淺析全站儀在公路施工放樣中的應用

摘要：本文首先介紹全站儀公路施工放樣的基本含義，然后根據公路沿線布置的導線控制點，介紹使用中線放樣的基本原理，探討全站儀在公路施工放樣過程中的應用，通過某高速公路的案例說明該方式的的具體操作、注意事項以及應用價值，結果證明使用全站儀在公路施工放樣中的效率與精度高，應用非常廣泛。

關鍵詞：全站儀；公路施工放樣；應用

隨著我國高速公路建設的不斷進步，傳統的公路放樣方式已經逐漸顯示出其滯后性，其工作量大、效率低下且放樣的精度不高不再適合高等級公路的施工放樣工作。而全站儀具有非常鮮明的特點，其自動化程度高、測量速度非常快、精度高、性能相對也較為穩定，對于公路施工放線的工作能夠起到非常重大的幫助作用。全站儀指的是由光電測距儀、電子經緯儀以及出具處理系統構成的集成一起，除開能夠進行自動測距和測角之外，還能夠很好的實現測站中的其他工作，如高差、高程和平距等。本文將GTS-311型的全站儀作為研究對象，介紹在高速公路工程放樣中的應用。

1、全站儀公路施工放樣的基本含義

全站儀（General Toyal Station）包含兩層的含義，其一是替代常規的測繪儀器在工程施工中工作，如經緯儀、水準儀以及測距儀等；其次是實現觀測數據的自動化讀書、記錄和運算等。全站儀在當前的工程測量中應用非常廣泛，讓傳統的測繪模式發生了很大的轉變，引起了測繪技術的變革。現代化的全站儀組成元素有測距儀、電子經緯儀以及計算機，由于其自動化和智能化的水平較高，又被成為智能型全站儀。在高速公路的建設中，使用全站儀進行施工放樣主要是對道路的中線樁、橋涵的中線樁以及橋涵軸線的控制樁等進行測設，全站儀主要依據控制點的坐標以及測設點的坐標實施放樣，所以公路的中線樁、橋涵的中線樁以及橋涵軸線的控制樁是進行放樣的關鍵。

2、全站儀在公路施工放樣中應用的基本原理

2.1控制點的布設

由于高速公路的建設中，由于四等導線的標準控制導線點的間距很遠，對于施工放樣、隧道以及大橋等構筑物的控制非常不利，測量的精度也不能保證，因此還需要對導線點進行加密。在兩個導線點之間使用閉合導線或者是支導線全測回的方式將控制點加密，能夠形成閉合導線則盡量按照閉合導線的方式進行布設，通視條件不佳或者是有困難的，使用支導線點的方式，加密的距離在400-800m之間為佳，閉合導線平差過程中需要注意調整導線點間的坐標值與方位角。

2.2傳統放樣方式

公路的中線測量傳統方法為使用經緯儀進行定向、使用鋼尺測量距離，沿公路的中線進行。在曲線中使用傳統的支距法等進行中線的測設會受到測設堤岸位置的限制，放樣過程費時費工，受到地形以及障礙物的影響非常大。最終測量結果的精度不高，在一般等級較低的公路中使用較多。

2.3坐標放樣法

坐標放線方式指的是將儀器置于導線點或者其他已知坐標點之上，使用極坐標的方式對公路的中線進行測設。高等級的公路中線位置通常使用大地坐標表示，設計單位提供公路中線的逐樁坐標、施工單位依據給出的坐標進行放樣工作。在高等級的公路中線中要求使用觀點測距以及坐標放線的方式實施測設，這樣的方法總體來說理論計算相對嚴密、不需要丈量累積誤差，不會受到通視情況以及障礙物的影響，工作效率高，結果精準。

