湯世海

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

1 全站儀的應用原理

全站儀測繪技術(shù)得以有效應用的關(guān)鍵在于合理適配全站儀并規(guī)范操作，發(fā)揮出該儀器在測繪領域的應用優(yōu)勢。全站儀是現(xiàn)代工程建設領域應用較為廣泛的測量設備，其包含機械、光學、電子元件，依托于各類硬件設施，可豐富全站儀的測量功能、提高測量精度，僅需一次安置到位后便可全面完成各項細分的測量工作，例如多角度及距離的測量、數(shù)據(jù)的整合與處理，全程效率較高。全站儀集各類元器件于一體，微處理機（CPU）是全站儀的核心，其具體包含寄存器和運算控制器兩類，在特定操作指令的引導之下，啟用儀器，高效完成測量工作，能夠滿足數(shù)據(jù)測量、傳輸、處理、存儲等多重要求。此外，全站儀適配了輸入、輸出裝置，其是全站儀實現(xiàn)與外部連接的“通道”，拓展全站儀的功能，可以與磁卡等相關(guān)裝置形成交互的關(guān)系，由此完成數(shù)據(jù)的傳輸?shù)认嚓P(guān)操作，為數(shù)據(jù)的提取與利用提供了便捷的渠道。

2 全站儀基本結(jié)構(gòu)

2.1 光學系統(tǒng)

全站儀內(nèi)部裝置了較多的光學構(gòu)件，光學系統(tǒng)較為先進，其中全站儀的望遠鏡能夠?qū)崿F(xiàn)視準軸、測距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。在望遠鏡與調(diào)焦透鏡間設置分光棱鏡系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)瞄準測量目標，開展角度測試；同時通過內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差可以計算實測距離。同軸性使得望遠鏡一次瞄準即可實現(xiàn)同時測定水平角、垂直角和斜距等全部基本測量要素的測定。

2.2 自補償系統(tǒng)

全站儀的雙軸傾斜自動補償系統(tǒng)，可對縱軸的傾斜進行監(jiān)測，并在度盤讀數(shù)中對因縱軸傾斜造成的測角誤差自動加以改正，也可由微處理器自動按豎軸傾斜改正計算式計算，實現(xiàn)縱軸傾斜自動補償。

當作業(yè)中全站儀器傾斜時，運算電路實時計算出光強的差值，換算成傾斜的位移，將此信息傳達給控制系統(tǒng)進行自動補償，確保軸始終保證絕對水平。

2.3 電子處理系統(tǒng)

電子處理系統(tǒng)主要由微處理器、存儲器兩大部分組成，這兩大構(gòu)件的主要功能與處理任務存在一定差異。微處理器全站儀的關(guān)鍵，主要由寄存器、運算器和控制器構(gòu)成，主要功能是根據(jù)鍵盤指令啟動儀器進行測量工作，執(zhí)行測量過程中的檢核和數(shù)據(jù)傳輸、處理、顯示、儲存等工作，保證整個測量工作協(xié)調(diào)有序地進行。全站儀存儲器的主要功能是存儲實時采集的測量數(shù)據(jù)，再根據(jù)需要傳送其他設備如計算機、打印機等中，供進一步處理或利用，為市政道路建設決策提供科學的數(shù)據(jù)分析。

全站儀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 全站儀結(jié)構(gòu)

3 全站儀測繪技術(shù)在市政道路測量中的應用

3.1 在施工放樣中的應用

市政道路工程中，通過全站儀的應用，可快速完成x、y、z的放樣工作。關(guān)鍵的應用流程：基于因地制宜的理念合理選擇放樣模式，輸入站點及后視點坐標，再進一步輸入放樣點的坐標，由此完成放樣工作。操作過程中，每完成一點的放樣后，均要隨即測定坐標，此舉目的在于確定x、y、z具體數(shù)據(jù)，將該部分放樣后的實測數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)加以對比，完成核對。放樣落實到位后，還需要對其他導線點的坐標數(shù)據(jù)加以測量，進一步做好數(shù)據(jù)的對比工作，確保精度[1]。

3.2 在距離測量中的應用

（1）根據(jù)測量要求、儀器運行特性以及現(xiàn)場測量條件等因素，經(jīng)綜合考慮后，合理設置棱鏡常數(shù)，經(jīng)此操作后儀器可自動化運行，實現(xiàn)對距離測量數(shù)據(jù)的靈活更正。

（2）設定大氣改正值、氣溫及氣壓值，在此條件下，全站儀運行期間可以展開計算，以便確定大氣改正值，期間對應的測距結(jié)果也將隨之進行調(diào)整，測量過程具有動態(tài)化的特征。

（3）經(jīng)測量后確定儀器、棱鏡的高度，將具體的數(shù)據(jù)輸入全站儀內(nèi)。

（4）確保目標棱鏡中心無誤后，啟用測距功能，正式進入測距環(huán)節(jié)。前述已經(jīng)做好了各項基礎配置工作，因此可為全站儀的運行創(chuàng)設優(yōu)質(zhì)的環(huán)境，高效測量，并呈現(xiàn)出平距、斜距、高差的具體數(shù)值。

