萬應(yīng)玲，王 成

(甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730050 )

淺談全站儀坐標(biāo)放樣中的幾個(gè)問題

萬應(yīng)玲，王 成

(甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730050 )

隨著智能化全站儀在工程建設(shè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，全站儀坐標(biāo)放樣以其精準(zhǔn)、快速、操作方便、對地形適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，越來越多的應(yīng)用于施工測量。本文結(jié)合全站儀坐標(biāo)放樣的原理，對全站儀坐標(biāo)放樣中的棱鏡常數(shù)的確定，如何根據(jù)場地、精度要求選擇合適的點(diǎn)位標(biāo)定方法問題進(jìn)行了分析和總結(jié)。

施工放樣； 全站儀坐標(biāo)放樣； 棱鏡常數(shù)； 點(diǎn)位標(biāo)定

工程施工建設(shè)階段的主要任務(wù)是采用專用的測量儀器和工具，通過一定的技術(shù)和測量方法將設(shè)計(jì)圖紙上規(guī)劃設(shè)計(jì)好的結(jié)構(gòu)物的位置按一定精度要求放樣于實(shí)地，作為施工的依據(jù)[1]。測量放樣的成果直接影響到建設(shè)工程項(xiàng)目的質(zhì)量等級、結(jié)構(gòu)和建成后的使用功能。因此，點(diǎn)位放樣及其精度控制是該階段測量工作的重點(diǎn)。隨著測量儀器的發(fā)展，使用智能化的全站儀進(jìn)行點(diǎn)位放樣越來越普遍。本文以如何提高點(diǎn)位放樣的精度和速度為目的來探討全站儀坐標(biāo)放樣中應(yīng)注意的幾個(gè)問題。

1 全站儀坐標(biāo)放樣的原理

常規(guī)平面點(diǎn)位放樣的儀器是經(jīng)緯儀和鋼尺，應(yīng)用最廣的是極坐標(biāo)法，如圖1所示。通過已知測站點(diǎn)P和定向點(diǎn)Q來放樣待定點(diǎn)位A，常規(guī)的做法是先通過P、Q、A的坐標(biāo)來計(jì)算放樣的數(shù)據(jù)β和D，放樣時(shí)在P點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，后視Q撥角β定方向線，方向線上量距D即可在實(shí)地放樣出A點(diǎn)。這種方法基于數(shù)學(xué)上的極坐標(biāo)原理[2]。由于全站儀具有測角、量距和計(jì)算的功能，可將上述計(jì)算、測量的過程統(tǒng)一且智能化顯示。具體操作時(shí)，在P點(diǎn)安置全站儀，輸入測站P和定向點(diǎn)Q的坐標(biāo)建站，放樣時(shí)輸入待定點(diǎn)A的坐標(biāo)，全站儀自動解算β和D值，放樣過程中按儀器提示確定目標(biāo)方向線，方向線上大致設(shè)置反光棱鏡后進(jìn)行觀測，再根據(jù)儀器自動解算的距離偏差來移動反光棱鏡的位置，當(dāng)偏差為零時(shí)，棱鏡中心即為測設(shè)A點(diǎn)[3]。

距離偏差=實(shí)測值-放樣值

在此操作過程中，需要反復(fù)測距來觀測零時(shí)點(diǎn)和精確點(diǎn)之間的距離偏差，那么測距的精度會嚴(yán)重影響坐標(biāo)放樣的精度，而測距的精度又和棱鏡常數(shù)的設(shè)置有很大的關(guān)系。

圖1 極坐標(biāo)法放樣原理

2 棱鏡常數(shù)的確定

棱鏡常數(shù)是由于棱鏡的反射中心與鏡架中心不相符的差值以及光在空氣中的傳播速度與在玻璃中的傳播速度不同而產(chǎn)生的差值。通常棱鏡常數(shù)已在生產(chǎn)廠家所附的說明書上或棱鏡上標(biāo)出(有的棱鏡上亦有標(biāo)明)，供測量時(shí)使用。當(dāng)使用與全站儀不配套的反射棱鏡時(shí)，務(wù)必首先確定其棱鏡常數(shù)。確定棱鏡常數(shù)常用“三段法”[4]，如圖2所示。

圖2 三段法觀測棱鏡常數(shù)

三段法的具體操作如下：

(1)在平坦的地面上定AC兩點(diǎn)，間距約為200 m，將全站儀安置在A點(diǎn)，瞄準(zhǔn)C后做水平制動，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡，指揮視場內(nèi)的人員在十字絲豎絲所切方向上定B點(diǎn)，AB與BC的間距大致相等，確保ABC在同一直線上。

