淺析全站儀在公路施工放樣中的應(yīng)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(jù)公路沿線布置的導(dǎo)線控制點(diǎn)，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(yīng)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(xiàng)以及應(yīng)用價值，結(jié)果證明使用全站儀在公路施工放樣中的效率與精度高，應(yīng)用非常廣泛。

關(guān)鍵詞：全站儀；公路施工放樣；應(yīng)用

隨著我國高速公路建設(shè)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的公路放樣方式已經(jīng)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(diǎn)，其自動化程度高、測量速度非?？?、精度高、性能相對也較為穩(wěn)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(jīng)緯儀以及出具處理系統(tǒng)構(gòu)成的集成一起，除開能夠進(jìn)行自動測距和測角之外，還能夠很好的實(shí)現(xiàn)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(yīng)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(guī)的測繪儀器在工程施工中工作，如經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀以及測距儀等；其次是實(shí)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的自動化讀書、記錄和運(yùn)算等。全站儀在當(dāng)前的工程測量中應(yīng)用非常廣泛，讓傳統(tǒng)的測繪模式發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，引起了測繪技術(shù)的變革?，F(xiàn)代化的全站儀組成元素有測距儀、電子經(jīng)緯儀以及計算機(jī)，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(shè)中，使用全站儀進(jìn)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(jìn)行測設(shè)，全站儀主要依據(jù)控制點(diǎn)的坐標(biāo)以及測設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)實(shí)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(jìn)行放樣的關(guān)鍵。

2、全站儀在公路施工放樣中應(yīng)用的基本原理

2.1控制點(diǎn)的布設(shè)

由于高速公路的建設(shè)中，由于四等導(dǎo)線的標(biāo)準(zhǔn)控制導(dǎo)線點(diǎn)的間距很遠(yuǎn)，對于施工放樣、隧道以及大橋等構(gòu)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(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行加密。在兩個導(dǎo)線點(diǎn)之間使用閉合導(dǎo)線或者是支導(dǎo)線全測回的方式將控制點(diǎn)加密，能夠形成閉合導(dǎo)線則盡量按照閉合導(dǎo)線的方式進(jìn)行布設(shè)，通視條件不佳或者是有困難的，使用支導(dǎo)線點(diǎn)的方式，加密的距離在400-800m之間為佳，閉合導(dǎo)線平差過程中需要注意調(diào)整導(dǎo)線點(diǎn)間的坐標(biāo)值與方位角。

2.2傳統(tǒng)放樣方式

公路的中線測量傳統(tǒng)方法為使用經(jīng)緯儀進(jìn)行定向、使用鋼尺測量距離，沿公路的中線進(jìn)行。在曲線中使用傳統(tǒng)的支距法等進(jìn)行中線的測設(shè)會受到測設(shè)堤岸位置的限制，放樣過程費(fèi)時費(fèi)工，受到地形以及障礙物的影響非常大。最終測量結(jié)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(biāo)放樣法

坐標(biāo)放線方式指的是將儀器置于導(dǎo)線點(diǎn)或者其他已知坐標(biāo)點(diǎn)之上，使用極坐標(biāo)的方式對公路的中線進(jìn)行測設(shè)。高等級的公路中線位置通常使用大地坐標(biāo)表示，設(shè)計單位提供公路中線的逐樁坐標(biāo)、施工單位依據(jù)給出的坐標(biāo)進(jìn)行放樣工作。在高等級的公路中線中要求使用觀點(diǎn)測距以及坐標(biāo)放線的方式實(shí)施測設(shè)，這樣的方法總體來說理論計算相對嚴(yán)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(jié)果精準(zhǔn)。

3、全站儀在高速公路放樣中的實(shí)際應(yīng)用

3.1公路中心樁的坐標(biāo)計算

某高速公路路段的地形條件非常復(fù)雜，多山地與丘陵地形，通視條件較差。在實(shí)施放樣工作時，所有的導(dǎo)線點(diǎn)均使用GPS進(jìn)行測點(diǎn)，得到的數(shù)量較少對于放樣工作來說較為不利，所以需要對導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)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(gòu)成，將每一個路段成為曲線元的端點(diǎn)。當(dāng)一個曲線元的長度以及兩個端點(diǎn)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(dāng)給出曲線元起點(diǎn)的直角坐標(biāo)以及起點(diǎn)位置的切線坐標(biāo)方位角后，曲線元于直角坐標(biāo)系當(dāng)中的位置也能夠確定下來。在通過線路的勘測設(shè)計之后，進(jìn)一步確定直線段的坐標(biāo)方位角、轉(zhuǎn)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(diǎn)的坐標(biāo)（X，Y）。

3.2橋涵中心以及軸線控制樁的坐標(biāo)計算

首先需要以橋梁設(shè)計圖紙為依據(jù)找到中心樁號以及墩臺的設(shè)計尺寸，計算各個墩臺中心里程樁號，并以此為依據(jù)計算所在線路中的平面坐標(biāo)。設(shè)計文件中給出墩臺的中心坐標(biāo)的，可以直接進(jìn)行測設(shè)。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(fù)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(biāo)計算根據(jù)墩臺的中心坐標(biāo)以及軸線方位角、控制樁與墩臺之間的距離進(jìn)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(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時推算；控制樁距可以根據(jù)情況在不受施工干擾以及便于設(shè)樁的情況下進(jìn)行實(shí)地測量。

3.3確定導(dǎo)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(biāo)放樣過程中，每一個放樣點(diǎn)與導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)都已知，需要進(jìn)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(diǎn)與后視點(diǎn)的坐標(biāo)。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(biāo)均為XY坐標(biāo)，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(dāng)中的望遠(yuǎn)鏡在對準(zhǔn)立好的棱鏡之后選擇確定，則導(dǎo)線邊位置確定完畢。

3.4中線放樣

在放樣點(diǎn)的坐標(biāo)系當(dāng)中輸入坐標(biāo)，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(biāo)，需要跳過該對話框。在坐標(biāo)輸入完畢之后全站儀的屏幕上會顯示角度的選項(xiàng)，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(diǎn)與儀器對準(zhǔn)放線出現(xiàn)31°21’42”的偏差，需要將全站儀的水平度盤適當(dāng)旋轉(zhuǎn)，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(xiàng)后全站儀會向前發(fā)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(diào)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(diǎn)也就是放樣點(diǎn)。值得注意的時，在實(shí)際操作過程中，水平角的差值在0.05m之內(nèi)，使用小鋼尺沿著實(shí)現(xiàn)我的方向進(jìn)行丈量，加減差值后所得到的值就是放樣點(diǎn)。在實(shí)施下一點(diǎn)的放樣時，只需要重新進(jìn)行坐標(biāo)的輸入，同樣按照上述的方式就能夠得出放樣點(diǎn)。

3.5比例因子的設(shè)置

使用全站儀進(jìn)行公路的施工放樣過程中，控制點(diǎn)坐標(biāo)使用的高斯平面直角坐標(biāo)時，需要對全站儀當(dāng)中的比例因子進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。在不設(shè)置的情況下，全站儀的比例因子為1：1.000000，也就是不進(jìn)行距離的改化。設(shè)置比例因子包括高程因子與格網(wǎng)因子，分別對應(yīng)的是地面水平距離與大地水準(zhǔn)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(jié)束語

本文中應(yīng)用的方式與傳統(tǒng)的測量方法相比有著明顯的優(yōu)勢，其一次就能實(shí)現(xiàn)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(yīng)用技術(shù)方式在高等級的公路施工放樣中非常重要。

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