摘 要： 目前電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備在工程測(cè)繪施工中已經(jīng)得到了普及，因通視與操作條件的制約，導(dǎo)致常規(guī)測(cè)量方式具有較大作業(yè)強(qiáng)度，且降低了工作效率。為此，施工單位必須結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，選用科學(xué)有效的測(cè)繪方式，才能確保測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。本文在充分了解全站儀基本原理的基礎(chǔ)上，對(duì)全站儀在工程測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。
關(guān)鍵詞： 全站儀；工程測(cè)繪
隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展及其在測(cè)繪領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，集電子測(cè)角、電子測(cè)距、數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)的全站儀已經(jīng)取代了常規(guī)的光學(xué)經(jīng)緯儀和s3光學(xué)水準(zhǔn)儀。各測(cè)繪儀器廠商生產(chǎn)出各種型號(hào)的全站儀，出現(xiàn)了大內(nèi)存、多功能、防水型、防爆型、電腦型等，全站儀正朝著功能全、效率高、全自動(dòng)、易操作、體積小、重量輕的方向發(fā)展，使野外測(cè)繪作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度逐漸地減輕，工作效率得到不斷提高，測(cè)繪技術(shù)水平也相應(yīng)地得到了提升，從根本上更新了測(cè)量的觀念和理論。傳統(tǒng)的測(cè)量方式正逐步被不斷涌現(xiàn)的新儀器、新技術(shù)、新方法所取代。目前在建筑工程測(cè)量經(jīng)常采用的儀器就是全站儀，筆者將結(jié)合工程實(shí)例來講述全站儀在建筑工程的測(cè)量中的運(yùn)用。
一、全站儀的基本原理
全站儀即全站型電子速測(cè)儀（Electronic Total Station）。全站儀的望遠(yuǎn)鏡主要由物鏡、分光棱鏡、目鏡和聚光棱鏡等部分組成，屬于角度測(cè)量和距離測(cè)量的光學(xué)部分。由物鏡和分光棱鏡組成測(cè)距儀光路，由紅外發(fā)光管發(fā)出的紅外江通過閘門的轉(zhuǎn)換經(jīng)過內(nèi)光路和外光路到達(dá)接收的二極管，以完成距離測(cè)量。
全站儀的電子部分主要由兩部分組成，其中一部分是測(cè)角部分包括光柵度盤或者編碼度盤、光電測(cè)角儀器、放大儀器、計(jì)數(shù)器、顯示器、邏輯電路等。另一部分是距離測(cè)量部分，主要由發(fā)光二極管、接收管、電子電路組成。這兩部分之間用串行的通訊連接而成，從而完成電子測(cè)量儀的所有功能。全站儀的特點(diǎn)為全站儀的自動(dòng)化程度較高，只要一次的反射棱鏡照準(zhǔn)，就能夠測(cè)量出水平角、斜距和垂直角，并能自動(dòng)計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，同時(shí)還可進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的記錄和計(jì)算。全站儀還可通過其主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，來實(shí)現(xiàn)全站儀與計(jì)算機(jī)及其它外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)連接，從而形成測(cè)量數(shù)據(jù)的收集、處理、計(jì)算和自動(dòng)繪圖等一個(gè)完整的自動(dòng)化體系；全站儀的功能強(qiáng)大，通過全站儀的微機(jī)處理系統(tǒng)來控制全站儀的測(cè)量與計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)氣象改正、導(dǎo)線測(cè)量、前后方交會(huì)、碎部測(cè)量又及施工放樣等功能；全站儀的精度高，儀器的內(nèi)部設(shè)置雙軸補(bǔ)償器，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)測(cè)量儀器的豎軸和水平軸的傾斜誤差，并能對(duì)角度測(cè)量值進(jìn)行改正。