(2)在A點(diǎn)設(shè)站測量AC間的水平距離兩組，每一組讀數(shù)五次，兩組平均數(shù)為DAC。

(3)在C點(diǎn)設(shè)站測量CA間的水平距離兩組，每一組讀數(shù)五次，兩組平均數(shù)為DCA。

(4)在B點(diǎn)設(shè)站測量BC、BA間的水平距離各兩組，每一組讀數(shù)五次，其平均數(shù)分別為DBC和DBA。

棱鏡常數(shù)△=DBA+DBC-(DAC+DCA)/ 2。

(5)棱鏡加常數(shù)為C=-△。

3 根據(jù)場地、精度要求選擇合適的點(diǎn)位標(biāo)定方法

放樣過程中在目標(biāo)方向線上設(shè)置反光棱鏡確定精確放樣點(diǎn)時(shí)，可按照場地及精度要求選擇合適的操作方法。

3.1 使用帶砧板的棱鏡頭

在較為平坦的軟土地面上放樣時(shí)，目估距離將帶砧板的棱鏡頭指揮至目標(biāo)方向線上進(jìn)行觀測，根據(jù)距離偏差，調(diào)節(jié)棱鏡位置，當(dāng)距離偏差變得較小時(shí)，在棱鏡處釘木樁(樁頂須水平)。再根據(jù)儀器指示的目標(biāo)方向在樁頂用鉛筆標(biāo)記兩個(gè)定向點(diǎn)連成直線，然后在直線上確定一個(gè)測距的臨時(shí)點(diǎn)。在臨時(shí)點(diǎn)上放置帶砧板的棱鏡頭(借助三角尺的直角使棱鏡豎直)進(jìn)行觀測，按顯示距離偏差，從臨時(shí)點(diǎn)開始沿木樁頂面的直線量距，標(biāo)定出定位點(diǎn)。此種方法放樣精度較高。

3.2 使用三腳鏡架

當(dāng)?shù)孛嫫鸱^大時(shí)，需用在三腳鏡架上安置帶基座棱鏡來放樣，通過調(diào)節(jié)架腿高度來適應(yīng)場地的起伏。操作時(shí)，先在三腳鏡架上安置棱鏡，將基座上的腳螺旋調(diào)至中間位置。目估距離，將棱鏡指揮至目標(biāo)方向線上，架頭大致水平后觀測。再按顯示距離偏差在視線上移動三腳架后繼續(xù)觀測。反復(fù)移動與觀測，當(dāng)距離的偏差在2～3 cm左右時(shí)，可在架頭上平移棱鏡。此時(shí)，需要根據(jù)距離偏差前后移動棱鏡，且左右移動使棱鏡中心與十字絲中心重合，移完后精平再觀測。當(dāng)棱鏡中心與十字絲重合、顯示的距離偏差為零，且棱鏡基座水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)棱鏡中心為測設(shè)點(diǎn)位。最后用光學(xué)對中器向地面投點(diǎn)即得定位點(diǎn)。這種方法對地形的適用性最廣，精度最高，但放樣的時(shí)間較長。

3.3 使用對中單桿

當(dāng)場地條件一般，放樣精度要求低，要求放樣速度快時(shí)，可用對中單桿來放樣。操作時(shí)，將小棱鏡安裝在對中單桿上。目估距離，將棱鏡指揮至目標(biāo)方向線上，十字絲豎絲檢核鏡桿的豎直，符合要求后觀測并在觀測點(diǎn)處做標(biāo)記1。再按顯示距離偏差移動對中桿，符合要求后觀測并在觀測點(diǎn)處再做標(biāo)記2。最后在兩標(biāo)記的連線上按顯示距離偏差用小鋼卷尺量距來標(biāo)定精確點(diǎn)位[5]。

4 總結(jié)

全站儀使用時(shí)必須正確的設(shè)置棱鏡常數(shù)，在坐標(biāo)放樣時(shí)要結(jié)合場地情況、精度要求等選擇合適的配合工具來進(jìn)行點(diǎn)位放樣，善于發(fā)現(xiàn)實(shí)際存在的問題并結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識、測量原理去解決。

[1] 周建鄭,李聚方,陳立春,等.工程測量[M].2版. 鄭州：黃河水利出版社,2010: 1-2

[2] 張正祿,李廣云,潘國榮,等.工程測量學(xué)[M].武漢大學(xué)出版社,2005: 146-147

[3] 聶讓,付濤.公路施工測量手冊[M].2版. 北京：人民交通出版社,2010:74-83

[4] 車桂林,盧春青.全站儀棱鏡常數(shù)的分段法測定[J].萊鋼科技，2007，(3)：76-77

[5] 吳迪.建筑工程施工測量[M].北京：中國電力出版社, 2010: 94-96

萬應(yīng)玲(1982～)，女，本科，講師，主要從事工程施工、測量的教育教學(xué)工作；王成(1981～)，男，碩士，講師，從事鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝的教育教學(xué)工作。

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