè)量，仍需我們進(jìn)～步的積累經(jīng)驗(yàn)和繼續(xù)探討。