二、工程測(cè)繪中全站儀的應(yīng)用
1、測(cè)量前的儀器設(shè)置
大氣改正值和棱鏡常數(shù)的設(shè)置：在進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，必須對(duì)儀器進(jìn)行大氣改正值和棱鏡常數(shù)的設(shè)置。大氣改正值可根據(jù)測(cè)定的溫度、氣壓值輸入儀器來自動(dòng)完成改正數(shù)的計(jì)算和設(shè)置，也可以從大氣改正圖中查得相應(yīng)的改正數(shù)PPm值后直接輸入儀器進(jìn)行改正設(shè)置。另外，還應(yīng)根據(jù)不同的棱鏡，預(yù)先設(shè)置相應(yīng)的棱鏡常數(shù)。
參數(shù)和條件模式的選擇設(shè)置：關(guān)于這方面的設(shè)置，主要包括測(cè)量單位的選擇，最小讀數(shù)的顯示，傾斜、補(bǔ)償改正的設(shè)置，對(duì)比度調(diào)節(jié)以及照明開關(guān)等等，主要根據(jù)測(cè)量工作的精度要求以及用戶的操作習(xí)慣進(jìn)行測(cè)量模式的選取設(shè)置。
2、距離測(cè)量
在測(cè)站點(diǎn)安置好儀器后，如果是測(cè)量控制點(diǎn)或放樣精度要求高的點(diǎn)，需要精確對(duì)中棱鏡。如果普通的地形碎步點(diǎn)可以降低要求。
3、角度測(cè)量
角度測(cè)量可以用于水平角和豎直角的測(cè)量，在測(cè)站點(diǎn)安置好儀器，分別照準(zhǔn)目標(biāo)A、B后，自動(dòng)測(cè)出水平角和豎直角。水平角提供了左角（逆時(shí)針）和右角（順時(shí)針）的切換以及方向歸零、任意角度輸入的置盤鎖定設(shè)置；豎直角的測(cè)量提供了垂直角和坡度百分比兩種模式，可根據(jù)測(cè)量需要隨時(shí)進(jìn)行切換。當(dāng)用于精度較高的要求時(shí)，可用測(cè)回法測(cè)。
4、坐標(biāo)測(cè)量
在輸入測(cè)站點(diǎn)和后視點(diǎn)的坐標(biāo)并完成后視定向，然后進(jìn)入坐標(biāo)測(cè)量程序，照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡后，直接測(cè)出目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，也可利用后方交會(huì)法（最小二乘法），就是在未知測(cè)站點(diǎn)上架好儀器后，通過觀測(cè)兩個(gè)或兩個(gè)以上的已知點(diǎn)，來求得測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)的方法。在需要測(cè)距時(shí)，至少需要觀測(cè)兩個(gè)已知點(diǎn)，不需要測(cè)距（只用測(cè)角）進(jìn)行后方交會(huì)時(shí)，則至少需要觀測(cè)三個(gè)已知點(diǎn)，一般觀測(cè)的已知點(diǎn)越多，測(cè)量精度就會(huì)越高。
5、多余觀測(cè)
測(cè)量過程中，為增加檢核條件，以避免錯(cuò)誤，減小誤差，提高觀測(cè)精度，需要進(jìn)行多余觀測(cè)，多余觀測(cè)主要包括以下兩個(gè)方面：
�。�1）邊長和高差觀測(cè)。該方法可用于工程測(cè)量中的放點(diǎn)放線工作，此外，在進(jìn)行點(diǎn)位三維坐標(biāo)的測(cè)定時(shí)，也可采用此觀測(cè)方法。在測(cè)量過程中，為確保待定點(diǎn)邊長和高差的精確度，應(yīng)對(duì)棱鏡高進(jìn)行一次變動(dòng)，之后再分別觀測(cè)棱鏡高變動(dòng)前后的斜距、垂直角和棱鏡高，并以此作為檢核條件。
�。�2）水平角觀測(cè)。如果只能聯(lián)測(cè)一個(gè)高等級(jí)控制點(diǎn)方向時(shí)，為確保待定點(diǎn)方位角的精確度，要以該高等級(jí)控制點(diǎn)方向至待定點(diǎn)方向的左、右角作為檢核條件。此外，如果條件允許，在進(jìn)行水平角觀測(cè)時(shí)，應(yīng)以聯(lián)測(cè)兩個(gè)高等�控制點(diǎn)方向作為檢核條件。
6、碎步點(diǎn)的測(cè)量
