小議全站儀在工程測繪中的應用

劉正鋒　楊書明

摘 要：隨著電子技術和計算機技術日新月異的發展及其在測繪領域的廣泛應用，集電子測角、電子測距、數據采集與存儲的全站儀已經取代了常規的光學經緯儀和s3光學水準儀。各測繪儀器廠商生產出各種型號的全站儀，出現了大內存、多功能、防水型、防爆型、電腦型等，全站儀正朝著功能全、效率高、全自動、易操作、體積小、重量輕的方向發展，使野外測繪作業的勞動強度逐漸地減輕，工作效率得到不斷提高，測繪技術水平也相應地得到了提升，從根本上更新了測量的觀念和理論。傳統的測量方式正逐步被不斷涌現的新儀器、新技術、新方法所取代。目前在工程測量經常采用的儀器就是全站儀，筆者將結合多年施工經驗，對全站儀在工程測繪中的應用進行探討。

關鍵詞：全站儀；工程測繪；概況

1 全站儀的概況

全站儀（全站型電子速測儀）是指在一個測站上能同時完成角度和距離測量，并且立即可以計算、顯示出待定點的坐標與高程的儀器。由于全站儀一次觀測即可自動獲得水平角、豎直角和傾斜距離三種基本觀測數據，而且機內還具有較強的計算功能，測量時，儀器可以自動完成平距、高差、坐標增量的計算并顯示在液晶屏上。配合電子記錄手簿，可以實現自動記錄、存儲、輸出測量成果，使測量工作大為簡化，因而為全野外數字化測圖的實現創造了條件。目前，全站儀已廣泛應用公路施工測量。全站儀是由電子經緯儀、光電測距儀以及數據處理系統3個模塊組成。一臺全站儀，可以迅速的完成一個測量站所能完成的所有工作，例如自動測量距離，角度，高差，高程坐標以及放樣等等方面的數據。全站儀在公路施工測量中的優點如下：

1、花費時間短。相對于水準儀，在三角高程的測量工作上，全站儀可以更快完成測量任務。因為全站儀的一個測站距離可以從幾米到幾百米，跨度范圍非常大。而傳統水準儀在測量相同距離時則需要更多測站，可能全站儀測一站的距離，因而全站儀可以花費更少時間來完成相同測量工作。同時全站儀在進行測量時，可以使用中間觀測法進行觀測，只需觀測一次就可以完成觀測任務，而傳統水準儀所使用的對向觀測法則需要兩次觀測，而這又無疑要耗費觀測時間，而在測量任務量大時，全站儀和水準儀之間的時間差距將更加明顯。

2、測量精度高。全站儀在進行測量時，測量基準即為兩點間實際距離，而水準儀在進行相同測量時，測量標準是實際距離的1.5倍左右，這就使得水準儀在進行測量時，測量了沒有必要的測段，從而引入了更多誤差量，相比之下，由于全站儀測量距離即為所需距離，因而從一定程度上提高了測量精度。

2 工程測繪中全站儀的應用

1、測量前的儀器設置

（1）大氣改正值和棱鏡常數的設置：在進行距離測量時，必須對儀器進行大氣改正值和棱鏡常數的設置。大氣改正值可根據測定的溫度、氣壓值輸入儀器來自動完成改正數的計算和設置，也可以從大氣改正圖中查得相應的改正數PPm值后直接輸入儀器進行改正設置。另外，還應根據不同的棱鏡，預先設置相應的棱鏡常數。

（2）參數和條件模式的選擇設置：關于這方面的設置，主要包括測量單位的選擇，最小讀數的顯示，傾斜、補償改正的設置，對比度調節以及照明開關等等，主要根據測量工作的精度要求以及用戶的操作習慣進行測量模式的選取設置。

2、距離測量

在測站點安置好儀器后，如果是測量控制點或放樣精度要求高的點，需要精確對中棱鏡。如果普通的地形碎步點可以降低要求。

3、角度測量

角度測量可以用于水平角和豎直角的測量，在測站點安置好儀器，分別照準目標A、B后，自動測出水平角和豎直角。水平角提供了左角（逆時針）和右角（順時針）的切換以及方向歸零、任意角度輸入的置盤鎖定設置；豎直角的測量提供了垂直角和坡度百分比兩種模式，可根據測量需要隨時進行切換。當用于精度較高的要求時，可用測回法測。

