第１２卷 第９期 ２０１２住 中 国水运 Ｎｏ．９ ２Ｏ１２ ９月 Ｃｈ ｉｒｌａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ 全站仪在工程测量中的优化与应用探讨 张 军 （黄骅市交通运输局地方道路管理站，河北黄骅０６１ １００） 摘要：鉴于全站仪在常规测量技术及施工放样中具有高精度、高效益、快速、灵活等优势，文中通过对几个工程 测量实例的实施、与分析，就工程测量中如何对全站仪技术进行优化与应用进行了探讨，并得出了相关结论。 关键词：常规测量；全站仪；施工放线 中图分类号：ＴＢ２２ 文献标识码：Ａ 全站仪作为光电技术的最新产物，智能化的测量产品，是 目前各工程单位进行测量和放样的主要仪器，它的应用使测量 人员从繁重的测量工作中解脱出来。全站仪测量经过几十年的 发展，现在各个方面已经是十分成熟，目前，全站仪在现代的 工程领域基本得到普及，给测绘行业带来了深刻的影响。 一、全站仪技术在实际测量工作中的对比分析 自２００ １年单位引进一台日本托普康（ＴＯＰＣＯＮ）全站 仪以来，笔者一直从事全站仪测量工作。分别完成了张隆线 二级公路测量、北凌线二级公路控制测量、遵宝线二级公路 施工测量、承秦出海路地形测量、承德市车柳河大桥测量、 承唐高速路基桥涵施工测量、密云国际老年公寓控制测量等 大小数十项工程的控制和测量工作。在近几年来的工程测量 中，通常都是托普康（ＴＯＰＣＯＮ）全站仪（测量精±１”± （２ｍｍ＋２ｐｐｍ Ｘ Ｄ））和天宝５７００ＧＰＳ联合进行，两者相 互配合，取长补短，弥补对方的不足，从而更有效发挥各种 仪器的使用价值。全站仪测量经过几十年的发展，现在各个 方面已经是十分成熟，而ＧＰＳ测量在国内刚开始不久，好多 技术都在试验阶段，各方面都有待完善。虽然这两种测量技 术广泛运用在日常生活中，但两者在实际工程测量中应用时， 在满足国家规范的同时两者之间相对测量精度能达到多少， 特别是ＧＰＳ测量相对业已成熟的主流的全站仪测量之间的 测量误差，笔者多方查询，各方面文献均未作出相关报道。 我们一直试图通过各种方法和手段，对两种测量之间的关系 进行一些研究，希望能对今后的测量工作起到一个指导和借 鉴作用。通过多年的工程实践和试验，笔者选取了几个比较 有代表性的工程实例，对ＧＰＳ测量和全站仪测量在测量成果 精度上作了一些对比、总结和探讨。 １．ＧＰＳ静态定位（四等）和全站仪定位工程对比静态 定位基本上都是用在测量控制上，故本研究是密云国际老年 公寓控制测量的控制测量数据进行比较，主要比较两种定位 方面的坐标成果数据，具体测量数据如表１所示。通过以上 工程实例，可以看出现在的ＧＰＳ静态定位（四等）和全站仪 定位精度已经很接近，平面和高程误差都能控制在１ ０ｍｍ之 内，测距相对误差在７万分之一以上，都能够满足３等以下 导线测量和３等以下水准测量的测量规范和生产要求。但考 虑到ＲＴＫ设备价格昂贵，在一般施工工地很少使用。 收稿日期：２０１２—０５—２９ 作者简介：张军，黄骅市交通运输局地方道路管理站。 文章编号：１００６—７９７３（２０１２）０９—００５７—０２ 表１ 密云国际老年公寓控制测量成果比较 表２承唐高速路基施工控Ｎ，Ｎ量成果比较 ２．ＧＰＳ动态测量（１ｋＴＫ）和全站仪测量 动态测量一般用在精度要求较低的测量工程。