淺談當代測繪新儀器在測繪工程中的應用

【摘 要】隨著科學技術的不斷進步，促進了一些新儀器在測繪工程中的應用。本文在簡單介紹了電子全站儀、電子數字水準儀、激光鉛垂儀、地下管線探測儀原理及特點的基礎上，詳細闡述了電子全站儀在測繪工程中的實際應用。

【關鍵詞】測繪工程；新儀器；電子全站儀

引言

測繪工程是一門古老而年輕的學科，它是研究工程建設和自然資源開發中各個階段的控制和地形測量、施工放樣、變形監測的理論與技術的學科。隨著當代電子全站儀、電子數字水準儀、高精度激光或光學鉛垂儀、精密地下管線探測儀等新儀器的相繼出現與應用[1]，必將促使測繪過程趨向自動化、智能化、動態化、一體化及實時化，使測繪成果呈數字化、多樣化，測繪應用領域日趨廣泛化，使測繪工程學科具有廣闊的發展與應用前景。

1測繪工程中的新儀器及其特點

1.1電子全站儀

全站儀由電子經緯儀、光電測距儀和數據記錄裝置集成，它是各類工程施工測量、控制測量、管線與房產測量、地籍測量等領域中最常用的儀器。此儀器在地下工程定向測量和地下導線測量中是其它儀器無法替代的理想儀器。

1.2電子數字水準儀

電子數字水準儀是集電子光學、圖像處理、計算機技術于一體的當代最先進的水準測量儀器，它具有速度快、精度高、使用方便、勞動強度低及便于用電子手簿實現內外業一體化的優點，代表了當代水準儀的發展方向[2]。這些儀器廣泛應用于施工放樣、精密水準測量、建（構）筑物變形監測等工程領域。

1.3激光鉛垂儀

鉛垂儀是一種專用的鉛直定位儀器，適用于高層建筑、深豎井及高煙囪或高塔架的鉛直定位測量或者監測[3]。激光鉛垂儀可同時向上（100m）或向下（5m）發射垂直激光，使用戶很方便地從一個已知點找到它鉛直投影點。

1.4地下管線探測儀

城市地下管線是城市的主要基礎設施，是城市生存和發展的血脈，科學、準確、完整的地下管線現狀信息是地下管線安全高效運作的保障，也是測繪工程的一項重要內容。使用地下管線探測儀可以查明地下各種不同用途的金屬、非金屬管線（道）及電信電纜等的地下投影位置、埋深、管材、類別及附屬設施，還可判別地下管線的破損、涂層缺陷或滲漏。這是一種對地下埋藏不可見目標體或界面進行定位的技術。用于非金屬管道或砼塊進行有效的探測，它具有高分辨率、無損性、高效率及抗干擾強的特點。

2電子全站儀測繪工程中的實際應用

隨著當代電子全站儀、電子數字水準儀、高精度激光或光學鉛垂儀、精密地下管線探測儀等新儀器的相繼出現與應用，使測繪的技術手段和服務對象不斷地發生巨大的變革，促使測繪過程趨向自動化、智能化、動態化、一體化及實時化，使測繪成果呈數字化、多樣化，測繪應用領域日趨廣泛化。本文僅以電子全站儀在測繪工程中的實際應用做以詳細的介紹。

2.1電子全站儀在控制測量中的實際應用

控制測量分為高程控制測量和平面控制測量。高程控制測量的目的是為了測定高程控制點的高程，建立高程控制網；平面控制測量的目的是為了測定平面控制點的平面位置，建立平面控制網。例如大型橋粱控制網的建立，傳統上經常采用雙大地四邊形作為施工控制網，具有圖形條件強、控制點數量多等優點[4]，但是隨著GPS技術的發展，橋梁平面控制網可以利用高精度的GPS測量完成，具有精度高、布網靈活和效率高等優點。但GPS高程測量精度無法達到要求精度，因此大型橋梁的高程控制必須采用高精度的水準測量完成。

