全站仪测绘技术在市政道路测量中的应用

汤世海

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000）

1 全站仪的应用原理

全站仪测绘技术得以有效应用的关键在于合理适配全站仪并规范操作，发挥出该仪器在测绘领域的应用优势。全站仪是现代工程建设领域应用较为广泛的测量设备，其包含机械、光学、电子元件，依托于各类硬件设施，可丰富全站仪的测量功能、提高测量精度，仅需一次安置到位后便可全面完成各项细分的测量工作，例如多角度及距离的测量、数据的整合与处理，全程效率较高。全站仪集各类元器件于一体，微处理机（CPU）是全站仪的核心，其具体包含寄存器和运算控制器两类，在特定操作指令的引导之下，启用仪器，高效完成测量工作，能够满足数据测量、传输、处理、存储等多重要求。此外，全站仪适配了输入、输出装置，其是全站仪实现与外部连接的“通道”，拓展全站仪的功能，可以与磁卡等相关装置形成交互的关系，由此完成数据的传输等相关操作，为数据的提取与利用提供了便捷的渠道。

2 全站仪基本结构

2.1 光学系统

全站仪内部装置了较多的光学构件，光学系统较为先进，其中全站仪的望远镜能够实现视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。在望远镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统，通过该系统瞄准测量目标，开展角度测试；同时通过内、外光路调制光的相位差可以计算实测距离。同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定。

2.2 自补偿系统

全站仪的双轴倾斜自动补偿系统，可对纵轴的倾斜进行监测，并在度盘读数中对因纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正，也可由微处理器自动按竖轴倾斜改正计算式计算，实现纵轴倾斜自动补偿。

当作业中全站仪器倾斜时，运算电路实时计算出光强的差值，换算成倾斜的位移，将此信息传达给控制系统进行自动补偿，确保轴始终保证绝对水平。

2.3 电子处理系统

电子处理系统主要由微处理器、存储器两大部分组成，这两大构件的主要功能与处理任务存在一定差异。微处理器全站仪的关键，主要由寄存器、运算器和控制器构成，主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个测量工作协调有序地进行。全站仪存储器的主要功能是存储实时采集的测量数据，再根据需要传送其他设备如计算机、打印机等中，供进一步处理或利用，为市政道路建设决策提供科学的数据分析。

全站仪结构如图1所示。

图1 全站仪结构

3 全站仪测绘技术在市政道路测量中的应用

3.1 在施工放样中的应用

市政道路工程中，通过全站仪的应用，可快速完成x、y、z的放样工作。关键的应用流程：基于因地制宜的理念合理选择放样模式，输入站点及后视点坐标，再进一步输入放样点的坐标，由此完成放样工作。操作过程中，每完成一点的放样后，均要随即测定坐标，此举目的在于确定x、y、z具体数据，将该部分放样后的实测数据与原始数据加以对比，完成核对。放样落实到位后，还需要对其他导线点的坐标数据加以测量，进一步做好数据的对比工作，确保精度[1]。

3.2 在距离测量中的应用

（1）根据测量要求、仪器运行特性以及现场测量条件等因素，经综合考虑后，合理设置棱镜常数，经此操作后仪器可自动化运行，实现对距离测量数据的灵活更正。

（2）设定大气改正值、气温及气压值，在此条件下，全站仪运行期间可以展开计算，以便确定大气改正值，期间对应的测距结果也将随之进行调整，测量过程具有动态化的特征。

（3）经测量后确定仪器、棱镜的高度，将具体的数据输入全站仪内。

（4）确保目标棱镜中心无误后，启用测距功能，正式进入测距环节。前述已经做好了各项基础配置工作，因此可为全站仪的运行创设优质的环境，高效测量，并呈现出平距、斜距、高差的具体数值。

全站仪应用模式丰富，较典型的有精测、跟踪、粗测，各类模式在精度、测距时间、适用场景等方面均有所差异。相比之下，以精测模式的应用更为广泛，完成测量流程的时间约2.5 s，测量精度达1 mm，可以满足绝大部分市政道路的测绘要求。跟踪模式可用于移动目标的测量工作中，测量过程具有持续性的特征，测距时间0.3 s，精度1 cm。对于粗测模式，测距时间0.7 s，精准值1 cm或1 mm。