如地形测量、 勘察定位等方面，本研究选用承唐高速路基施工控制测量成果 进行比较，相关测量数据及比较结果如表２所示。通过以上工 程实例，可以看出ＧＰＳ动态测量（ＲＴＫ）与全站仪的平面误 差基本上在２０ｍｍ之内，高程误差在１０ｍｍ之内。能够满足 工程勘察初勘平面误差０．５ ｍ，高程误差５ｃｍ，详勘平面误差 ０．２５ｍ，高程误差５ｃｍ的规范要求，同时还能满足常规地形 测量１：５００比例尺以上地形测量的工程测量规范要求。 二、全站仪测量技术在工程施工中的实际应用 在航道、道路等工程的施工放样测量中，测量数据计算 复杂繁琐，工作量大。笔者根据多年来的施工放样测量经验 总结出全站仪测量技术与卡西欧ｆｘ一４８００ｐ计算机程序设计 联合应用的一套方法，该方法易学易用、功能完善，尤其适 用于地形复杂、险峻的施工现场的测量工作。 １．交点测设 通过全站仪测量所得数据角度、距离可计算圆曲线、缓 和曲线的曲线要素和主点里程桩号，卡西欧仅一４８００ｐ计算 机程序如下： ａ．圆曲线要素及主点里程桩号计算程序： 文件名：ＹＵＡＮＱＵＸＩＡＮ ＬＢ１ ０ ｛Ｒ Ｎ Ｙ Ｄ Ｇ｝ Ｒ一圆曲线半径 Ｎ一偏角 ５８ Ｙ 上一个曲线圆直点桩号 Ｄ一交点问距 Ｇ一上一个曲线切线长 中国水运 长（Ａｒｃ Ｌｅｎｇｔｈ）按ＥＮＴ键存储数据。 第１２卷 定义缓和曲线（ＴＲＮＳ）：输入缓和曲线的半径（Ｒａｄｉｕｓ）、 弧长（Ｓｐｉｒａｌ Ｌｅｎｇｈｔ）按ＥＮＴ键存储数据。 Ｅ一外距 注意：再输入圆曲线、缓和曲线的半径时，要带符号， 即左偏为一，右偏直接输入。 ｅ．数据存储后，在放样测量中，设置好本站、后视，在 Ｅ＝Ｒ （１／ｃｏｓ（ｎ／２）一１） ▲ Ｔ＝Ｒ ｔａｎ（Ｎ／２）▲ Ｌ＝Ｒ Ｎ 兀／１８０Ａ Ｐ＝２Ｔ—Ｌ Ａ“ＺＹ”＝Ｙ＋Ｄ—Ｔ—Ｇ▲ Ｔ一切线长 Ｌ一曲线长 Ｐ＿一切曲差 ｚ 一直圆点里程桩号 菜单ＰＲＯＧ下的第一项放样菜单（ＳＥＴ ＯＵＴ）中选择定线 放样（ＡＬＩＮＧ）即进入数据屏幕，输入任意点的桩号 （Ｃｈａｉｎａｇｅ）、边桩距离（ｏｆｆｓｅｔ）按ＥＮＴ确认即可。注意： Ｂ“ＱＺ”＝Ａ＋Ｌ／２￣ ＱＺ一曲终点里程桩号 ｃ“ＹＺ”＝Ｂ＋Ｌ／２▲ ＹＺ～圆直点里程桩号 Ｑ“ＪＤ”＝Ｂ＋Ｐ／２▲ ＪＤ一交点点里程桩号 Ｇｏｔｏ ０ ｂ．缓和曲线的圆曲线要素和主点里程桩号计算程序： 文件名：ＺＨ—ＨＹ－ＹＨ—ＨＺ ＬＢ１ ０ ｛Ｑ Ｒ Ｎ Ｉ｝ Ｑ一交点里程桩号 Ｉ 圆曲线半径 Ｎ一偏角 Ｉ一缓和曲线长度 Ｓ＝Ｉ ／（２４Ｒ） Ｓ一内移值 Ｍ＝Ｉ／２一Ｉ。／（２４０Ｒ０） Ｍ一切线增值 Ｔ＝（Ｒ＋Ｓ）ｔａｎ（Ｎ／２）＋Ｍ▲Ｔ．一切线长 Ｌ＝Ｒ Ｎ 兀／１８０＋Ｉ▲Ｌ一曲线长 Ｅ＝（Ｒ＋Ｓ）／ｃｏｓ（Ｎ／２）一Ｒ▲ Ｅ一夕｝距 Ｐ＝２Ｔ—Ｌ Ｐ＿一切曲差 Ａ“ＺＨ”＝Ｑ—Ｔ▲ ｚＨ一直缓点里程桩号 Ｂ“ＨＹ”＝Ａ＋Ｉ▲Ｈ’ 缓圆点里程桩号 Ｃ“ＱＺ”＝Ａ＋Ｌ／２▲ ＱＺ一曲终点里程桩号 Ｄ“ＨＺ”＝Ｃ＋Ｌ／２▲ Ｈｚ一缓直点里程桩号 Ｆ“ＹＨ”＝Ｄ—Ｉ▲ ＹＨ一圆缓点里程桩号 Ｇｏｔｏ ０ ２．施工放样 把曲线要素输入到全站仪的程序中，在施工放样测量中 可以灵活的调用任意一点的中桩、边桩坐标，其运算由全站 仪自动运算，无需在手工计算。输入步骤按照托普康 （ＴＯＰＣＯＮ）全站仪为例： ａ．