碎部點(diǎn)的三維坐標(biāo)測(cè)量是在測(cè)量控制點(diǎn)上設(shè)置測(cè)站，通過該點(diǎn)至另一測(cè)量控制點(diǎn)的方向傳遞，測(cè)量出待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)。在工程測(cè)量中，由于地形圖或某些工程有各自的特點(diǎn)，因此，碎部點(diǎn)的測(cè)量是十分必要的。對(duì)于碎部點(diǎn)的測(cè)量主要是通過全站儀與電腦的通訊，將全站儀內(nèi)存中的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X，應(yīng)用特定的專業(yè)軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，形成各種測(cè)繪成果成圖資料。這種三維坐標(biāo)的測(cè)量方法看似簡單，但應(yīng)注意以下兩個(gè)方面。
首先，要將儀器準(zhǔn)確的擺放在測(cè)站上，為確保起始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)對(duì)其它任意一個(gè)已知測(cè)量控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程進(jìn)行檢測(cè)，也可以在進(jìn)行儀器的測(cè)站和后視方向設(shè)置時(shí)，觀測(cè)測(cè)站至對(duì)向點(diǎn)的距離和高差，并以此作為檢核條件。
其次，在測(cè)量過程中，為確保全站儀的穩(wěn)定性，要進(jìn)行不定時(shí)的檢測(cè)，以確定測(cè)量控制點(diǎn)的方向。此外，由于難以校核待定點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，因此，在測(cè)量過程中，要時(shí)刻保持測(cè)站與鏡站的溝通，及時(shí)確認(rèn)棱鏡高度的變化情況，以確保待定點(diǎn)高程的準(zhǔn)確。
7、增補(bǔ)圖根點(diǎn)或測(cè)站點(diǎn)
在地形圖測(cè)繪或工程測(cè)量實(shí)踐中，如果等級(jí)測(cè)量控制點(diǎn)不足，就需要增補(bǔ)圖根點(diǎn)或測(cè)站點(diǎn)。對(duì)于全站儀極坐標(biāo)法加密圖根點(diǎn)或測(cè)站點(diǎn)，各專門測(cè)量規(guī)范均作了不同程度的作業(yè)規(guī)范及要求，從發(fā)展級(jí)別、邊長規(guī)限到觀測(cè)方法都有所明確。
在進(jìn)行圖根點(diǎn)或測(cè)站點(diǎn)的增補(bǔ)時(shí)，一般采用全站儀極坐標(biāo)法加密圖根點(diǎn)或測(cè)站點(diǎn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：布點(diǎn)靈活，限制條件少，內(nèi)業(yè)平差計(jì)算簡單，外業(yè)測(cè)量工作量小，點(diǎn)位精度有保障。極坐標(biāo)法就是在高等級(jí)測(cè)量控制點(diǎn)上設(shè)置測(cè)站，通過測(cè)量測(cè)站至待定點(diǎn)之間的邊長以及該邊長的方位角，進(jìn)而推算出該待定點(diǎn)三維坐標(biāo)的一種測(cè)量方法。該方法的主要測(cè)量元素就是角度測(cè)量和邊長測(cè)量，根據(jù)觀測(cè)的水平角、垂直角、斜距、儀器高和棱鏡高，解算出待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X、Y、H）。
三、結(jié)束語
綜上所述，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了工程測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系的不斷完善，實(shí)現(xiàn)了全站儀設(shè)備及其編程計(jì)算器的廣泛普及，為了全面提高工程施工質(zhì)量的提升，可選取全站儀進(jìn)行工程測(cè)繪作業(yè)，以此確保施工環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運(yùn)行，有效降低技術(shù)人員的工作難度，提高測(cè)量精度及縮短施工工期。
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