4、坐標測量

在輸入測站點和后視點的坐標并完成后視定向，然后進入坐標測量程序，照準目標棱鏡后，直接測出目標點的坐標，也可利用后方交會法（最小二乘法），就是在未知測站點上架好儀器后，通過觀測兩個或兩個以上的已知點，來求得測站點坐標的方法。在需要測距時，至少需要觀測兩個已知點，不需要測距（只用測角）進行后方交會時，則至少需要觀測三個已知點，一般觀測的已知點越多，測量精度就會越高。

5、多余觀測

測量過程中，為增加檢核條件，以避免錯誤，減小誤差，提高觀測精度，需要進行多余觀測，多余觀測主要包括以下兩個方面：

（1）邊長和高差觀測。該方法可用于工程測量中的放點放線工作，此外，在進行點位三維坐標的測定時，也可采用此觀測方法。在測量過程中，為確保待定點邊長和高差的精確度，應對棱鏡高進行一次變動，之后再分別觀測棱鏡高變動前后的斜距、垂直角和棱鏡高，并以此作為檢核條件。

（2）水平角觀測。如果只能聯測一個高等級控制點方向時，為確保待定點方位角的精確度，要以該高等級控制點方向至待定點方向的左、右角作為檢核條件。此外，如果條件允許，在進行水平角觀測時，應以聯測兩個高等級控制點方向作為檢核條件。

6、碎步點的測量

碎部點的三維坐標測量是在測量控制點上設置測站，通過該點至另一測量控制點的方向傳遞，測量出待定點的三維坐標。在工程測量中，由于地形圖或某些工程有各自的特點，因此，碎部點的測量是十分必要的。對于碎部點的測量主要是通過全站儀與電腦的通訊，將全站儀內存中的測量數據傳輸到電腦，應用特定的專業軟件對測量數據進行各種處理，形成各種測繪成果成圖資料。這種三維坐標的測量方法看似簡單，但應注意以下兩個方面。

首先，要將儀器準確的擺放在測站上，為確保起始數據的準確性，應對其它任意一個已知測量控制點的坐標和高程進行檢測，也可以在進行儀器的測站和后視方向設置時，觀測測站至對向點的距離和高差，并以此作為檢核條件。

其次，在測量過程中，為確保全站儀的穩定性，要進行不定時的檢測，以確定測量控制點的方向。此外，由于難以校核待定點的測量數據，因此，在測量過程中，要時刻保持測站與鏡站的溝通，及時確認棱鏡高度的變化情況，以確保待定點高程的準確。

7、增補圖根點或測站點

在地形圖測繪或工程測量實踐中，如果等級測量控制點不足，就需要增補圖根點或測站點。對于全站儀極坐標法加密圖根點或測站點，各專門測量規范均作了不同程度的作業規范及要求，從發展級別、邊長規限到觀測方法都有所明確。

在進行圖根點或測站點的增補時，一般采用全站儀極坐標法加密圖根點或測站點。該方法的優點為布點靈活，限制條件少，內業平差計算簡單，外業測量工作量小，點位精度有保障。極坐標法就是在高等級測量控制點上設置測站，通過測量測站至待定點之間的邊長以及該邊長的方位角，進而推算出該待定點三維坐標的一種測量方法。該方法的主要測量元素就是角度測量和邊長測量，根據觀測的水平角、垂直角、斜距、儀器高和棱鏡高，計算出待定點的三維坐標。

3 結束語

綜上所述，電子全站儀因其相對傳統經緯儀和測距儀獨有的集成智能化和便捷性，得到了廣泛的應用。只要我們掌握了全站儀的基本結構， 充分認識和了解全站儀在使用、保管、轉運時的注意事項， 就會延長全站儀的使用壽命，并能使它的功效發揮到最大，從而更廣泛地應用于測繪工作的各個領域。

參考文獻

[1]姬婧；宿敬業；；淺析應用全站儀測量高程的方法[J]；礦業工程；2011年02期

[2]寧永香；崔建國；；全站儀高程測量的新方法探討[J]；山西建筑；2012年05期

[3]王成義；；全站儀在工程放線驗線中的應用[J]；山西建筑；2013年17期

[4]王永麗，王茜.全站儀在道路施工測量的應用探討[J].城市建設理論研究（電子版），2014（6）

[5]王建華；胡亞軒；高勤生；董鵬；；全站儀水平距離的歸算及在精密測量中的應用[J]；測繪科學；2011年06期endprint