试论工程测绘中全站仪的应用

周伟强+梁越飞

摘 要： 目前电子全站仪等先进仪器设备在工程测绘施工中已经得到了普及，因通视与操作条件的制约，导致常规测量方式具有较大作业强度，且降低了工作效率。为此，施工单位必须结合施工现场的具体情况，选用科学有效的测绘方式，才能确保测量数据的真实性与准确性。本文在充分了解全站仪基本原理的基础上，对全站仪在工程测绘中的应用进行了分析与探究。

关键词： 全站仪；工程测绘

随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用，集电子测角、电子测距、数据采集与存储的全站仪已经取代了常规的光学经纬仪和s3光学水准仪。各测绘仪器厂商生产出各种型号的全站仪，出现了大内存、多功能、防水型、防爆型、电脑型等，全站仪正朝着功能全、效率高、全自动、易操作、体积小、重量轻的方向发展，使野外测绘作业的劳动强度逐渐地减轻，工作效率得到不断提高，测绘技术水平也相应地得到了提升，从根本上更新了测量的观念和理论。传统的测量方式正逐步被不断涌现的新仪器、新技术、新方法所取代。目前在建筑工程测量经常采用的仪器就是全站仪，笔者将结合工程实例来讲述全站仪在建筑工程的测量中的运用。

一、全站仪的基本原理

全站仪即全站型电子速测仪（Electronic Total Station）。全站仪的望远镜主要由物镜、分光棱镜、目镜和聚光棱镜等部分组成，属于角度测量和距离测量的光学部分。由物镜和分光棱镜组成测距仪光路，由红外发光管发出的红外江通过闸门的转换经过内光路和外光路到达接收的二极管，以完成距离测量。

全站仪的电子部分主要由两部分组成，其中一部分是测角部分包括光栅度盘或者编码度盘、光电测角仪器、放大仪器、计数器、显示器、逻辑电路等。另一部分是距离测量部分，主要由发光二极管、接收管、电子电路组成。这两部分之间用串行的通讯连接而成，从而完成电子测量仪的所有功能。全站仪的特点为全站仪的自动化程度较高，只要一次的反射棱镜照准，就能够测量出水平角、斜距和垂直角，并能自动计算出目标点的坐标和高程，同时还可进行测量数据的记录和计算。全站仪还可通过其主机的标准通讯接口，来实现全站仪与计算机及其它外围设备的数据连接，从而形成测量数据的收集、处理、计算和自动绘图等一个完整的自动化体系；全站仪的功能强大，通过全站仪的微机处理系统来控制全站仪的测量与计算，可以实现气象改正、导线测量、前后方交会、碎部测量又及施工放样等功能；全站仪的精度高，仪器的内部设置双轴补偿器，能够实现自动测量仪器的竖轴和水平轴的倾斜误差，并能对角度测量值进行改正。

二、工程测绘中全站仪的应用

1、测量前的仪器设置

大气改正值和棱镜常数的设置：在进行距离测量时，必须对仪器进行大气改正值和棱镜常数的设置。大气改正值可根据测定的温度、气压值输入仪器来自动完成改正数的计算和设置，也可以从大气改正图中查得相应的改正数PPm值后直接输入仪器进行改正设置。另外，还应根据不同的棱镜，预先设置相应的棱镜常数。

参数和条件模式的选择设置：关于这方面的设置，主要包括测量单位的选择，最小读数的显示，倾斜、补偿改正的设置，对比度调节以及照明开关等等，主要根据测量工作的精度要求以及用户的操作习惯进行测量模式的选取设置。

2、距离测量

在测站点安置好仪器后，如果是测量控制点或放样精度要求高的点，需要精确对中棱镜。如果普通的地形碎步点可以降低要求。

3、角度测量

角度测量可以用于水平角和竖直角的测量，在测站点安置好仪器，分别照准目标A、B后，自动测出水平角和竖直角。水平角提供了左角（逆时针）和右角（顺时针）的切换以及方向归零、任意角度输入的置盘锁定设置；竖直角的测量提供了垂直角和坡度百分比两种模式，可根据测量需要随时进行切换。当用于精度较高的要求时，可用测回法测。

