浅谈全站仪在工程施工测量中的应用

皇甫其亮 张志娟

（淮河水利水电开发总公司 蚌埠 233000）

近年来，随着科学技术的进步与发展，人类劳动不仅在深度和广度上拓展很快，而且也更加简捷而高效。光电测距仪的出现使测量范围和测量速度大大提高；电子经纬仪的出现不仅使测角精度有所提高，其可视化也给测量工作带来了极大便利。所谓全站仪，是指能完成一个测站上全部测量工作的仪器。全站仪实际上是一种将红外测距仪和电子经纬仪合为一体的仪器，并在内部装有微型电子处理器。

1 全站仪的主要特点

全站仪可与电子计算机配合使用，以实现工作的高效性。其优越性主要表现在:ⓐ作业面相对高差限制大大缩小，一般高差在150m以内（要正确设置大气常数），其水准测量能满足四等水准精度，这一高差基本上能满足各种大中型工程的要求；ⓑ其粗略放样半径可达2000m以上（根据仪器的不同，其视距将有所不同）；ⓒ无需钢尺量距；ⓓ测距速度快（测距2000m只需2s，在其测距范围内也只需2s）；ⓔ内业计算简单；ⓕ尤其在采用坐标放样时，更显其优越性，其角差和放样边长都会显示在仪器屏幕上，操作尤为方便。

传统的测量工作一般需要几种测量仪器配合来承担，至少需要两种测量仪器才能完成一点的测量工作，而且需要移动站点（转点），费时费力；而全站仪在一个站点就可以完成控点范围内的所有测量工作。尤其在高程测量上，全站仪的一站可以完成传统水准仪10站乃至50站的工作，且避免了因转点而引起的误差累积。因此，对放样同样任务的工作，“全站仪”比“传统测量仪器”可节省2/3时间，人力可节省1/2。

2 全站仪工作原理

全站仪工作原理框图见图1。

3 全站仪在导线测量中的应用

图1 全站仪工作原理框图

如图2所示，设站点于O点，A点为后视点（或OA为起始边、A点为高级导线点），输入站点坐标（并设置为站点），瞄准后视点A，输入后视点坐标（并确认）。这时方位α1角已自动计算出并寄存于仪器中，转动仪器并瞄准B点（此时方位角α2已寄存于仪器中）按下“坐标键”，即显示B点测量坐标。然后以B点为站点后视O点（方法同上），便可得下一点测量坐标。依此类推，便可得终点（应为高级导线点）测量坐标。这样实测终点坐标与设计坐标就一个差值，即ΔX和ΔY。在验算精度满足规范要求时，即可进行坐标平差。直接用坐标进行导线测量（复测），不仅外业测量快，而且内业计算也比传统边角平差简便得多，真可谓省时省力（图2中，下图粗实线交点为点的实际位置，细实线交点为点的测量位置）。

4 全站仪在工程放样中的应用

测量的中心工作是确定地面点的位置，由于地面点的空间性，我们常以三维空间直角坐标来表示，即地面点投影在大地水准面的位置或投影在水平面上的平面位置，以及该点到大地水准面的铅垂距离，也就是地面点的坐标和高程。而工程放样是将设计的点位施放到实际地面上，它同样包括点的坐标和高程。确定点的坐标和高程是通过点位的三个基本要素——距离、角度和高差——来实现的。

图2 全站仪导线测量示意图

图3 全站仪放样示意图

如图3所示，首先在系统中选择坐标放样模式。O为站点，HS为后视点，N为指北方向。当输入站点坐标和后视点坐标瞄准后视点并确认后，方位角α0已寄存于仪器中，当输入放样点A的坐标并确认后，仪器将直接显示××°××′××″，即水平角差⊿α1（其由方位角 α1与 α0之差得来的，只是这一过程是在仪器中是自动运算的），转动仪器，直到水平角差为0，在该方向的目测距离上放置棱镜，按下“距离”测量键，仪器将显示实测距离值与设计值之差，当显示的结果为“＋”（或为“－”）时，则在该方向上前移（或后移）棱镜，直到水平距差值为0，此时应再次检查放样点是否在放样方位上，若方位和距离都正确，则A点放样完毕。如接着放样B点，则直接输入B点坐标并确认，这时仪器显示角差⊿α2（方位角α2与α1之差）。如放过A点后直接放C点（方法同上），则仪器显示角差⊿α5（方位角α3与α1之差）。依此类推，可以放出该控点范围内的所有放样点。顺便指出，如放样高程，则需要输入（设置）仪器高和棱镜高。

5 全站仪放样的要点

先进的科学仪器，其操作都很简单，但简单不等于随便都可以操作，在这里操作方法至关重要。现结合笔者近几年的现场工作实践，浅谈一下全站仪在施工放样中的一些要点。

5.1 放样前检查与准备

检查的主要内容包括：ⓐ内业计算是否正确无误，这是保证放样工作有效的前提；ⓑ仪器的各种参数设置是否正确；ⓒ棱镜与仪器是否匹配（不匹配时要重新设置棱镜常数）；ⓓ仪器和对讲机的充电情况如何；ⓔ支架和角架的连接固定情况如何。检查工作的充分与否将直接决定一次测量工作的成败，因此一定要做好测量前的检查与准备工作。

5.2“控制点”布设

“控制点”布设的基本原则是“通视良好，易于保护”，另外还有一原则是“控制点不宜多”。“控制点”以设计提供的点为主，不足时再增设。“控制点”的数量以一点控制半径300～500m为宜，直线1000m范围内尽量不多于3点。顺便指出，不要以为设计提供的点都能用作“控制点”。

5.3 测站点固定，后视远

“测站点固定”是指在某一控点的控制区域内要始终如一地使用该测站点；“后视远”是指后视点距测站点要适当地远，一般不小于250m（这一后视距能保证在角误差2″、放样距离1000m时，其平面位移差小于10mm。在施工放样时尽可能地使用“大边放小边”的原则。另外，在某一控制区域内，测站点和后视点一经选定，切勿随意改变，千万不要为了方便而“舍远求近”。

5.4 始终三如一

控制点布设、测量放样、检测校核，所引用的“测站点”和“后视点”要始终同一。这一点是检验放样正确性和保证放样质量不可忽视的。

6 结语

工程施工中采用全站仪这类先进的测量仪器，使测量工作变得轻松，不再像以往使用传统仪器那样，需要在测量前后处理大量的数据，但测量工作是工程施工的前提，测量工作的成功与否直接决定和影响着整个工程施工的成败。因此，必须重视和加强测量工作。这就要求在测量时要更加耐心和细致，不能马虎，更不能偷懒图省事，对引用的原始数据一定要复核其正确性,并在放样过程中相互检验和校核，才能使工程放样工作正确而高效。