3、全站儀在高速公路放樣中的實際應用

3.1公路中心樁的坐標計算

某高速公路路段的地形條件非常復雜，多山地與丘陵地形，通視條件較差。在實施放樣工作時，所有的導線點均使用GPS進行測點，得到的數量較少對于放樣工作來說較為不利，所以需要對導線點進行進行加密處理。該路段由直線段、圓曲線和緩和曲線路段共同構成，將每一個路段成為曲線元的端點。當一個曲線元的長度以及兩個端點的曲率和半徑已知，那么這個曲線元的形狀和尺寸也基本能夠確定。當給出曲線元起點的直角坐標以及起點位置的切線坐標方位角后，曲線元于直角坐標系當中的位置也能夠確定下來。在通過線路的勘測設計之后，進一步確定直線段的坐標方位角、轉角、圓曲線的半徑以及緩和曲線道路的長，最后就能夠計算出中線樁點的坐標（X，Y）。

3.2橋涵中心以及軸線控制樁的坐標計算

首先需要以橋梁設計圖紙為依據找到中心樁號以及墩臺的設計尺寸，計算各個墩臺中心里程樁號，并以此為依據計算所在線路中的平面坐標。設計文件中給出墩臺的中心坐標的，可以直接進行測設。在施工過程中，已放樣的墩臺中心樁將會被破壞，施工中會隨時要求恢復墩臺中心以及控制墩臺的外輪廓線，因此需要放樣出墩臺的軸線控制樁。軸線控制樁臺的坐標計算根據墩臺的中心坐標以及軸線方位角、控制樁與墩臺之間的距離進行計算。軸線方位角能夠以線路在墩臺中心處切線方位角的相關數據實時推算；控制樁距可以根據情況在不受施工干擾以及便于設樁的情況下進行實地測量。

3.3確定導線邊的位置

本次高速公路放樣中使用的是GTS-311型號的全站儀，在坐標放樣過程中，每一個放樣點與導線點的坐標都已知，需要進入放樣模式既能夠開展放樣工作。首先使用全站儀選擇好放樣模式，隨后輸入測站點與后視點的坐標。之后會讓用戶選擇儀器高，但是本次放樣工作中使用的坐標均為XY坐標，不涉及到高程，因此將跳過該對話，在完成輸入之后，會讓用戶選擇模式，此時全站儀當中的望遠鏡在對準立好的棱鏡之后選擇確定，則導線邊位置確定完畢。

3.4中線放樣

在放樣點的坐標系當中輸入坐標，將會彈出棱鏡高的對話框，同樣的，放線不涉及高程上的坐標，需要跳過該對話框。在坐標輸入完畢之后全站儀的屏幕上會顯示角度的選項，例如顯示dHR也就是水平角的差值為：31°21’42”，這就表示放樣點與儀器對準放線出現31°21’42”的偏差，需要將全站儀的水平度盤適當旋轉，到屏幕顯示水平角的差值為0°00’00”。在屏幕中選擇距離的選項后全站儀會向前發射光源，棱鏡在這一方向上就不會終止距離的測量。測量工作人員通過調整棱鏡的移動，讓屏幕中的水平角的差值為0°00’00”時，棱鏡點也就是放樣點。值得注意的時，在實際操作過程中，水平角的差值在0.05m之內，使用小鋼尺沿著實現我的方向進行丈量，加減差值后所得到的值就是放樣點。在實施下一點的放樣時，只需要重新進行坐標的輸入，同樣按照上述的方式就能夠得出放樣點。

3.5比例因子的設置

使用全站儀進行公路的施工放樣過程中，控制點坐標使用的高斯平面直角坐標時，需要對全站儀當中的比例因子進行相關的設置。在不設置的情況下，全站儀的比例因子為1：1.000000，也就是不進行距離的改化。設置比例因子包括高程因子與格網因子，分別對應的是地面水平距離與大地水準面的距離改化以及地面水平距離與高斯平面的距離改化。

結束語

本文中應用的方式與傳統的測量方法相比有著明顯的優勢，其一次就能實現直線段或者是曲線段中的邊線的放樣工作，不僅加快了放樣工作的速度，減少了工作量極大的提高了工作效率，同時放樣的精度得到了提高，因而效果非常滿意，為某高速公路的施工放樣工作帶來了極大的便利。因此，掌握全站儀的應用技術方式在高等級的公路施工放樣中非常重要。

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