全站儀測量技術(shù)論文(2)
全站儀測量技術(shù)論文
全站儀測量技術(shù)論文篇二
全站儀測量技術(shù)分析及應(yīng)用
【摘 要】全站儀是一種電子、機(jī)械及光學(xué)器械構(gòu)成的高技術(shù)測量儀器，是集水平角、垂直角、斜距、平距、高差測量等功能于一體的測繪儀器，因其功能強(qiáng)大且使用方便，被廣泛用于地面大型建筑和隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域。在煤礦井下測量中使用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測量，不僅工作量大，且精度低。使用全站儀可以明顯的提高測量精度，而且能減輕測量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。本文介紹了全站儀的幾種專項(xiàng)測量功能及其基本原理， 探討了全站儀在工程測量應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)。
【關(guān)鍵詞】全站儀;測量功能;分析應(yīng)用
測量工作是煤礦生產(chǎn)建設(shè)的一項(xiàng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作，良好的測量所得數(shù)據(jù)能很好的指導(dǎo)安全生產(chǎn)。煤礦井下測量以往主要是使用經(jīng)緯儀測角，鋼尺量邊，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測量儀器也越來越先進(jìn)，全站儀已經(jīng)被越來越廣泛地應(yīng)用到井下測量工作中。為了充分利用和開發(fā)全站儀的功能，提高測量效率，解決實(shí)際問題，本文將介紹全站儀的幾種專項(xiàng)測量功能及其基本原理，并探討其在工程測量中的實(shí)際應(yīng)用和應(yīng)注意的事項(xiàng)，以供測量工作人員參考。
1.全站儀專用測量功能
1.1對(duì)邊測量(RDM)
對(duì)邊測量是指間接地測定遠(yuǎn)處兩測點(diǎn)間的水平距離和高差，也稱為間接測量，是用來測量兩個(gè)不可通視點(diǎn)之間的水平距離和高差對(duì)邊測量，示意圖如圖1所示，A、B為地面上不能直接測距的兩個(gè)未知點(diǎn)，在O點(diǎn)處安置全站儀，使儀器與A、B兩點(diǎn)能夠通視啟動(dòng)全站儀對(duì)邊測量功能，分別照準(zhǔn)A、B兩點(diǎn)的反光棱鏡，利用全站儀內(nèi)置的對(duì)邊測量程序直接間顯示出A、B兩點(diǎn)間的水平距離D、斜距S和高差。
V1和V2分別為A，B兩點(diǎn)的目標(biāo)高。顯然， 當(dāng)V1=V2時(shí)，式(4)即變?yōu)槭?2)。因此，在實(shí)際工作中，應(yīng)盡量使兩目標(biāo)高相等，以簡化計(jì)算; 否則，應(yīng)在全站儀顯示出的高差中加入改正數(shù)(V1-V2) 。
對(duì)邊測量的精度主要取決于測站點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)的遠(yuǎn)近，越近精度越高，且安置在過兩端點(diǎn)垂線上精度較高。因此，在測量時(shí)測站點(diǎn)應(yīng)安置在過兩端點(diǎn)垂線上，且盡量靠近待測點(diǎn)。對(duì)邊測量在施工放樣中，可用來檢測放樣點(diǎn)或紅線樁是否正確和滿足精度要求。利用這一功能還可以簡單測量道路中心樁和路邊樁之間的距離和高差等。
1.2懸高測量(REM)
所謂懸高測量是指測定空中某點(diǎn)至特定某個(gè)面(一般為地平面) 的高度。懸高測量示意圖見圖2。圖2中，將全站儀置于點(diǎn)A，儀器距目標(biāo)距離一般以高度1～3倍為宜，反光棱鏡應(yīng)置于目標(biāo)C點(diǎn)在地面的鉛垂投影點(diǎn)B處，量取棱鏡高V，起動(dòng)全站儀懸高測量功能，輸人棱鏡高V，照準(zhǔn)反光棱鏡，俯仰望遠(yuǎn)鏡，利用全站儀內(nèi)置的懸高測量程序可實(shí)時(shí)顯示出懸高值h。
其原理為： 測定儀器與鏡站間的斜距S、豎直角α1、α2，則懸高h(yuǎn)為：
h=V+Scosα1(tanα1-tanα2) (5)
值得注意的是，要想利用懸高測量功能測出目標(biāo)點(diǎn)的正確高度， 必須將反射棱鏡恰好安置在被測目標(biāo)點(diǎn)在地面的鉛垂投影點(diǎn)處，否則測出的結(jié)果將是不正確的。在實(shí)際工作中，要將反射棱鏡恰好安置在被測目標(biāo)的天底，僅靠目估是不容易實(shí)現(xiàn)的，尤其當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)離地面較高時(shí)。為此，需先投點(diǎn)再進(jìn)行懸高測量。
