淺談全站儀導(dǎo)線測量在公路工程中的應(yīng)用

【摘 要】本文首先論述了導(dǎo)線測量的精度要求，進而論述了全站儀導(dǎo)線測量的實施方案，第三論述了導(dǎo)線平差計算方法，最后論述了全站儀導(dǎo)線測量應(yīng)注意的事項，以期能提高公路控制測量的精度。

【關(guān)鍵詞】全站儀；導(dǎo)線測量；公路工程；應(yīng)用

眾所周知，控制測量分為平面控制測量和高程控制測量。建立平面控制的傳統(tǒng)方法有三角測量和導(dǎo)線測量。導(dǎo)線測量就是依次測定各導(dǎo)線邊的長度和各轉(zhuǎn)折角值，再根據(jù)起算數(shù)據(jù)，推算出各邊的坐標(biāo)方位角，經(jīng)過平差改正，從而求出各導(dǎo)線點的坐標(biāo)，以此平差后的坐標(biāo)作為公路工程施工過程中各具體測量工作的放樣依據(jù)。導(dǎo)線測量作為公路工程測繪工作之一，是工程測量中建立控制點的常用方法，其測繪成果直接影響到路線的定線和高程系統(tǒng)的控制。為此，本文將主要闡述全站儀導(dǎo)線測量在公路工程中的應(yīng)用，以供參考。

1 導(dǎo)線測量的精度要求

根據(jù)現(xiàn)行《公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTG F10-2006）》對測量部分相關(guān)規(guī)定要求，導(dǎo)線測量的精度技術(shù)要求見表1。

2 全站儀導(dǎo)線測量的實施方案

在公路工程測繪中，全站儀導(dǎo)線測量的具體思路可為：通過已知導(dǎo)線點A、B，利用全站儀坐標(biāo)測量和高程測量的方法分別確定道路沿線已經(jīng)設(shè)置好的未知加密點的高程和坐標(biāo)，最終復(fù)合導(dǎo)線點C，再通過導(dǎo)線近似平差計算，驗證其測量誤差是否符合相關(guān)規(guī)定確定測量的誤差，是否滿足規(guī)范規(guī)定的要求。若滿足，則通過導(dǎo)線嚴(yán)密坐標(biāo)平差法所計算的結(jié)果對加密點進行坐標(biāo)和高程的調(diào)整，最后整理資料報業(yè)主單位、審計單位和監(jiān)理單位審核。

2.1 導(dǎo)線點的布設(shè)

導(dǎo)線點的設(shè)置必須滿足路線選線、定線、放樣和起（終）點與原有公路接線的需要。導(dǎo)線點應(yīng)設(shè)置在路線施工范圍以外、相鄰導(dǎo)線點通視又便于支立儀器的伐根上或牢固打入土中的方木樁上，并釘上鋼釘和紅布，認(rèn)真護樁和拴樁，用紅布做好標(biāo)記方便利用。根據(jù)《公路路線測量技術(shù)規(guī)范》中的要求，導(dǎo)線點應(yīng)選在位置通視、視野開闊、交通便利、基礎(chǔ)穩(wěn)定的地方，且兩導(dǎo)線點間距為50~ 500m。

2.2 轉(zhuǎn)角測量

導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角用T opconGTS—330N 全站儀（測角精度：±2 \"；測距精度：± ( 2mm + 2ppmD) ）按測回法進行觀測。

2.3 導(dǎo)線角度采用左、右角歸圓法測量

為了提高導(dǎo)線測量精度，導(dǎo)線角度采用左、右角歸圓法測量，即測量導(dǎo)線點處左、右角度，當(dāng)兩半測回在滿足測角精度要求的情況下，各取其平均值作為所測得的左、右角度。理論上，左、右角平均值之和應(yīng)等于360°，其誤差值不大于測角中誤差的2倍。

2.4 邊長測量

邊長往返丈量的相對中誤差一般不得超過1 /5000，在特殊困難地區(qū)也不得超過1/4000，且必須進行溫度﹑氣壓等氣象改正，同時還需進行加、乘常數(shù)的改正。

3 導(dǎo)線平差計算

外業(yè)觀測完導(dǎo)線網(wǎng)之后，便是進行內(nèi)業(yè)計算，即進行導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)平差和導(dǎo)線控制點坐標(biāo)的計算。

3.1 簡單的導(dǎo)線平差計算

簡單的導(dǎo)線平差是常用的、簡單的平差方法，其步驟如下：（1）將實測的導(dǎo)線方位角閉合差進行簡易平差，即將角度閉合差平均分配到該導(dǎo)線的各導(dǎo)線角內(nèi)；（2）按平差后的導(dǎo)線角，計算該段導(dǎo)線的各導(dǎo)線點坐標(biāo)，求出坐標(biāo)閉合差；（3）根據(jù)該段導(dǎo)線各邊的邊長，按比例分配坐標(biāo)閉合差，得到各點調(diào)整后的坐標(biāo)值。