3.3 在悬高测量中的应用

纵观市政道路的选线测量全流程，在其涵盖的各项细分内容中，悬高测量是不容或缺的部分。对于建筑物而言，其悬高的测量方法较为简单，直接量取测量即可。相比之下，诸如电线、通信线，受测量条件的限制，常规丈量方法缺乏可行性，此时较适宜的是应用全站仪加以测量。实际操作中，先以现场测量条件为准，将全站仪平稳置于指定位置，例如可布设在电线垂直方向上，此方式的应用优势在于可减小垂直度的测量误差，保证测量结果的准确性[2]。

3.4 在断面测量中的应用

市政道路工程建设中，土方施工为重点内容，需要计算土方量，以便合理组织工作。而土方量计算的关键前提在于做好断面测量工作，以便给计算提供参考依据，提高土方计算结果的准确性，使后续工作可高效开展。通过全站仪的应用，可以为断面测量提供便捷的条件。操作中，将全站仪置于断面基点A处，再照准另一点B，首先确定A点的坐标，随后将该部分数据输入全站仪。

根据测量要求，应当明确测量点与基准点间的空间关系，即两者的高程、水平距离。以该要求为导向，开展相应工作，确定A基点的坐标数据后将其输入，此操作之下x、y为零，z设为高程。待各项有关于A基点的数据均被输入后，对应的棱镜及仪器高也将随之输入，照准B点，精细化调整全站仪的方向（需要将其转至断面方向线上），若仪器的位置无误，则将度盘设为零，在此条件下测量断面。

4 全站仪测绘技术在市政道路测量中的应用注意事项

（1）以测绘要求为准，选择合适的全站仪。开箱拿取全站仪前，需要根据现场测绘条件确定具体的放置位置以及放置方法。操作人员需紧握仪器的基座（不可握住显示单元的下部，否则将直接影响全站仪的正常使用），使其精准就位，保证仪器放置的稳定性，以便在后续可顺利完成测绘工作[3]。

（2）在仪器使用过程中，若现场太阳光的照射作用较强，则需注重遮盖措施，一方面可减小高温对仪器的损伤，另一方面则有助于提高测量数据的准确性。

（3）在斜距测量工作中，精度要求相对较高，垂直角的观测度必须具有准确性，否则将影响平距与高差间的换算精度。根据此特点，在运用垂直角测距时，较为合适的是采用盘左、右的方式，经测定后汇总数据并求取平均值，此处理方式下可减小测量误差。各边距离的测量过程中，也需要考虑平均测量值，利用此方法减小大气折光对测量结果精度带来的影响。

（4）全站仪是高精度、高精密的仪器，其内部含丰富的光学元件，对外界干扰的敏感度较高，易由于外部影响而异常运行，因此必须具有足够的洁净性。但现场作业环境复杂，若因外部环境的影响而出现灰尘附着的情况，禁止用手直接擦拭，需要利用干净的毛刷清理该处的杂物，随后使用无线棉布与酒精做进一步的清理，且此过程中需从透镜的中心点开始，按照“画圆圈”的方法缓慢向外清理，将杂物从内部推出，直至受污染的部位恢复至洁净的状态为止。

（5）全站仪还易受到现场环境湿度的影响，若现场偏潮湿，需要注重水分以及其他杂物的清理。在完成测量工作后，利用软布清除仪器上的水分以及各类杂物，待其具有洁净、干燥的特点后，方可妥善装箱保存。

（6）测绘结束后，按要求详细整理仪器并保管。将物镜盖好，清理使用过程中残留在仪器上的灰尘，待仪器恢复洁净状态后，将其放置在箱子的指定位置，再合盖（此过程不可用力合盖，否则易在震动作用下影响全站仪），以便后续使用。

5 结语

综上所述，全站仪是市政道路工程以及其他工程中应用较为广泛的测绘仪器，具有测量效率高、结果准确、适应性强等多重应用优势。在市政道路工程测量工作中，通过对全站仪的规范化应用，可有效提高测量数据的精度，并且全程所持续的时间较短，能够给后续工作的开展创设更为良好的条件。本文以市政道路测量工作为背景，从全站仪测绘技术的应用原理出发，围绕其具体应用要点、注意事项展开探讨，希望可作为类似工程的参考。