4、坐标测量

在输入测站点和后视点的坐标并完成后视定向，然后进入坐标测量程序，照准目标棱镜后，直接测出目标点的坐标，也可利用后方交会法（最小二乘法），就是在未知测站点上架好仪器后，通过观测两个或两个以上的已知点，来求得测站点坐标的方法。在需要测距时，至少需要观测两个已知点，不需要测距（只用测角）进行后方交会时，则至少需要观测三个已知点，一般观测的已知点越多，测量精度就会越高。

5、多余观测

测量过程中，为增加检核条件，以避免错误，减小误差，提高观测精度，需要进行多余观测，多余观测主要包括以下两个方面：

（1）边长和高差观测。该方法可用于工程测量中的放点放线工作，此外，在进行点位三维坐标的测定时，也可采用此观测方法。在测量过程中，为确保待定点边长和高差的精确度，应对棱镜高进行一次变动，之后再分别观测棱镜高变动前后的斜距、垂直角和棱镜高，并以此作为检核条件。

（2）水平角观测。如果只能联测一个高等级控制点方向时，为确保待定点方位角的精确度，要以该高等级控制点方向至待定点方向的左、右角作为检核条件。此外，如果条件允许，在进行水平角观测时，应以联测两个高等級控制点方向作为检核条件。

6、碎步点的测量

碎部点的三维坐标测量是在测量控制点上设置测站，通过该点至另一测量控制点的方向传递，测量出待定点的三维坐标。在工程测量中，由于地形图或某些工程有各自的特点，因此，碎部点的测量是十分必要的。对于碎部点的测量主要是通过全站仪与电脑的通讯，将全站仪内存中的测量数据传输到电脑，应用特定的专业软件对测量数据进行各种处理，形成各种测绘成果成图资料。这种三维坐标的测量方法看似简单，但应注意以下两个方面。

首先，要将仪器准确的摆放在测站上，为确保起始数据的准确性，应对其它任意一个已知测量控制点的坐标和高程进行检测，也可以在进行仪器的测站和后视方向设置时，观测测站至对向点的距离和高差，并以此作为检核条件。

其次，在测量过程中，为确保全站仪的稳定性，要进行不定时的检测，以确定测量控制点的方向。此外，由于难以校核待定点的测量数据，因此，在测量过程中，要时刻保持测站与镜站的沟通，及时确认棱镜高度的变化情况，以确保待定点高程的准确。

7、增补图根点或测站点

在地形图测绘或工程测量实践中，如果等级测量控制点不足，就需要增补图根点或测站点。对于全站仪极坐标法加密图根点或测站点，各专门测量规范均作了不同程度的作业规范及要求，从发展级别、边长规限到观测方法都有所明确。

在进行图根点或测站点的增补时，一般采用全站仪极坐标法加密图根点或测站点。该方法的优点是：布点灵活，限制条件少，内业平差计算简单，外业测量工作量小，点位精度有保障。极坐标法就是在高等级测量控制点上设置测站，通过测量测站至待定点之间的边长以及该边长的方位角，进而推算出该待定点三维坐标的一种测量方法。该方法的主要测量元素就是角度测量和边长测量，根据观测的水平角、垂直角、斜距、仪器高和棱镜高，解算出待定点的三维坐标（X、Y、H）。

三、结束语

综上所述，科学技术的发展推动了工程测量技术的进步，市场经济体系的不断完善，实现了全站仪设备及其编程计算器的广泛普及，为了全面提高工程施工质量的提升，可选取全站仪进行工程测绘作业，以此确保施工环节的稳定运行，有效降低技术人员的工作难度，提高测量精度及缩短施工工期。

参考文献

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