皇甫其亮 張志娟

（淮河水利水電開(kāi)發(fā)總公司 蚌埠 233000）

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，人類勞動(dòng)不僅在深度和廣度上拓展很快，而且也更加簡(jiǎn)捷而高效。光電測(cè)距儀的出現(xiàn)使測(cè)量范圍和測(cè)量速度大大提高；電子經(jīng)緯儀的出現(xiàn)不僅使測(cè)角精度有所提高，其可視化也給測(cè)量工作帶來(lái)了極大便利。所謂全站儀，是指能完成一個(gè)測(cè)站上全部測(cè)量工作的儀器。全站儀實(shí)際上是一種將紅外測(cè)距儀和電子經(jīng)緯儀合為一體的儀器，并在內(nèi)部裝有微型電子處理器。

1 全站儀的主要特點(diǎn)

全站儀可與電子計(jì)算機(jī)配合使用，以實(shí)現(xiàn)工作的高效性。其優(yōu)越性主要表現(xiàn)在:?作業(yè)面相對(duì)高差限制大大縮小，一般高差在150m以內(nèi)（要正確設(shè)置大氣常數(shù)），其水準(zhǔn)測(cè)量能滿足四等水準(zhǔn)精度，這一高差基本上能滿足各種大中型工程的要求；?其粗略放樣半徑可達(dá)2000m以上（根據(jù)儀器的不同，其視距將有所不同）；?無(wú)需鋼尺量距；?測(cè)距速度快（測(cè)距2000m只需2s，在其測(cè)距范圍內(nèi)也只需2s）；?內(nèi)業(yè)計(jì)算簡(jiǎn)單；?尤其在采用坐標(biāo)放樣時(shí)，更顯其優(yōu)越性，其角差和放樣邊長(zhǎng)都會(huì)顯示在儀器屏幕上，操作尤為方便。

傳統(tǒng)的測(cè)量工作一般需要幾種測(cè)量?jī)x器配合來(lái)承擔(dān)，至少需要兩種測(cè)量?jī)x器才能完成一點(diǎn)的測(cè)量工作，而且需要移動(dòng)站點(diǎn)（轉(zhuǎn)點(diǎn)），費(fèi)時(shí)費(fèi)力；而全站儀在一個(gè)站點(diǎn)就可以完成控點(diǎn)范圍內(nèi)的所有測(cè)量工作。尤其在高程測(cè)量上，全站儀的一站可以完成傳統(tǒng)水準(zhǔn)儀10站乃至50站的工作，且避免了因轉(zhuǎn)點(diǎn)而引起的誤差累積。因此，對(duì)放樣同樣任務(wù)的工作，“全站儀”比“傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器”可節(jié)省2/3時(shí)間，人力可節(jié)省1/2。

2 全站儀工作原理

全站儀工作原理框圖見(jiàn)圖1。

3 全站儀在導(dǎo)線測(cè)量中的應(yīng)用

圖1 全站儀工作原理框圖

如圖2所示，設(shè)站點(diǎn)于O點(diǎn)，A點(diǎn)為后視點(diǎn)（或OA為起始邊、A點(diǎn)為高級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)），輸入站點(diǎn)坐標(biāo)（并設(shè)置為站點(diǎn)），瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)A，輸入后視點(diǎn)坐標(biāo)（并確認(rèn)）。這時(shí)方位α1角已自動(dòng)計(jì)算出并寄存于儀器中，轉(zhuǎn)動(dòng)儀器并瞄準(zhǔn)B點(diǎn)（此時(shí)方位角α2已寄存于儀器中）按下“坐標(biāo)鍵”，即顯示B點(diǎn)測(cè)量坐標(biāo)。然后以B點(diǎn)為站點(diǎn)后視O點(diǎn)（方法同上），便可得下一點(diǎn)測(cè)量坐標(biāo)。依此類推，便可得終點(diǎn)（應(yīng)為高級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)）測(cè)量坐標(biāo)。這樣實(shí)測(cè)終點(diǎn)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)就一個(gè)差值，即ΔX和ΔY。在驗(yàn)算精度滿足規(guī)范要求時(shí)，即可進(jìn)行坐標(biāo)平差。直接用坐標(biāo)進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量（復(fù)測(cè)），不僅外業(yè)測(cè)量快，而且內(nèi)業(yè)計(jì)算也比傳統(tǒng)邊角平差簡(jiǎn)便得多，真可謂省時(shí)省力（圖2中，下圖粗實(shí)線交點(diǎn)為點(diǎn)的實(shí)際位置，細(xì)實(shí)線交點(diǎn)為點(diǎn)的測(cè)量位置）。

4 全站儀在工程放樣中的應(yīng)用

測(cè)量的中心工作是確定地面點(diǎn)的位置，由于地面點(diǎn)的空間性，我們常以三維空間直角坐標(biāo)來(lái)表示，即地面點(diǎn)投影在大地水準(zhǔn)面的位置或投影在水平面上的平面位置，以及該點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離，也就是地面點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。而工程放樣是將設(shè)計(jì)的點(diǎn)位施放到實(shí)際地面上，它同樣包括點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。確定點(diǎn)的坐標(biāo)和高程是通過(guò)點(diǎn)位的三個(gè)基本要素——距離、角度和高差——來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

