道路测量中全站仪的使用技巧与应用

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1、湖南工程职业技术学院毕业论文（设计）道路测量中全站仪的使用技巧与应用 摘要 道路测量工作需要使用专业的仪器，本文主要阐述全站仪使用的内容，既全站仪在道路测量中要用到的程序的使用及操作方法。在日常测量工作中使用最多的仪器就是全站仪，在道路测量中最主要的又是路基放样测量，本文主要阐述了全站仪在道路测量中三维坐标、后方交会、路基放样几个方面测量的使用技巧与应用。关键词： 全站仪；自由设站；坐标测量；放样；测量原理目录摘要1一、前言3二、全站仪的基本操作方法及注意事项3（一）全站仪的操作步骤3（二）全站仪操作应注意的事项4三、三维坐标测量4（一）平面坐标测量原理4（二）高程坐标测量原理4（三）全站仪三

2、维坐标测量观测步骤5四、后方交会测量5（一）后方交会测量原理5（二）后方交会测量操作步骤（以SokkiaSET3100s为例）6五、路基测量放样测量6（一）全站仪路堑开挖线放样6（二）、全站仪路堤坡脚线放样7六、总结10七、参考文献11八、致谢12一、前言 从20世纪50年代开始，光电测距技术迅速发展，特别是近十年来，随着电子技术和计算机的发展，全站仪测量技术作为现代测绘技术之一，在测量工程的各个领域应用十分广泛。在工程实践中，智能型全站仪也成为发展方向。本文对全站仪其三维坐标、后方交会、放样几个方面测量的使用技巧与应用三个方面进行了一些探讨。二、全站仪的基本操作方法及注意事项（一）全站仪的操

3、作步骤（1）摁下开关按钮打开仪器（2）安置仪器（对中、整平）1安置仪器：高度适中，使测点在视场内。2强制对中：调节脚螺旋，使光学对点中心与测点重合。3粗略整平：调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。4精确整平：调节脚螺旋，使长水准气泡居中。（3）设置仪器参数，选择测量功能 根据测量工作的具体内容，合理设置仪器参数，正确选择测量功能（4）瞄准、观测和记录 用望远镜观察一处明亮背景，调节目镜使十字丝清晰；调焦使目标清晰，十字丝中心精确对准目标中心。按测量键观测、记录。（二）全站仪操作应注意的事项 开工前需要检查全站仪背带及提手是否牢固。 在提取全站仪前，要看准全站仪在箱内放置的方式和位置，装卸时，需要握住

4、提手，将其取出或装入仪器箱时，要握住仪器提手和底座，不可握住显示单元下部。切不可拿仪器的镜筒，否则会影响内部固定部件从而降低仪器精度。在全站仪使用完毕后，需要先盖上物镜罩，并擦去表面灰尘。需要避免阳光直接照射，免得影响全站仪的观测精度。 当测站之间距离较远，搬站时应该将全站仪卸下，装箱后背走。距离较近时搬站时可将仪器连同三脚架一起背在肩上，不过全站仪尽量保持直立。 作业结束后，需要用软布擦干全站仪表面的水分及其灰尘后装箱。三、三维坐标测量（一）平面坐标测量原理 坐标测量是根据已知点的坐标已知点的坐标方位角，计算未知点的坐标的一种方法。全站仪坐标测量原理是用极坐标法直接测定待定点坐标的，其实质是

5、在已知点测站点同时采集角度和距离经未处理器实时进行数据处理，由显示器输出测量结果。数据处理的数学模型为（如图2-1所示）； 式中 D所测的平距，DS，其中为方向AP的垂直角，S为方向啊、AP的斜距； Xp、Yp待定点坐标；Xa、Ya已知点坐标；ab起始边AB的坐标方位角；所测方向与起始方向间的左角值。（二）高程坐标测量原理全站仪高程坐标测量原理与三角高程测量原理相同。计算待定点的数字模型（如图2-1) Hp=Ha+Ssin+i-v 式中 Ha已知点高程 ；Hp待定点高程；S仪器到棱镜的斜距；i仪器高；v前视棱镜高 （三）全站仪三维坐标测量观测步骤 三维坐标测量的观测步骤如下;1. 安置仪器（对