1.3坐標(biāo)測量(CDM)
坐標(biāo)測量的實(shí)質(zhì)是根據(jù)已知點(diǎn)A的三維坐標(biāo)(XA，YA，HA)， 定向點(diǎn)B的定向方位角(αAB)，求待測點(diǎn)P的三維坐標(biāo)(XP，YP，HP)。將全站儀安置于測站點(diǎn)A上， 選定坐標(biāo)測量模式后，首先輸入儀器高、目標(biāo)高 以及測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)值(XA，YA，HA)， 然后照準(zhǔn)另一已知點(diǎn)B設(shè)置定位方位角，接著再照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)P上的反射棱鏡，按相應(yīng)功能鍵，儀器就會(huì)按式(5)利用自身內(nèi)存的計(jì)算程序自動(dòng)計(jì)算并瞬時(shí)顯示出目標(biāo)點(diǎn)P 的三維坐標(biāo)值(XP，YP，HP)。
式中：
S—斜距;a—垂直角;αAP—直線AP方位角。其中：αAP= αAB+β，β為AB和AP所夾的水平角。
利用全站儀三維坐標(biāo)測量功能可以求算圖根點(diǎn)的三維坐標(biāo)，既快捷，又能滿足工程精度要求，可提高生產(chǎn)效率。在實(shí)際工作中，為了防止操作中的錯(cuò)誤，可照準(zhǔn)另一已知點(diǎn)D，測定D點(diǎn)的三維坐標(biāo)并加以比較，在限差之內(nèi)即可進(jìn)行未知點(diǎn)的測量。
1.4坐標(biāo)放樣測量(SCM)
坐標(biāo)放樣測量為坐標(biāo)測量的理想操作。將全站儀置于測站點(diǎn)A上，選定坐標(biāo)放樣模式后，首先輸入儀器高i、目標(biāo)高ν以及測站點(diǎn)A 和放樣點(diǎn)P的三維坐標(biāo)(XA，YA，HA)和(XP，YP，HP)，并照準(zhǔn)另一已知點(diǎn)B，設(shè)置定向方位角αAB，然后將反射棱鏡豎立在待放樣點(diǎn)P的概略位置P′處;按相應(yīng)功能鍵即可自動(dòng)顯示水平角偏差△p、水平距離偏差△D及高程偏差△H。按照所顯示的偏差值，移動(dòng)反射棱鏡，當(dāng)儀器顯示為零時(shí)，即為設(shè)計(jì)的位置。
基本原理：儀器首先測定棱鏡所在位置P′點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后按坐標(biāo)反算公式，利用儀器自身的內(nèi)存程序反算出設(shè)計(jì)的水平角和水平距離，最后與測量的水平角和水平距離比較，即可自動(dòng)計(jì)算并顯示出測量值與設(shè)計(jì)值之差△R、△D和△H。
2.應(yīng)用實(shí)例
建筑物放樣測量示意圖見圖3，欲利用控制點(diǎn)A和B放樣一建筑物，只需在控制點(diǎn)A上安置全站儀，后視控制點(diǎn)B，先設(shè)置定位方位角然后利用三維坐標(biāo)放樣功能即可方便快捷地放樣建筑物的四個(gè)角點(diǎn)， 從而在實(shí)地標(biāo)定出待建的建筑物各拐點(diǎn)。最后，利用對(duì)邊測量功能立刻就可測定出建筑物的邊長，與設(shè)計(jì)的已知邊長比較，即可在不移動(dòng)儀器的情況下完成檢測工作。這與傳統(tǒng)的放樣和檢測方法相比，不僅方便、快捷，而且因?yàn)橹恍璋仓靡淮蝺x器，所以放樣精度也大大提高;同時(shí)，即便1、2、3、4點(diǎn)互不通視亦可順利完成，這是傳統(tǒng)方法無法做到的。
3.結(jié) 語
全站儀的優(yōu)點(diǎn)在工程測量工作中已經(jīng)得到了充分的體現(xiàn)，不僅能自動(dòng)測距、測角，而且還能進(jìn)行多種測量和實(shí)時(shí)計(jì)算，可根據(jù)現(xiàn)場需要實(shí)時(shí)求得必要的測量數(shù)據(jù)。尤其在提高測量精度和降低勞動(dòng)強(qiáng)度方面的優(yōu)勢是傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀無法做到的，但全站儀在某些功能上仍然需要進(jìn)一步的完善和提高，比如井下使用的全站儀必須有點(diǎn)下對(duì)中點(diǎn)，且不宜做在手把上，可做在粗瞄器上。但在井下測量中全站儀代替經(jīng)緯儀是必然的趨勢。同時(shí)，在實(shí)際工作中，還要結(jié)合具體情況，靈活、綜合地運(yùn)用各種測量功能，才能獲得高質(zhì)量測量成果。
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