圖2 全站儀導(dǎo)線測(cè)量示意圖

圖3 全站儀放樣示意圖

如圖3所示，首先在系統(tǒng)中選擇坐標(biāo)放樣模式。O為站點(diǎn)，HS為后視點(diǎn)，N為指北方向。當(dāng)輸入站點(diǎn)坐標(biāo)和后視點(diǎn)坐標(biāo)瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)并確認(rèn)后，方位角α0已寄存于儀器中，當(dāng)輸入放樣點(diǎn)A的坐標(biāo)并確認(rèn)后，儀器將直接顯示××°××′××″，即水平角差⊿α1（其由方位角 α1與 α0之差得來(lái)的，只是這一過(guò)程是在儀器中是自動(dòng)運(yùn)算的），轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，直到水平角差為0，在該方向的目測(cè)距離上放置棱鏡，按下“距離”測(cè)量鍵，儀器將顯示實(shí)測(cè)距離值與設(shè)計(jì)值之差，當(dāng)顯示的結(jié)果為“＋”（或?yàn)椤埃保r(shí)，則在該方向上前移（或后移）棱鏡，直到水平距差值為0，此時(shí)應(yīng)再次檢查放樣點(diǎn)是否在放樣方位上，若方位和距離都正確，則A點(diǎn)放樣完畢。如接著放樣B點(diǎn)，則直接輸入B點(diǎn)坐標(biāo)并確認(rèn)，這時(shí)儀器顯示角差⊿α2（方位角α2與α1之差）。如放過(guò)A點(diǎn)后直接放C點(diǎn)（方法同上），則儀器顯示角差⊿α5（方位角α3與α1之差）。依此類推，可以放出該控點(diǎn)范圍內(nèi)的所有放樣點(diǎn)。順便指出，如放樣高程，則需要輸入（設(shè)置）儀器高和棱鏡高。

5 全站儀放樣的要點(diǎn)

先進(jìn)的科學(xué)儀器，其操作都很簡(jiǎn)單，但簡(jiǎn)單不等于隨便都可以操作，在這里操作方法至關(guān)重要。現(xiàn)結(jié)合筆者近幾年的現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)踐，淺談一下全站儀在施工放樣中的一些要點(diǎn)。

5.1 放樣前檢查與準(zhǔn)備

檢查的主要內(nèi)容包括：?內(nèi)業(yè)計(jì)算是否正確無(wú)誤，這是保證放樣工作有效的前提；?儀器的各種參數(shù)設(shè)置是否正確；?棱鏡與儀器是否匹配（不匹配時(shí)要重新設(shè)置棱鏡常數(shù)）；?儀器和對(duì)講機(jī)的充電情況如何；?支架和角架的連接固定情況如何。檢查工作的充分與否將直接決定一次測(cè)量工作的成敗，因此一定要做好測(cè)量前的檢查與準(zhǔn)備工作。

5.2“控制點(diǎn)”布設(shè)

“控制點(diǎn)”布設(shè)的基本原則是“通視良好，易于保護(hù)”，另外還有一原則是“控制點(diǎn)不宜多”?！翱刂泣c(diǎn)”以設(shè)計(jì)提供的點(diǎn)為主，不足時(shí)再增設(shè)?！翱刂泣c(diǎn)”的數(shù)量以一點(diǎn)控制半徑300～500m為宜，直線1000m范圍內(nèi)盡量不多于3點(diǎn)。順便指出，不要以為設(shè)計(jì)提供的點(diǎn)都能用作“控制點(diǎn)”。

5.3 測(cè)站點(diǎn)固定，后視遠(yuǎn)

“測(cè)站點(diǎn)固定”是指在某一控點(diǎn)的控制區(qū)域內(nèi)要始終如一地使用該測(cè)站點(diǎn)；“后視遠(yuǎn)”是指后視點(diǎn)距測(cè)站點(diǎn)要適當(dāng)?shù)剡h(yuǎn)，一般不小于250m（這一后視距能保證在角誤差2″、放樣距離1000m時(shí)，其平面位移差小于10mm。在施工放樣時(shí)盡可能地使用“大邊放小邊”的原則。另外，在某一控制區(qū)域內(nèi)，測(cè)站點(diǎn)和后視點(diǎn)一經(jīng)選定，切勿隨意改變，千萬(wàn)不要為了方便而“舍遠(yuǎn)求近”。

5.4 始終三如一

控制點(diǎn)布設(shè)、測(cè)量放樣、檢測(cè)校核，所引用的“測(cè)站點(diǎn)”和“后視點(diǎn)”要始終同一。這一點(diǎn)是檢驗(yàn)放樣正確性和保證放樣質(zhì)量不可忽視的。

6 結(jié)語(yǔ)

工程施工中采用全站儀這類先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，使測(cè)量工作變得輕松，不再像以往使用傳統(tǒng)儀器那樣，需要在測(cè)量前后處理大量的數(shù)據(jù)，但測(cè)量工作是工程施工的前提，測(cè)量工作的成功與否直接決定和影響著整個(gè)工程施工的成敗。因此，必須重視和加強(qiáng)測(cè)量工作。這就要求在測(cè)量時(shí)要更加耐心和細(xì)致，不能馬虎，更不能偷懶圖省事，對(duì)引用的原始數(shù)據(jù)一定要復(fù)核其正確性,并在放樣過(guò)程中相互檢驗(yàn)和校核，才能使工程放樣工作正確而高效。