全站儀測(cè)量技術(shù)論文(2)
全站儀測(cè)量技術(shù)論文
全站儀測(cè)量技術(shù)論文篇二
全站儀測(cè)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(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、斜距、平距、高差測(cè)量等功能于一體的測(cè)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(cè)量或變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。在煤礦井下測(cè)量中使用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量，不僅工作量大，且精度低。使用全站儀可以明顯的提高測(cè)量精度，而且能減輕測(cè)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(zhuān)項(xiàng)測(cè)量功能及其基本原理， 探討了全站儀在工程測(cè)量應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)。
【關(guān)鍵詞】全站儀;測(cè)量功能;分析應(yīng)用
測(cè)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(cè)量所得數(shù)據(jù)能很好的指導(dǎo)安全生產(chǎn)。煤礦井下測(cè)量以往主要是使用經(jīng)緯儀測(cè)角，鋼尺量邊，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)量?jī)x器也越來(lái)越先進(jìn)，全站儀已經(jīng)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到井下測(cè)量工作中。為了充分利用和開(kāi)發(fā)全站儀的功能，提高測(cè)量效率，解決實(shí)際問(wèn)題，本文將介紹全站儀的幾種專(zhuān)項(xiàng)測(cè)量功能及其基本原理，并探討其在工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用和應(yīng)注意的事項(xiàng)，以供測(cè)量工作人員參考。
1.全站儀專(zhuān)用測(cè)量功能
1.1對(duì)邊測(cè)量(RDM)
對(duì)邊測(cè)量是指間接地測(cè)定遠(yuǎn)處兩測(cè)點(diǎn)間的水平距離和高差，也稱(chēng)為間接測(cè)量，是用來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)不可通視點(diǎn)之間的水平距離和高差對(duì)邊測(cè)量，示意圖如圖1所示，A、B為地面上不能直接測(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)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(cè)量的精度主要取決于測(cè)站點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)的遠(yuǎn)近，越近精度越高，且安置在過(guò)兩端點(diǎn)垂線上精度較高。因此，在測(cè)量時(shí)測(cè)站點(diǎn)應(yīng)安置在過(guò)兩端點(diǎn)垂線上，且盡量靠近待測(cè)點(diǎn)。對(duì)邊測(cè)量在施工放樣中，可用來(lái)檢測(cè)放樣點(diǎn)或紅線樁是否正確和滿(mǎn)足精度要求。利用這一功能還可以簡(jiǎn)單測(cè)量道路中心樁和路邊樁之間的距離和高差等。
1.2懸高測(cè)量(REM)
所謂懸高測(cè)量是指測(cè)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(cè)量示意圖見(jiàn)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(cè)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(cè)量程序可實(shí)時(shí)顯示出懸高值h。
其原理為： 測(cè)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(cè)量功能測(cè)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(cè)目標(biāo)點(diǎn)在地面的鉛垂投影點(diǎn)處，否則測(cè)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(cè)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(cè)量。
1.3坐標(biāo)測(cè)量(CDM)
坐標(biāo)測(cè)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(cè)點(diǎn)P的三維坐標(biāo)(XP，YP，HP)。將全站儀安置于測(cè)站點(diǎn)A上， 選定坐標(biāo)測(cè)量模式后，首先輸入儀器高、目標(biāo)高 以及測(cè)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(cè)量功能可以求算圖根點(diǎn)的三維坐標(biāo)，既快捷，又能滿(mǎn)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(cè)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(cè)量。
1.4坐標(biāo)放樣測(cè)量(SCM)
坐標(biāo)放樣測(cè)量為坐標(biāo)測(cè)量的理想操作。將全站儀置于測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量示意圖見(jiàn)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(cè)量功能立刻就可測(cè)定出建筑物的邊長(zhǎng)，與設(shè)計(jì)的已知邊長(zhǎng)比較，即可在不移動(dòng)儀器的情況下完成檢測(cè)工作。這與傳統(tǒng)的放樣和檢測(cè)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(wú)法做到的。
3.結(jié) 語(yǔ)
全站儀的優(yōu)點(diǎn)在工程測(cè)量工作中已經(jīng)得到了充分的體現(xiàn)，不僅能自動(dòng)測(cè)距、測(cè)角，而且還能進(jìn)行多種測(cè)量和實(shí)時(shí)計(jì)算，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要實(shí)時(shí)求得必要的測(cè)量數(shù)據(jù)。尤其在提高測(cè)量精度和降低勞動(dòng)強(qiáng)度方面的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀無(wú)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(cè)量中全站儀代替經(jīng)緯儀是必然的趨勢(shì)。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(cè)量功能，才能獲得高質(zhì)量測(cè)量成果。
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