6、中、整平），选择观测点、后视点；2. 输入测站点的已知坐标值、仪器高、棱镜高；3. 输入后视点的已知坐标值或后视点的放位置；4. 精确瞄准后视点后，确定；5. 精确瞄准目标点后，选择测量功能；6. 屏幕显示目标点的三维坐标值，记录或存储；7. 重复步骤5、6。四、后方交会测量 全站仪后方交会测量是指通过观测待定点到两个控制点的水平距离来快速确定待定点的平面坐标。该方法因不需要已知点之间相互通视，因此在控制、监测、放样等实际测量工作中得到非常广泛的应用。（一）后方交会测量原理 如图(3-1图)所示，A.B为两个已知点，坐标分别为（Xa，Ya）、（Xb，Yb），两点之间的距离为So，P为待定点，在

7、P点设置全站仪，测距离S1,S2,即可确定P点之坐标(Xp,Yp）。为讨论方便，建立图3-1所示的坐标系统，即以A为坐标系原点，AB方向为Y轴，与之垂直方向为x轴，则交会点P的坐标计算数学模型为： Xp=S1sin1 Yp=S1sin1图3-1在PAB中利用余弦定理有： 即 （二）后方交会测量操作步骤（以SokkiaSET3100s为例）1. 在测量模式的第3页菜单下按（RESEC），显示坐标输入屏幕2. 输入第一个已知点的坐标按回车键。3. 完成第1已知点坐标的输入后按（ok）显示第2已知坐标点输入屏幕。4. 重复上述2.3步输入全部已知各点坐标，输入完毕按（MEAS）开始后方交会测量5.

8、照准第1已知点，按（ANGLE）只进行角度测量，或者按下（SDIST）进行角度距离测量，照准第1点后按(MEAS)按（STOP）显示测量结果屏幕。6. 重复第5步进行第2及其他已知点的测量，完成对全部已知点的测量后，按(YES)仪器自动开始坐标计算。7. 按(OK)采用所计算的结果，该结果被作为测站点坐标进行记录。五、路基测量放样测量（一）全站仪路堑开挖线放样 所谓开挖线，即几个路堑横断面的边坡的堑顶的连线。挖掘机根据此线向下开挖作业。图4-1是衡枣高速祁东段设计单位提供的K1+120挖方路基横断面图。图中,A是左坡顶、D是右坡顶。只要在实地放出挖线段每个横断面的左、右坡顶桩，这些坡顶桩的连线

9、就是开挖线。现代公路挖方施工中，多是采用先进的全站仪坐标法放出坡顶桩。采用这种方法，关键是在现场要先算坡顶桩的坐标。下面介绍计算坡顶点位坐标的一种方法： 在挖方横断面图上，用比例尺量出坡顶至中桩的距离。 图4-1中虚线是图量平距和高差的方法。 图中，左坡顶至中桩平距图量高差是31.38m，右坡顶至中桩平距图量是19.0m。 选用可编程计算机，程序计算坡顶点坐标。 只要能计算出坡顶点A、D的坐标就可以用全站仪坐标法将左、右坡顶点放到实地。 图4-1 路埑横断面示意图 由于设计绘制的路基横断面图 与实地横断面有误差，所以放出的坡顶点不可能一次到位，这就需要调整。（1）在全站仪坐标法放出坡顶A、D桩

10、的同时，用全站仪测高功能，测出A及D的实地高程Ha、Hd。（2）用下式计算A及D的实际平距：Da=（Ha-H左坡脚）M+B/2+S+K式中：Ha全站仪测出的A坡顶点的实地高程： H左坡脚A边坡的坡脚设计高程；M挖方边坡比分母；B/2路面半幅宽度；S路埑边沟宽与碎落台宽之和；K边坡平台。本例中，Ha=128.40, H左坡脚=116.67则Da=（128.4-116.67）1.25+13.00+2+2=31.66（3）实地调整坡顶A的位置。将实测计算的Da与图量Da比较，实测D图量D，在中桩至边桩方向线上内移，反之，向外移。（二）、全站仪路堤坡脚线放样 路堤坡脚，就是路堤的边坡与原地面的交点。将

