線路轉點測設新方法

郭宗河，鄭進風，于廣明

(青島理工大學土木工程學院，山東青島266033)

一、引 言

在線路中線測量工作中，轉點的測設是要經常進行的一項重要工作。當因地形障礙使相鄰交點間互不通視時，應在其間或延長線上設置一些能通視的轉點，以便在交點測量轉折角和設置里程樁時作為照準和定線的目標。過去，由于測量儀器(光學經緯儀、卷尺等)的限制，故而傳統的轉點測設方法需要多次安置儀器，操作起來比較麻煩，且測設的精度也較低[1]。而現如今，隨著科學技術的發展，電子全站儀已相當普及而且不斷向智能化方向發展，特別是其提供的一些特殊功能，如對邊測量、懸高測量、面積測量、偏心測量、輔助點測量等，給的測量工作帶來了極大的便利[1-11]。為此，本文介紹一種利用全站儀兩點參考線測量功能快速完成遇障礙物轉點測設的新方法，供大家參考使用。

二、傳統測設方法

1．在兩交點間測設轉點

如圖1所示，JD5和JD6為相鄰而互不通視的兩個交點，首先在兩交點間較高處試選一轉點ZD'，點ZD'要能與兩交點通視，然后在ZD'安置經緯儀，分別用盤左和盤右瞄準交點JD5倒轉望遠鏡將直線JD5—ZD'延長至JD6附近，并取其中間位置，記作JD'6，此法稱為經緯儀正倒鏡分中法。若JD'6與JD6重合或其偏差f在限差之內，即可將ZD'作為轉點。否則應調整試轉點ZD'的位置。具體做法為：先量出偏差f值，用視距法測出距離a和b，然后按下式計算出ZD'應橫向移動的距離值e

圖1 兩交點間傳統轉點測設示意圖

并將ZD'按e值移至ZD。重復上述步驟，逐漸趨近，直至符合要求為止。

2．在兩交點延長線上測設轉點

如圖2所示，JD8和JD9為相鄰而互不通視的兩個交點，先在其延長線上初定轉點ZD'(點ZD'要能與兩交點通視)，然后將經緯儀置于ZD'點上，瞄準JD8點定向，用正、倒鏡分中法在JD9附近設置點JD'9。若點JD'9與JD9重合或其偏差f在限差之內，即可將ZD'作為轉點。否則應調整試轉點ZD'的位置，方法同上，只是ZD'橫向移動的距離值e應按下式計算

圖2 兩交點延長上傳統轉點測設示意圖

由此可見，由于測量儀器(光學經緯儀、卷尺等)的限制，故而傳統的轉點測設方法需要多次安置儀器，操作起來比較麻煩，且測設的精度也較低[1]。

三、現代測設新方法

1．兩點參考線測量及其基本原理[7]

如圖3所示，P1、P2為兩已知點(其連線P1P2即為參考線)，P為待測點。所謂兩點參考線測量，就是將全站儀安置在任意適當位置O，分別將反射棱鏡豎立在P1、P2、P三點進行觀測，全站儀就會自動計算并顯示出P點到參考線P1P2的垂距BP和垂線到P1點的偏距AP。其測量原理如下。

首先，建立測站平面直角坐標系XOY(原點O為儀器即水平度盤中心)，X軸指向水平度盤0°分劃線(見圖3)。反射棱鏡依次豎立在P1、P2、P三點進行觀測，全站儀即可依次按下式自動計算出它們的坐標和。

圖3 兩點參考線測量原理示意圖面

式中，S為全站儀至反射棱鏡的斜距;α為全站儀至反射棱鏡的豎直角;β為全站儀至反射棱鏡的水平角。

然后，再以P1為原點，參考線P1P2為縱軸A，建立參考線平面直角坐標系AP1B(見圖3)。不難看出，P點到參考線P1P2的垂距BP和垂線到A點的偏距AP就是P點在參考線平面直角坐標系AP1B中的橫坐標和縱坐標。因此，全站儀通過下面的坐標變換即可自動計算并顯示出垂距BP和偏距AP。

式中，αo為參考線相對于X軸的旋轉角，可通過下式求得

2．全站儀測設新方法

如圖4所示，JD1和JD2為相鄰而互不通視的兩個交點，先在兩交點間較高處試選一轉點ZD'(點ZD'要能與兩交點通視)，然后在兩交點和試轉點上分別豎立反射棱鏡，在一適當位置M點安置全站儀利用其兩點參考線測量模式進行觀測。若測得ZD'點到JD1與JD2連線的垂距B等于0，即可將ZD'作為轉點;否則，可將試轉點上的反射棱鏡沿M—ZD'方向前(后)移動，重新進行觀測，直至垂距B等于零為止，此時立鏡點即為待測設的轉點ZD。同時，還可根據測得的偏距A，按下式求得轉點ZD的里程。

圖4 兩交點間現代轉點測設示意圖

此方法除可用于在兩交點間測設轉點外，同樣可方便地用于在兩交點延長線上測設轉點，如圖5所示。

圖5 兩交點延長上現代轉點測設示意圖

四、結束語

從上面的介紹可知，利用全站儀兩點參考線測量功能進行相鄰兩個交點間互不通視時轉點的測設，將十分方便、快捷，精度也較高;另外，由于對全站儀的安置沒有什么特殊的要求，所以該新方法在實際應用中具有很大的靈活性，能適應復雜情況下的轉點測設。同時，為了使全站儀在實際生產中發揮更大的效益，就要充分利用其提供的一些特殊測量功能，并要不斷積極探索其在各項測量工作的應用研究，這必將會大大提高工作效率，從而進一步感受到現代測繪科技帶來的便利、輕松和快意。

[1]郭宗河，董宇陽，鄭進鳳．測量學實用教程[M]．北京：中國電力出版社，2006：234-235．

[2]郭宗河．利用對邊測量功能進行直線測設的新方法[J]．測繪通報，1998(7)：26．

[3]鄭進鳳，崔云川，郭宗河．全站儀在建筑擋光測量中的應用[J]．測繪通報，2001(11)：40-41．

[4]郭宗河，鄭進鳳．全站儀面積測量及其精度分析[J]．測繪通報，2002(3)：30-31．

[5]鄭進鳳，郭宗河．遇障礙物時直線測設新方法[J]．測繪通報，2002(12)：61-62．

[6]鄭進鳳，郭宗河．利用尼康DTM352全站儀進行建筑物傾斜觀測[J]．測繪通報，2003(7)：63-64．

[7]郭宗河，鄭進鳳，崔云川．全站儀兩點參考線測量與放樣及其在工程中的應用[J]．測繪通報，2004(8)：62-63．

[8]鄭進鳳，郭宗河．全站儀偏心測量及其精度分析[J]．測繪通報，2005(1)：50-52．

[9]鄭進鳳，郭宗河，劉建秀．全站儀輔助點放樣及其應用[J]．測繪通報，2007(4)：25-26．

[10]郭宗河，鄭進鳳，賀可強．全站儀導線測量若干問題的探討[J]．合肥工業大學學報：自然科學版，2010(2)：266-268．

[11]郭宗河，鄭進鳳，賀可強．全站儀線高測量及其應用[J]．測繪科學，2010(3)：171-172．