浅析全站仪对边测量功能及其精度

浅析全站仪对边测量功能及具精度

湛阳彭子茂湖南交通职业技术学院410014

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摘要:本文通过对全站仪对边测量的专项功能的原理介绍,结合误差来源分析,与常规水准测量方法形成比较.从而探讨全站仪在工程测量中的使用性能。

;关键词:全站仪对边测量精度分析

在四等或等外水准测量中,我们一般都是采用常规的仪器(如

(2)分别照准A、B两点的反光棱镜,照准起始点A,在测量模式第一页选取<DIST>,完成距离测鼍后选取<STOP>停止;再照准目标点B,在测量模式第三页中选取<MLM>对目标点进行测量按“距离测量”功能键。

(3)依次瞄准第2个、第3个…目标点,每次按“对边测量”键,显示“missingline”,从Ifii得到两点之间的水平距离、斜距和高差。

水准仪)进行测量,不但费时费力,而且内业计算的工作量大。那么全站仪能否代替水准仪进行低等级的水准测鼍呢,本文将介绍全站仪的对边测量原理,并探讨对边测量的精度来源,以供测量人员参考。

一、对边溯馈的原理及全站仪操作

1.对边测馈的原理

对边测量是指仪器放置在任何点(无需对点)设站,即可测出其他任意点之间的斜距、平距、高差。如图所示,A、B为地面上不能直接测距的两点,在O点处安置伞站仪,使仪器A、B两点能够通视,起动全站仪对边测量功能,即可得到目标点与起始点之间的斜距、平距、高差。其原理是:测定O点至A、B两点间的斜距sl、s2,竖直角q、盘:,水平角∥值,则A、B两点间的水平距离D和高差矗仙分别为:

二、对边测鼍的实际应用

对边测昔主要有辐射式和连续式测量两种。

我们以公路横断面测龄为例来讲述。打开测量程序中的辐射式测量程序,观测人员在公路工作面上任意架高仪器,无需量测高度和全站仪建站,直接进行测量。假设我们以公路中桩P-点为基准点,任意点架设仪器观]碘lJPi点,就能观测出仪器点和P-点之间的位置关系,包括平距、高差、坡度比等各种数据。然后我们依次可以观测路面上的Pz点、B点,路沟底的P・点、P,点,P…。那么我们就能得出P,和P2,P,和^,PJ和^,P,和P,,P,和P…等各个点位的关系,平距,高差等,所有的观测数据可以保存下来。不用现场记录,那么这个横断面也就测量完毕了。假如我们需要测世公路的纵断面或者现场放出一条设计好的中线,那么打开测量程序中的连续式程序,任意点架设仪器,依次测量中线桩P-,错误!链接无效。^,错误!链接尤效。错误!链接无效。错误!链接无效。P…,那么我们就能求出仪器点和P,点的高差、平距等位置关系,依次类推,分别得出P・和P2,P2和P3,P,和P・,P4和Ps,P5和P…的高差、平

D=,/s?cos2口-+s;COS2口z一踮c。s口・C,Os吐zcos∥

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距等数据,就町以完成纵断面的测量任务或者根据设计好的公路坡

(1)(2)

度,依次放出施工的桩位。

三、误崖来源及精度分析

首先,我们了解一下水准仪的误差来源:l、仪器升沉的误差;2、尺垫升沉的误差;3、水准尺分化误差和倾斜误差;4、水准仪本身的系统误差;5、外界因素,包括温度、湿度、风力、大气折光等等;6、观测者本身的读数误差等。

但是需要指出的是,按照公式(2)计算出的高差即是全站仪显示出来的高差,并不一定就是地面A、B两点之间的实际高差,实际高差h为:

^2一曲+Ij—Fj

2S2sina2一sl

sin+,j一7:(3)

全站仪常规的测量误差主要有:1、仪器升沉的误差;2、仪器高度量测的误差(目前大部分品牌全站仪无激光垂直量测,需要测量斜高);3、棱镜高度鼍测的误差(即对中杆刻度分化误差与倾斜误差);4、全站仪本身固有的系统误差;5、外界因素,包括温度、湿度、风力、大气折光等。

那么我们可以诸项进行比较探讨:

1.仪器本身的系统误差作为使用者来说是无法克服的,我们能做到的就是平时工作中对仪器进行及时的维护和检校,保障在他们的限差范围内开展测量工作即可,很显然全站仪的系统误差比常

(下转¥268页)

式中,Ij和r:分别为A、B两点的目标高。

显然。当『:2Ij时,式(3)即变成式(2)。

因此,在实际工作中,应尽量使两目标高相等,以简化计算,否则,应该在全站仪显示出的高差中加入改正数(1i—Fj)。

2.全站仪操作

以索佳SET500型电子全站仪为例来谈谈具体操作。利用全站仪内置的对边测量程序,从而得到起始点与目标点之问的水平距离、斜距和高差。

(1)在测站点上安置全站仪,使仪器与目标点能够通视。

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级配不良时,不管怎么压,都很难达到规范要求的结果.另外,在检测过程中我门发现,K加与E,a之间没有很绝对的关系,即使K,o达到很高的数值,而E,d仍然很低。对此,我们没有必要严格按照标准规定的值来判定路基是否达到要求。在最佳含水率附近碾压路基,当压路机碾压后的轮印不超过lmm时就能满足要求。

