淺談縱橫斷面測量的兩種簡便方法

侯晉華

在建設道路、溝渠和敷設各種管道時,為了選擇合理的線路和坡度,通常要測量線路的縱、橫斷面,為施工提供可靠而準確的依據(jù)。新的測量儀器與計算機的普及使得測量界發(fā)生了革命性的變化,減輕了測量人員的計算工作,提高了測量效率。

1 縱斷面測量

縱斷面測量是指在線路中線測量之后再對中線上各里程樁進行的地面高程測量。通過地面高程測量,可以繪制路線中線縱斷面圖,為設計路線縱坡、計算中樁處的填、挖高度提供重要依據(jù)。

1.1 縱斷面外業(yè)測量的步驟

1)通過設計好的線路中心線逐樁坐標,將中樁放樣到實地。我們可以將長約30 cm的木樁釘?shù)綄嵉貥擞浧渲袠段恢谩Ｈ缬龅匦纹鸱兓^大等特殊情況,我們還需要加樁表示。故設計時應考慮這些情況,最好提供間距較小的逐樁坐標。2)測量并記錄中樁處的高程,得到的數(shù)據(jù)即為線路中心線縱斷面高程數(shù)據(jù)。

1.2 縱斷面外業(yè)測量的方法

1.2.1 全站儀測量縱斷面

首先我們需要設站,根據(jù)逐樁坐標利用全站儀的放樣程序將中樁放樣到實地并采集記錄其高程,然后把編好號的木樁釘?shù)綄嵉卣_位置。這樣按此順序依次進行下去,直到此測站點無法滿足其觀測需要,我們再將全站儀搬到新的測站點上進行觀測。

1.2.2 RTK測量縱斷面

RTK是一種新的常用的GPS測量方法,能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法,它的出現(xiàn)為工程放樣,地形測圖,各種控制測量帶來了新曙光,極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。

首先我們需要在合適的地方設置基準站,再利用移動站采集兩個或兩個以上控制點坐標進行平面和高程參數(shù)轉換,滿足限差要求后根據(jù)逐樁坐標進行中樁放樣并采集記錄其高程,然后把編好號的木樁釘?shù)綄嵉卣_位置。

1.3 縱斷面圖的繪制

隨著計算機的普及應用,手工繪制縱斷面圖已經(jīng)顯得相當落后和緩慢,精度也往往不能滿足現(xiàn)代工程的特殊需要,被各種各樣的計算機應用軟件所代替。我們可以將外業(yè)采集到的縱斷面數(shù)據(jù)錄入繪制縱斷面的應用程序,經(jīng)過后期數(shù)據(jù)處理得到直觀而又準確的縱斷面圖。目前大多數(shù)軟件需要的是原始數(shù)據(jù)的三維坐標。

2 橫斷面測量

橫斷面是指過中線樁垂直于中線方向的斷面,橫斷面測量是測量中樁處垂直于中線方向(法線方向)的地面高程,進行橫斷面測量時首先要測定橫斷面的方向,然后在這個方向上測定中樁兩側變坡點與樁點間的距離和高差,從而繪制橫斷面圖。

2.1 橫斷面外業(yè)測量的步驟

1)通常我們用兩兩垂直的十字架在中樁處進行定向,使得互相垂直的兩條線分別照準線路方向和橫斷面法線方向。2)從中樁處開始,沿著橫斷面法線方向,左右兩側由近及遠分別采集并記錄變坡點與中樁的平距與高差,或者直接采集變坡點處的三維坐標,直到最后一個點與中樁的水平距離大于設計要求距離為止,該中樁處的橫斷面測量結束。