11、几个路堤的坡脚串连起来，就是路堤坡脚线。1. 路堤开工坡脚放样技术操作步骤路堤开工时的坡脚，就是路堤最低处的原地面与路堤边坡的交点。图4-2是衡枣高速公路B2合同段内一段部分填方横断面。在图K32+100至32+160中，路堤左侧开工时的坡脚是-连线；路堤右侧开时的坡脚是-连线。路堤开工填土时，只要将左、右坡脚线示以醒目标志，现场施工员就可以指挥填土。下面介绍路堤开工坡脚放样操作方法步骤。（1）计算路基中桩至坡脚点的距离:计算公式: D=(H边-H坡脚)M+B/2（2）式中：H边路基边桩设计高程；H坡脚路基最下层坡脚桩实测高程；M路堤边坡坡度比的分母；B/2路基半幅宽（3）根据路堤横断面图里程

12、桩号，选用交点法计算坐标起算要素。（4）选用编程计算机计算坡脚桩XY坐标值（5）采用全站仪坐标法实地放出坡脚桩（6）同法计算其余各坡脚桩至中桩距离，计算出个坡脚桩坐标，用全站仪坐标法实地放出各坡脚点，然后将相邻坡脚点串连起来，示意醒目标志指导填土作业进行。2. 路堤上填过程中的坡脚全站仪放样技术操作步骤填方路堤的坡脚，随着填土工程进度，填土高度逐渐降低而路堤宽向内收紧。当填至路基设计高程，填方高度为零时，坡脚亦为零。因此，在填方施工中应随着工程进度而控制填方的坡脚。实践中，常采用全站仪坐标测高法控制填方施工中的坡脚。下面介绍这种方法的操作步骤：（1）当最底层坡脚放样后，每填高2-3m，用全站仪

13、坐标法复放路堤中桩和左、右边桩。（2）在全站仪坐标法复放路堤中桩和左、右边桩的同时，用全站仪测高功能测出填筑面中桩和左、右边桩实地高程(见图4-3中Ha Ho Hb).（1）用下式计算中桩至坡脚桩的平距；D=(H边设-H边测)M+B/2式中：H边设路基边桩设计高程；H边测同一边桩实测高程；M路堤边坡坡度比的分母；B/2路基中桩至边桩的距离。（2）根据路基横断面里程桩号，中桩至坡脚桩平距D，夹角90度，用编程计算器计算现场计算坡脚桩坐标。（3）用全站仪坐标法放出左、右坡脚桩E、F。（4）当把整个正在填的每个横断面边坡的坡脚都放出后，用醒目的标志将其串连起来，方便现场施工员指挥填土。 图4-2 路

14、堤开工坡脚放样示意图 图4-3 路堤上填中坡脚放样示意图六、总结 全站仪是测量工作中主要的测量仪器，本文对全站仪主要功能及其原理进行了全面的操作介绍，全面解析了全站仪施工放样的来龙去脉，为初入测量行业人员提供了很好的学习机会，这对提高全站仪的认识，操作有了明显的提高。实践证明，精确的测量放样能准确控制施工质量和节约工程成本。因此，全站仪放样是工程施工过程中的重要一节。七、参考文献1、杨松林主编，测量学，中国铁路出版社2、刘培文主编，公路施工测量技术，北京：人民交通出版社3、全站仪自由设站法在工程建设中的应用及精度分析，张高兴4、全站仪三角高程测量在道路施工测量中的应用，李哲名八、致谢首先，我要

15、衷心感谢一直以来给予我无私帮助和关爱的老师们，特别是班主任刘老师，论文指导喻老师。谢谢你们对我的关心与照顾，从你们身上，我学会了如何学习，如何工作，如何做人。在毕业前最后的时光，我要认真的感谢我生命中出现的那些十分重要的师姐师兄、师弟师妹们，以及身边所有的朋友与同学，他们不仅在学术上给予我指点，同时也是我生活中一起同行的人，在交往的过程中我们建立信任、彼此鼓励、互相支持与帮助。最后，我要感谢我的父母及家人，没有人比你们更爱我，你们对我的关爱让我深深感受到了生活的美好，谢谢你们一直以来给予我的理解、鼓励和支持，你们是我不断取得进步的动力。本次论文设计过程中，老师对该论文给予耐心的指引与教导，使我得以最终完成毕业论文设计，最后，我要向百忙之中抽出时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示衷心的感谢和崇高的敬意！谢谢