进入标准测量程序，在菜单ＰＲＯＧ中选道路设计 （ＲＯＡＤＳ）的联级选项中选择输入水平定线（ＤＦＦ ＡＬ）、 修改水平定线（ＥＤ ＡＬ）。 ｂ．输入数据，包含：起始点、直线、圆曲线和缓和曲线。 定义选择项提示输入起始点的详细情况（桩号（Ｃｈａｉｎａｇｅ）、 Ｘ（Ｎｏｒｔｈ）、Ｙ（Ｅａｓｔ）的坐标）输入起始点的详细数据后， 按确认键（ＥＮＴ）便进入主线输入过程屏幕。 ｃ．该屏幕显示当前的桩号和该桩号处切线的方位角和创 建新线型的功能键。系统提供了定义ＳＴＲ（直线）、ＡＲＣ（圆 曲线）、ＴＲＮＳ（缓和曲线）、ＰＴ（点）四种功能键。按照线 形的顺序对应选择功能键输入详细数据。 ｄ．定义直线（ＳＴＲ）：输入直线的方位角（Ｂｅａｒｉｎｇ） 后，输入直线长度（Ｄｉｓｔａｎｃｅ）按ＥＮＴ键存储数据。 定义圆曲线（ＡＲＣ）：输入圆曲线的半径（Ｒａｄｉｕｓ）、弧 边桩距离输入时带符号，左边为一，右边直接输入。 ３．自由设站、后方交会 在施工测量过程中，经常出现因地形、建筑物等的影响 致使点与点之间不通视，使用后方交会法，选择有力的地形 会给测量带来很大的方便。其使用方法如下： 在记录菜单（ＲＥＣＯＲＤ）里的第一项设置测站点（ＯＣＣ ＰＴ）屏幕，输入测站点点号后，按Ｆ６键进入二级屏幕，选 择后方交会功能键（ＲＳＣＴ）进入后方交会屏幕，ＡＤＤ表示 添加一个新的后方交会测量，输入正确点号后按ＭＯＤＥ键 开始测量，并且输入改点数据，再次按ＡＤＤ键为再次添加 新点，同上按ＭＯＤＥ测量后输入该点数据。接下来按ＮＥＺ 键生成新的测站点坐标，按提示按ＹＥＳ自动存储，在从新设 置后视点，即完成后方交会。 三、全站仪在工程测量中的优化经验与思路 通过对以上的测量数据对比和经验总结，我们对全站仪测量 技术的性能、精度和使用条件有了更进一步的了解，全站仪 在气候上和通视的要求高于ＧＰＳ，但是在测量的精度上和应 用范围要超过ＧＰＳ很多。这对我们后续的许多工程施工提供 了很好的依据，我们可以针对不同的工程技术要求，制定不 同的施测方案，在确保工程质量的同时，最大限度降低生产 成本，使单位的经济效益得到大幅提高。 四、结论 通过多年来对全站仪测量技术的应用，可以总结出以下几 点：（１）测量成果相对精度高，质量可靠。点位范围可以方便 地控制在０．０５ｍ之内，并且点与点之间误差均为随机误差， 不会产生累积误差。（２）全站仪放线速快，测量技术灵活，可 以应用在各种工程领域。（３）野外作业简单，效率高，测量技 术全面，大大减小了劳动强度，可节约大量的人力物力资源。 （４）作业过程中的一些注意事项：ａ．测量工作开始要明确现场 的气温、气压，这些数据对测量成果精度有影响。ｂ．静态观测 时，对于空旷、无干扰的地区，至少要连续观测５次以上；对 于城市建筑密集、干扰众多地区，最少要观测３次以上，才能 确保外业观测质量。（５）有待进一步研究之处：全站仪和ＧＰＳ 定位之间的关系。全站仪测量技术与ＣＡＤ技术的联合应用。 参考文献 【１】季斌得，邵自修．工程测量［ＭＩ．北京：测绘出版社． ［２］ｃＪＪｓ一９９，中华人民共和国行业标准．城市测量规范【ｓ】．北 京：中国建筑工业出版社． ［３ｌ李天文．ＧＰＳ原理及应用ｆＭ】．北京：科学出版社，２００３． 【４】韩山农．公路工程施工测量常用公式ＬＭ］．北京：人民交通 出版社．