2.2電子全站儀在施工放樣中的實際應用

放樣工作是外業測量的一項基本工作。它是根據設計的要求，利用已知控制點把設計在圖紙上的坐標和高程在實地測設出來。它的原理是運用在坐標反算的方法，反算出測站點到后視點的坐標方位角和測站點到放樣點的坐標方位角及距離，計算出放樣點的水平角，然后利用放樣點的水平角和距離移動棱鏡，直至合適的位置為止。例如電子全站儀的“棱鏡落地放樣法”，利用電子全站儀進行施工放樣時，因為需要反復指揮、移動架設棱鏡的三腳架趨于待定的點，這就需要來回地架棱鏡，顯然是很麻煩的。即便使用手扶對中桿，也因桿長而虛扶不穩，以致影響了放線的速度和質量。這里介紹的“棱鏡落地”技巧，是解決上述問題的較好方法。架設棱鏡放線時，除了上述問題外，還常遇到欲放樣的點處在無法支腳架的部位（如建筑安裝工程中，欲在某些高架管件或者梁柱上放點），架棱鏡的困難是不言而喻的。通常情況下，每當到放樣這一步，往往都已把測站引至欲放樣點附近了。如此，主機直接看點位，一般都是不成問題的。所以，完全可以考慮甩掉架棱鏡和投點等步驟，即把棱鏡直接放于“地面”（即指欲放樣點位之表面） 來測量。這里我們稱之謂“棱鏡落地放樣法”。為此，我們首先要制作一個頂面帶螺桿的“小錘球”。必要時，可把它旋到棱鏡上，不用時，又可隨時摘下來。另外，再于覘板或者棱鏡架上，固定一個圓形水準器，這樣就可以以手持棱鏡，直接進行“落地”測量了。用這種棱鏡“落地”的方法來放樣，省去了煩瑣的架棱鏡，接應主機指揮時，移動棱鏡十分靈便而快捷。其次，因為手持棱鏡測量時，棱鏡的重心非常低，晃動半徑已很小，一般不超過1mm，加上圓水準器的幫助，投點精度是足以保證的。

2.3電子全站儀在變形觀測中的實際應用

由于各種因素的影響，在工程建設物及其設備的運營過程中，都會產生變形，這種變形在一定限度之內，應認為是正常現象，但如果超過了規定限度，就會影響建筑物的正常使用，嚴重時還會危及建筑物的安全。例如電子全站儀在隧道變形監測中的應用，傳統的隧道變形監測，一般采用鋼尺式收斂計、掛鋼尺抄平、水準測量等接觸方式進行，該方法具有成木低、操作簡單和適應惡劣施工環境的優點；其缺點是現場安裝難度大，通常只能50-100m布置一個斷面，并且監測速度慢、精度差，無法及時反映隧道全線的穩定情況；同時，接觸方式一般無法進行三維觀測。當要了解隧道三維變形時，上述傳統方法顯得無能為力。可見傳統的監測方法具有明顯的局限性，以電子全站儀為主要設備的非接觸隧道變形監測方法，與傳統接觸式量測方法相比，其能獲取測點更全面的三維位移數據[5]，而且可以克服傳統圍巖監測斷面過少、獲得的信息不豐富、監測過程復雜等特點，有利于結合現行的數值計算方法進行監測信息的反饋工作，且具有快速省力、數據處理自動化程度高和無須接近測點等特點，而且還能將數據量測數據存儲起來，進行長期的監控量測，對隧道的施工和養護都具有重要的意義。

結語

綜上所述，通過對電子全站儀在測繪工程中實際應用的介紹，證明了當代測繪新儀器必將推動著測繪工程及相關其它工程領域的前進，對測繪工程的發展起到了革命性的推動作用，并且產生巨大的經濟效益和社會效益。

【參考文獻】

[1]臧書峰.當代測繪新儀器、新技術在測繪工程中的應用[J].黑龍江科技信息，2014，27：243.

[2]龔真春，李偉峰，薛寵.數字水準儀測量精度分析及其在工程中的應用[J].測繪與空間地理信息，2012，02：191-193.

[3]高紹偉.激光鉛垂儀向上投點在地鐵隧道工程中進行聯系測量的實踐[J].北京測繪，2008，02：57-60.

[4]李廣云.工業測量系統最新進展及應用[J].測繪工程，2001，02：36-40.

[5]杜綠艷，李東恒，袁曉民.電子全站儀在測繪工程中的應用[J].門窗，2013，02：73+82.