浅谈全站仪在工程施工测量中的应用

浅谈全站仪在工程施工测量中的应用

皇甫其亮 张志娟

（淮河水利水电开发总公司 安徽蚌埠 233000 ）

摘要：全站仪在工程施工中日渐普及，了解全站仪的特点和应用知识，对我们工程施工测量工作具有重要意义。通常在施工中，全站仪的使用仅限于几项常用的功能，不能发挥出全站仪的全部性能，本文通过对全站仪的特点及工作原理的阐述，对施工放样特点的分析，浅谈了全站仪在工程施工测量中的应用，对充分发挥全站仪在工程施工测量中的作用有一些帮助。

关键词：全站仪 工作原理 应用

近年来，随着科技的进步与发展，不仅使人类劳动在深度和广度上拓展很快，而且使其变得简洁而高效。光电测距仪的出现使测量范围和测量速度大大提高；电子经纬仪的出现不仅使测角精度有所提高，它的可视化给测量工作带来极大方便。所谓全站仪，是指能完成一个测站上的全部测量工作的仪器。全站仪实际上是一种将红外测距仪和电子经纬仪合为一体的仪器，并在内部装有微型电子处理器。

1.全站仪的主要特点

全站仪可与电子计算机配合使用，以实现工作的高效性。现在市场上的全站仪品牌主要有 “索佳（SET）”系列、“尼康（DTM）”系列和瑞士的“莱卡（TC）”系列等。无论哪种全站仪，它们的内部工作原理都是相同的，它们的特点都是“多功能、自动化、高精度”。它们所不同的是具体的操作系统的不同，就这一点来说也是大同小异。因此使用起来非常方便，其优越性主要表现在:错误！未找到引用源。作业面相对高差限制大大缩小，一般高差在150米以内（要正确设置大气常数），其水准测量能满足四等水准精度，而这一高差基本上满足各种大中型工程的要求；错误！未找到引用源。其粗略放样半径可达2000米以上（根

据仪器的不同，其视距将有所不同）；错误！未找到引用源。无需钢尺量距；错误！未找到引用源。测距速度快（测距2000米只需2秒钟，其实在其测距范围内也只需2秒钟）；错误！未找到引用源。内业计算简单;⑥尤其在采用坐标放样时,更现其优越性,因其角差和放样边长都会显示在仪器屏幕上,操作尤为方便。

传统的测量工作一般需要几种测量仪器配合来承担，至少需要两种测量仪器才能完成一点的测量工作，而且需要移动站点（转点），费时费力；而全站仪在一个站点就可以完成控点范围内的所有测量工作。尤其在高程测量上，全站仪的一站可以完成传统水准仪10站乃至50站的工作，且避免了因转点而引起的误差累积。因此对放样同样任务的工作，“全站仪”比“传统测量仪器”可节省时间近三分之二，人力可节省一半。

2.全站仪工作原理框图

3.全站仪在导线测量中的应用

如图：设站点于O点，A点为后视点（或OA为起始边、A点为高级导线点），输入站点坐标（并设置为站点）、瞄准后视点A、输入后视点坐标（并确认）。这时方位α1角已自动计算出并寄存于仪器中，转动仪器并瞄准B点（此时方位角α2已寄存于仪器中）按下“坐标键”，即显示B点测量坐标。然后以B点为站点后视O点（方法同上），便可得下一点测量坐标。依此类推，便可得终点（应为高级导线点）测量坐标。这样实测终点坐标与设计坐标就一个差值，即ΔX和ΔY。在验算精度满足规范要求时，即可进行坐标平差。直接用坐标进行导线测量（复测），不仅外业测量快，而且内业计算也比传统边角平差简便的多，真可谓省时省力。（其中下图粗实线交点为点的实际位置，细实线交点为点的测量位置）

4.全站仪在工程放样中的应用

测量的中心工作是确定地面点的位置，由于地面点的空间性，我们常以三维空间直角坐标来表示，即地面点投影在大地水准面的位置或投影在水平面上的平面位置，以及该点到大地水准面的铅垂距离，也就是地面点的坐标和高程。而工程放样是将设计的点位施放到实际地面上，它同样包括点的坐标和高程。确定点的坐标和高程是通过点位的三个基本要素——距离、角度和高差——来实现的。

如下图，首先在系统中选择坐标放样模式。O为站点，HS为后视点，N为指北方向。当输入站点坐标和后视点坐标瞄准后视点并确认后，方位角α0已寄存于仪器中，当输入放样点A的坐标并确认后，仪器将直接显示××°××′

××″，即水平角差⊿α1（其是通过方位角α1与α0之差得来的，只是这一过程是在仪器中是自动运算的），转动仪器，直到水平角差为0，在该方向的目测距离上放置棱镜，按下“距离”测量键，仪器将显示实测距离值与设计值之差，当显示的结果为“＋”（或为“－”）时，则在该方向上前移（或后移）棱镜直到水平距差值为0，此时应再次检查放样点是否再放样方位上，若方位和距离都正确，至此A点放样完毕。如接着放样B点，则直接输入B点坐标并确认，这时仪器显示角差⊿α2（其是方位角α2 与α1之差）。如放过A点后直接放C点（方法同上），则仪器显示角差⊿α5 （它是方位角α3与α1之差）。依此类推，可以放出该控点范围内的所有放样点。顺便指出，如放样高程，则需要输入（设置）仪器高和棱镜高。

5.全站仪放样的要点

先进的科学仪器，其操作都很简单，但简单不等于随便都可以操作，在这里操作方法至关重要。现结合本人近几年的现场工作实践，浅谈一下全站仪在施工放样中的一些要点。

5.1 放样前检查与准备

检查的主要内容包括：①内业计算的正确无误，这是保证放样工作有效的前提；②仪器的各种参数设置是否正确；③棱镜与仪器是否匹配（不匹配时要重新设置棱镜常数）；④仪器和对讲机的充电情况；⑤支架和角架的连接固定情况。检查工作的充分与否将直接决定一次测量工作的成败，因此一定要做好测

量前的检查与准备工作。

5.2 “控制点”布设

“控制点”布设的基本原则是“通视良好，易于保护”，另外还有一原则是“控制点不宜多”。 “控制点”以设计提供的点为主，不足时再增设。“控制点”的数量以一点控制半径300~500米为宜，直线1000米范围内尽量不多于三点。顺便指出，不要以为设计提供的点都能用作“控制点”。

5.3 测站点固定，后视远

“测站点固定”是指在某一控点的控制区域内要始终如一地使用该测站点；“后视远”是指后视点距测站点要适当远，一般不小于250米，（这一后视距能保证在角误差2\，放样距离1000米时，其平面位移差<10㎜），在施工放样时尽可能地使用“大边放小边”的原则。另外，在某一控制区域内测站点和后视点一经选定，切勿随意改变，千万不要为了方便而“舍远求近”。

5.4 始终三如一

控制点布设，测量放样，检测校核，所引用的“测站点”和“后视点”要始终同一。这一点是检验放样正确性和保证放样质量不可忽视的。

工程施工中采用全站仪这类先进的测量仪器，测量工作也变得越来越轻松，不再像以往使用传统仪器需要在测量前后处理大量的数据，但测量工作是工程施工的前提，测量工作的成功与否直接决定和影响着整个工程施工的成败。因此我们必须重视和加强测量工作。这就更加要求我们在进行测量工作时要耐心而细致,不能有马虎思想,更不能懒省事,对引用的原始数据一定要复核其正确性,并在放样过程中相互检验和校核。只有认真细致地做到以上几点，才能使工程放样工作正确而高效。

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