2.2 橫斷面外業(yè)測量的方法

2.2.1 全站儀測量橫斷面

上面我們已經(jīng)較詳細的介紹了橫斷面測量的具體實施方法,這里我們主要補充幾點：1)測量平距與高差模式。我們以南方NTS-352全站儀為例,首先選擇一最佳位置架設好全站儀,選擇對邊測量程序,以選擇不使用文件程序和選擇A-B,A-C為例,然后在第一步中輸入鏡高并照準中樁處的棱鏡測量,完畢后屏幕將顯示HD數(shù)值,初始設置完成;再按照十字架指示的橫斷面法線方向從中樁處開始由近到遠分別測量中樁左右兩側變坡點數(shù)據(jù),照準在變坡點處立好的棱鏡進行第二步測量,完畢后屏幕將顯示dHD與dVD數(shù)值,分別為此變坡點與中樁處的平距與高差,記錄此組數(shù)據(jù),這一變坡點處的測量工作結束;然后依次測量剩下的變坡點與中樁處的平距與高差,直至左右兩側最后一個變坡點與中樁處的平距大于設計距離為止,該中樁處的橫斷面測量結束。2)測量三維坐標模式。首先在合適的位置架設全站儀并進行設站,按照十字架指示的橫斷面法線方向從中樁開始由近到遠分別測量中樁左右兩側變坡點的三維坐標,將其按里程加上左右標記Z1(2,3,…,n)與Y1(2,3,…,n)編號并進行保存,直至左右兩側最后一個變坡點與中樁處的平距大于設計距離為止,此中樁處的橫斷面測量結束。

2.2.2 RTK測量橫斷面

由于RTK采集的是三維坐標,我們設置好基準站和移動站后采用與全站儀相同的方法采集變坡點的三維坐標,將其按里程加上左右標記編號并保存,我們也可以利用RTK里配置的采集橫斷面程序,省去立十字架步驟,直接通過手簿顯示橫斷面法線方向采集變坡點,這里就不做過多的步驟介紹了。

2.3 用EXCEL處理數(shù)據(jù)

全站儀采集的三維坐標或RTK采集的三維坐標都可以轉化成南方CASS的＊.dat格式數(shù)據(jù),我們將其橫斷面數(shù)據(jù)和縱斷面數(shù)據(jù)導出后展點到南方CASS軟件中,利用量取距離工具按鈕我們可以得到每個變坡點與中樁處的平距并將其記錄,然后把每個變坡點與中樁的高差一一對應到其平距數(shù)據(jù)組中。把采集到的三維坐標按里程編號整理,提取同一組橫斷面中的高程與縱斷面高程放入EXCEL中進行高差計算,第一列為里程編號,第二列為其每個變坡點的高程,第三列為對應的中樁高程,然后利用EXCEL函數(shù)功能可快速而又準確計算出每個高差值,尤其在數(shù)據(jù)較多時顯得非常高效。然后,將從南方CASS中量取的變坡點與中樁處的平距與計算得到的高差一一對應起來輸入并保存到EXCEL中,形成橫斷面數(shù)據(jù)。

2.4 橫斷面圖的繪制

傳統(tǒng)的橫斷面圖是手工繪制在毫米方格紙上,現(xiàn)在隨著計算機的發(fā)展與普及,我們一般利用測量軟件進行繪制,將采集到并處理好的數(shù)據(jù)輸入程序,經(jīng)處理之后便可利用軟件強大的功能將橫斷面圖繪制出來,相信大家對這一步驟已經(jīng)非常熟悉,這里我們就不做詳細的介紹了。

3 兩種方法的比較

通過對上述兩種方法的介紹,我們得出兩種方法在不同情況下的優(yōu)缺點及適用性。根據(jù)地形情況及視線和天氣等因素,我們考慮使用全站儀還是RTK,使用合理的儀器將提高測量效率。

在橫斷面測量時,由于所需要的數(shù)據(jù)格式不同和內外業(yè)時間的制約,我們應該選擇合適的方法進行采集。

隨著測量儀器和測量程序的更新和發(fā)展,越來越多適用于縱橫斷面測量的方法被開發(fā)利用,這也需要我們測量工作者在實踐中摸索總結出更多簡便的方法,我相信在不久的將來縱橫斷面測量以及其他測量方法將會更加簡捷、方便、高效、全面,測量將會進入一個全新的時代。

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