但由于該計算方法權(quán)重設(shè)定不能結(jié)合實際的測量項目確定，存在一定的局限性，導(dǎo)致控制網(wǎng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不高。因此，在平常的計算中一般采用嚴(yán)密平差法來計算。

3.2 嚴(yán)密坐標(biāo)平差計算法

嚴(yán)密坐標(biāo)平差屬于間接平差的一種，以待定點的坐標(biāo)平差值作為未知數(shù)，根據(jù)全站儀的實測坐標(biāo)，將其作為待定點的近似坐標(biāo)，得到角誤差方程式與邊誤差方程式，再合理地確定其權(quán)重，組成方程，通過平差就直接得到了各待定點的坐標(biāo)平差值。由于高等級平面控制測量對精度的要求較高，全站儀觀測的導(dǎo)線采用嚴(yán)密坐標(biāo)平差法較為合適。

3.2.1 角誤差方程為：

V=（n－q）δxi－（m－p）δyi－nδxi-1+mδyi-1+qδxi-1－pδyi-1+lszlig;i

lszlig;i= ai，i-1－a i，i+1－szlig;i

其中，m=#643;〞△X i，i-1/（D i，i-1）2

n=#643;〞△Y i，i-1/（D i，i-1）2

2.邊誤差方程為：

VDj=（△X i，i+1/ D i，i+1）δxi－（△Y i，i+1/（D i，i+1））δyi+（△X i，i+1/ D i，i+1）δxi-1+（△Y i，i+1/（D i，i+1）δyi-1+lDj

lDj= D i，i+1－Dj

在應(yīng)用上述兩組誤差方程組成方程式時，因邊、角的觀測精度不等，則其權(quán)不等。即使邊之間或角度之間若非等精度觀測，其權(quán)數(shù)也是不等的。因此，在測量時，可將邊長觀測虛擬成方向觀測定權(quán)，應(yīng)用全站儀觀測的導(dǎo)線，按如下方法確定權(quán)：

（1）導(dǎo)線所有的轉(zhuǎn)折角因測量的測回數(shù)相等，按等權(quán)對待，并設(shè)角度觀測中誤差為單位權(quán)中誤差，即μ0 = mβ，則p = 1。

（2）導(dǎo)線邊的觀測，因各邊長不等，則各邊長觀測精度不等，可根據(jù)全站儀的標(biāo)準(zhǔn)測距精度求出每條邊的測距中誤差mD。邊長觀測相當(dāng)于在其垂直方向上進行方向觀測，則虛擬方向觀測的中誤差為：mi =mD/D×#643;〞。根據(jù)邊長觀測的權(quán)與虛擬方向觀測的權(quán)相等的原則，按權(quán)的定義公式P=μ02/ mi2，即可確定每一條邊的權(quán)值。

在進行內(nèi)業(yè)計算時，采用嚴(yán)密平差法計算，不但可以提高導(dǎo)線計算精度，還可以根據(jù)現(xiàn)場情況靈活布設(shè)導(dǎo)線，更好地控制路基橋涵。且隨著全站儀的普及應(yīng)用，配合以間接平差計算程序等計算軟件，可以依據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況，科學(xué)分析各種誤差的來源和控制方法，科學(xué)制定控制網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)的布設(shè)形式，精確設(shè)計有效的觀測及放樣方法、方案，更加有效地指導(dǎo)施工，提高精度。

4 全站儀導(dǎo)線測量應(yīng)注意的問題

4.1 對后視的時候一定要注意后視人立的后視點的點號和坐標(biāo)是否與儀器中輸入的點號和坐標(biāo)一致，以確保能將出錯率降至最低。

4.2 在可能的情況下，后視點離架站點的距離越遠(yuǎn)越好。一般，架站點與后視點的距離不應(yīng)小于架站至測點之間的距離，以確保測量精度。

4.3 由于全站儀的坐標(biāo)法核心實質(zhì)是將由偏角、距離得來的數(shù)據(jù)經(jīng)全站儀內(nèi)部計算模塊處理后換算成坐標(biāo)，因此在測量時不要打倒鏡。

4.4 全站儀測高程有一定的局限性，其測高程的誤差主要為豎直角觀測誤差（對高程測量的影響最大）、測距誤差、儀器高與棱鏡高量測誤差。因此，導(dǎo)線測量中測點的高程值只作為參考，不可以用來作水準(zhǔn)測量。

4.5 選設(shè)導(dǎo)線點時，應(yīng)有利于控制較長舊路利用段，有利于曲線和長直線測設(shè)放樣，有利于線路起、終點與原有公路銜接。

4.6 利用現(xiàn)地導(dǎo)線定線時，不須多次試測調(diào)整，可一次達到期望效果。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著全站儀在公路工程勘測中的普及應(yīng)用，它將大大提高公路導(dǎo)線控制網(wǎng)的精度，同時使公路勘測逐漸走向正規(guī)化和標(biāo)準(zhǔn)化，為以后更好地使公路測量與大地測量等測量成果互用提供可靠的依據(jù)。

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