全站仪在沉降观测中的应用

王光秀

【摘要】全站仪的在沉降观测中的应用具有精度高、速度快、受场地限制小等优点，比传统的水准测量具有很大的便利性。因此，在工程测量中普遍应用。本文对全站仪在沉降观测中的应用进行具体分析，以供参考。

【关键词】全站仪；沉降；意义；监测实例

二、建筑物沉降监测的意义

众所周知，工程建筑（构）物在施工和运营期间，由于受多种主观和客观因素的影响，会产生沉降，沉降如果超出了规定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全，给社会和人民生活带来巨大的损失。尽管工程建筑物在设计时采用了一定的安全系数，使其能安全承受所考虑的多种外荷载影响，但是由于在设计中不可能对工程的工作条件及承载能力做出安全准确的估计，施工质量也不可能完美无缺，工程在运行过程中还可能发声某些不利的变化因素，因此，国内外仍有一些工程出现事故。

三、全站仪的介绍与使用

全站仪是指能自动地测量角度和距离，并能按一定程序和格式将测量数据传送给相应的数据采集器。全站仪自动化程度高，功能多，精度好，通过配置适当的接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理或进入自动化绘图系统。与传统的方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，同时也避免了人工操作，记录等过程中差错率较高的缺陷。全站仪的厂家很多，主要的厂家及相应生产的全站仪系列有：瑞士徕卡公司生产的 TC 系列全站仪；日本 TOPCN （拓普康）公司生产的 GTS 系列；索佳公司生产的 SET 系列；宾得公司生产的 PCS 系列；尼康公司生产的 DMT 系列及瑞典捷创力公司生产的 GDM 系列全站仪。我国南方测绘仪器公司 90 年代生产的 NTS 系列全站仪填补了我国的空白，正以崭新的面貌走向国内国际市场。

全站仪的工作特点：

1、能同时测角、测距并自动记录测量数据；

2、设有各种野外应用程序，能在测量现场得到归算结果；

3、能实现数据流。

全站仪几种测量模式介绍

1、角度测量模式

2、距离测量模式

3、坐标测量模式

四、全站仪测高的两种方法

1、全站仪三角高程测量

三角高程测量的基本原理如图，A、B为地面上两点，自A点观测B点的竖直角为 ，S为两点间水平距离，i为A点仪器高，v为B点觇标高，则A、B两点间高差为：

h=Stan +i-v

上式是假设地球表面为一平面，观测视线为直线条件推导出来的。在大地测量中，当两点距离大于300m时，应考虑地球曲率和大气折光对高差的影响。 三角高程测量，一般应进行往返观测（双向观测），它可消除地球曲率和大气折光的影响。

为了提高三角高程测量的精度，通常采取对向观测竖直角，推求两点间高差，以减弱大气垂直折光的影响。其优点是受地形起伏影响较小，适用范围较广。但是由于仪器高和站標高都是手动量取，其精度约为±2-3㎜， 故其误差是不容忽视的。

设mi为仪器高的读数中误差；mμ为棱镜高的读数中误差，由三角高程法可得A，B两点高差的中误差m△h为m△h=

2、全站仪免仪器高测量

全站仪无仪器高高程测量不必量取仪器高和棱镜高，减少了误差来源，提高了精度。另外，测站点选在中间，可以有效地减弱或消除地球曲率和大气折光对高差测量的影响，又进一步提高了精度。在长距离三角高程测量中，其精度可达三、四等水准测量精度，在提高观测条件的情况下，更可达二等水准测量精度。

设mi为仪器到棱镜斜距的中误差；ma为竖直角的中误差。根据误差传播定律可得A，B两点高差的中误差m△h为

3、两种方法精度比较

根据全站仪三角高程法测量和免仪器高、免棱镜高法测量的中误差计算公式，设ma=±1.0″，ms=±1.Omm，mi=±2.Omm，mμ=±2.Omm，s1=s2，a1=a2代入式中进行计算，由计算结果可知，采用免仪器高、免棱镜高法测量高程可有效的提高测量精度。

六、工程实例

某办公楼共七层，建筑结构安全等级二级。本次观测采用独立高程系统。

1、沉降观测方案

⑴选用仪器：科力达KTS-442全站仪，10mm×10mm反射片（带十字丝刻画）。

⑵工作基点和观测点的选取：基准点埋设一个，工作基点埋设两个，三个点构成闭合环。观测点按照建筑物沉降观测观测点埋设规范进行埋设，共埋设8个沉降观测点。

⑶自建筑物基础开始每层观测一次，在主体施工阶段观测8次。在土建装修期间每3层进行观测，竣工验收前再进行完整的一次观测。

图1 图2

如图所示图1是用水准仪观测的每点最终沉降量，图2是用全站仪无仪器高法测出的每点最终沉降量。通过对比实验可以看出全站仪免仪器高，免棱镜高是完全可以运用到实践中的一种非常好的测量技术。

七、结束语

综上所述，通过分析，我们对全站仪在沉降观测中的应用有了进一步的了解。在实际施工过程中，更需要加强监测控制，保证施工作业安全可靠。

参考文献

[1]豆秀梅，卢西魁.全站仪三角高程精度分析[J]科技信息，2012，15（6）：l4～l5.

[2]陈少雄.全站仪在高程控制测量中的精度分析[J]水利工程，2014，54（2）：7～9.