以通过以下途径进行处理,一是当细粒含世较多时,需控制碾压遍数及含水量,防止硬壳层的出现;二是Ew值检测也应同K,o检测一样规定一个合理的检测时间,初步证明过早、过迟均不合适。

3.结束语

通过工程初中和理论分析,可以得到以下几点基本认识:(1)动态变形模量E,a检测以其快捷、方便、适用范围广的特性,可以指导具体施工,使质量控制贯穿施工全过程。

(2)由于现场填料的不均匀,建议可以首先通过在具有代表性的填料如级配碎石等上先确定标准,再以此标准确定其他填料的相应标准。

(3)通过试验段的填料质量检测,发现E,一值随填料级配有很大变化。比如碎石土的细粒含量等,是否可以对于具体的填料,尚应加以区分(碎石和细粒含量);另根据动态变形模量E,a是反映列

(3)不同路堤检测部位E,标准比较

当随着路堤填筑到基床底层,相应K,o标准提高,检测发现,虽可通过提高碾压遍数等措施使填料更加密实,K,o值包相应得到增大;但E,a却并没有显著提高,其值范围在52.67MPa.49.90Mpa,甚至某些区段Evd值仅仅只有10MPa。20Mpa,另外,检测发现,E,d的影响深度小于30cm,而K,o的影响深度达到60cm左右,根据现场开挖分析,原因主要应为:

首先,E,a与K,o测试原理不相同,前者属动态模鼍法,而后者为表态变形模量,作用机理的不同决定其变化规律的不同,影响E。a变化的因素不仅仅和含水量、密实度等有关,往往还跟碾压过后填料级配、填料受冲击作用产生的力学特性等直接有关;

其次,当碾压遍数提高,其作用功增大,如细粒含量所占比重较大时,容易在表层形成硬壳层,其含水量较下部偏小。从而产生间隙,当受静压力作用时,影响不大,而一旦受到冲击作用,硬壳

车动应力对土体的影响,其在路堤各区段的检测标准,是否可以根

据动应力在土体中分布情况具体确定相应的k标准。

(4)在过渡段等Kso所无法检测的小区段,尚应制定出相应E订的标准,以及确定合理的检测时间和深度。

层将起到弹簧体的作用,从而导致K,o偏大处,E,植反而降低。

针对上述原因,施工中进行了不同对比试验,发现解决办法可

----一-----_---●--__-。-。一一--一●一-●一-●-●●●---●---●●●---‘一●●●--一---●----一---一‘一----●----_●●---一----●●--●_。●--●-_●-。。。

(上接第266页)

规的水准仪要小得多。2、仪器升沉的误差和尺垫升沉的误差也是不可避免的,只需要我们选点的时候应尽量选在土质结实的地方,但大部分全站仪在防震性能上比常规水准仪高得多,另外全站仪具有自动双轴补偿系统也是常规水准仪无法比拟的。3、对于外界因素,全站仪的防水防潮等级明显比常规水准仪高,还具有大气的折光改正以及地球曲率改正功能,这些常规水准仪都没有。4、水准尺和对中杆分化误差也是用户无法克服的,只需要我们选购正规厂家生产的,平时经常检校即可。但大部分水准尺,即常规水准仪用的塔尺无水准符合气泡,在倾斜误差方面比对中杆要大一些。5、全站仪为电子产品,无需要经过人工观测记录,大大减少了人为观测误差。

另外,我们可以探讨一下这种对边测量方法与常规水准测量的不同。

(1)全站仪不用现场手工记录,节省时间,提高效率。(2)全站仪可以任意点架设仪器施测线路,常规水准测量要在线路上架设,受很多现场地形因素的限制。

(3)全站仪测程更长,不用多次变更仪器站点,一次性完成施测,大大节省了时间。避免了更多的点位误差。

对边测萤的精度主要取决于测站点与目标点的远近,越近精度越高,且安置在过两端点垂线上精度较高。因此,在测量时,测站点应该安置在过两端点的垂线上,且尽量靠近待测点。实际上,对

边测量在施工放样中,可用来检测放样点或红线桩是否正确和满足精度要求。利用这一功能还可以简单的测量道路中心桩和路边桩之间的距离和高差、进行遇障碍物的直线测设等,此方法在实际运用中有很大的灵活性。

四、结语

随着测量事业的不断发展,更多更新的测量技术不断应用,全站仪的测量潜力将得到激发,对边测量功能在公路、铁路、水利、电力等行业中将得到更广泛的应用。

参考文献:

【l】李生平,建筑工程测量[M].北京:高等教育出版社,2002.【2】中翰集团[s].尼康全站仪的特性分析,2005—7—11.

【3】胡伍生,潘庆林,土木工程施工测量手册[J],北京:人民

交通出版社。2005.

作者简介:

1.湛阳(1983-),女,湖南汨罗人,湖南交通职业技术学院工程经济系教师,主要从事造价软件实验教学

2.彭子茂(1981一),男.湖南长沙人,湖南交通职业技术学院工

程经济系工程师,主要从事测量教学和研究工作

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浅析全站仪对边测量功能及其精度

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):引用次数:

湛阳, 彭子茂

湖南交通职业技术学院,410014现代经济信息

MODERN ECONOMIC INFORMATION2009,(11)0次

参考文献(3条)

1.李生平 建筑工程测量 2002

2.中翰集团 尼康全站仪的特性分析 20053.胡伍生.潘庆林 土木工程施工测量手册 2005

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