全站儀應用模式豐富，較典型的有精測、跟蹤、粗測，各類模式在精度、測距時間、適用場景等方面均有所差異。相比之下，以精測模式的應用更為廣泛，完成測量流程的時間約2.5 s，測量精度達1 mm，可以滿足絕大部分市政道路的測繪要求。跟蹤模式可用于移動目標的測量工作中，測量過程具有持續(xù)性的特征，測距時間0.3 s，精度1 cm。對于粗測模式，測距時間0.7 s，精準值1 cm或1 mm。

3.3 在懸高測量中的應用

縱觀市政道路的選線測量全流程，在其涵蓋的各項細分內(nèi)容中，懸高測量是不容或缺的部分。對于建筑物而言，其懸高的測量方法較為簡單，直接量取測量即可。相比之下，諸如電線、通信線，受測量條件的限制，常規(guī)丈量方法缺乏可行性，此時較適宜的是應用全站儀加以測量。實際操作中，先以現(xiàn)場測量條件為準，將全站儀平穩(wěn)置于指定位置，例如可布設在電線垂直方向上，此方式的應用優(yōu)勢在于可減小垂直度的測量誤差，保證測量結(jié)果的準確性[2]。

3.4 在斷面測量中的應用

市政道路工程建設中，土方施工為重點內(nèi)容，需要計算土方量，以便合理組織工作。而土方量計算的關(guān)鍵前提在于做好斷面測量工作，以便給計算提供參考依據(jù)，提高土方計算結(jié)果的準確性，使后續(xù)工作可高效開展。通過全站儀的應用，可以為斷面測量提供便捷的條件。操作中，將全站儀置于斷面基點A處，再照準另一點B，首先確定A點的坐標，隨后將該部分數(shù)據(jù)輸入全站儀。

根據(jù)測量要求，應當明確測量點與基準點間的空間關(guān)系，即兩者的高程、水平距離。以該要求為導向，開展相應工作，確定A基點的坐標數(shù)據(jù)后將其輸入，此操作之下x、y為零，z設為高程。待各項有關(guān)于A基點的數(shù)據(jù)均被輸入后，對應的棱鏡及儀器高也將隨之輸入，照準B點，精細化調(diào)整全站儀的方向（需要將其轉(zhuǎn)至斷面方向線上），若儀器的位置無誤，則將度盤設為零，在此條件下測量斷面。

4 全站儀測繪技術(shù)在市政道路測量中的應用注意事項

（1）以測繪要求為準，選擇合適的全站儀。開箱拿取全站儀前，需要根據(jù)現(xiàn)場測繪條件確定具體的放置位置以及放置方法。操作人員需緊握儀器的基座（不可握住顯示單元的下部，否則將直接影響全站儀的正常使用），使其精準就位，保證儀器放置的穩(wěn)定性，以便在后續(xù)可順利完成測繪工作[3]。

（2）在儀器使用過程中，若現(xiàn)場太陽光的照射作用較強，則需注重遮蓋措施，一方面可減小高溫對儀器的損傷，另一方面則有助于提高測量數(shù)據(jù)的準確性。

（3）在斜距測量工作中，精度要求相對較高，垂直角的觀測度必須具有準確性，否則將影響平距與高差間的換算精度。根據(jù)此特點，在運用垂直角測距時，較為合適的是采用盤左、右的方式，經(jīng)測定后匯總數(shù)據(jù)并求取平均值，此處理方式下可減小測量誤差。各邊距離的測量過程中，也需要考慮平均測量值，利用此方法減小大氣折光對測量結(jié)果精度帶來的影響。

（4）全站儀是高精度、高精密的儀器，其內(nèi)部含豐富的光學元件，對外界干擾的敏感度較高，易由于外部影響而異常運行，因此必須具有足夠的潔凈性。但現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境復雜，若因外部環(huán)境的影響而出現(xiàn)灰塵附著的情況，禁止用手直接擦拭，需要利用干凈的毛刷清理該處的雜物，隨后使用無線棉布與酒精做進一步的清理，且此過程中需從透鏡的中心點開始，按照“畫圓圈”的方法緩慢向外清理，將雜物從內(nèi)部推出，直至受污染的部位恢復至潔凈的狀態(tài)為止。

（5）全站儀還易受到現(xiàn)場環(huán)境濕度的影響，若現(xiàn)場偏潮濕，需要注重水分以及其他雜物的清理。在完成測量工作后，利用軟布清除儀器上的水分以及各類雜物，待其具有潔凈、干燥的特點后，方可妥善裝箱保存。

（6）測繪結(jié)束后，按要求詳細整理儀器并保管。將物鏡蓋好，清理使用過程中殘留在儀器上的灰塵，待儀器恢復潔凈狀態(tài)后，將其放置在箱子的指定位置，再合蓋（此過程不可用力合蓋，否則易在震動作用下影響全站儀），以便后續(xù)使用。

5 結(jié)語

綜上所述，全站儀是市政道路工程以及其他工程中應用較為廣泛的測繪儀器，具有測量效率高、結(jié)果準確、適應性強等多重應用優(yōu)勢。在市政道路工程測量工作中，通過對全站儀的規(guī)范化應用，可有效提高測量數(shù)據(jù)的精度，并且全程所持續(xù)的時間較短，能夠給后續(xù)工作的開展創(chuàng)設更為良好的條件。本文以市政道路測量工作為背景，從全站儀測繪技術(shù)的應用原理出發(fā)，圍繞其具體應用要點、注意事項展開探討，希望可作為類似工程的參考。