全站儀測繪技術在市政道路測量中的應用

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

全站儀測繪技術得以有效應用的關鍵在于合理適配全站儀并規范操作，發揮出該儀器在測繪領域的應用優勢。全站儀是現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、數據的整合與處理，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，能夠滿足數據測量、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，其是全站儀實現與外部連接的“通道”，拓展全站儀的功能，可以與磁卡等相關裝置形成交互的關系，由此完成數據的傳輸等相關操作，為數據的提取與利用提供了便捷的渠道。

2 全站儀基本結構

2.1 光學系統

全站儀內部裝置了較多的光學構件，光學系統較為先進，其中全站儀的望遠鏡能夠實現視準軸、測距光波的發射、接收光軸同軸化。在望遠鏡與調焦透鏡間設置分光棱鏡系統，通過該系統瞄準測量目標，開展角度測試；同時通過內、外光路調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

全站儀的雙軸傾斜自動補償系統，可對縱軸的傾斜進行監測，并在度盤讀數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，實現縱軸傾斜自動補償。

當作業中全站儀器傾斜時，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

電子處理系統主要由微處理器、存儲器兩大部分組成，這兩大構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鍵，主要由寄存器、運算器和控制器構成，主要功能是根據鍵盤指令啟動儀器進行測量工作，執行測量過程中的檢核和數據傳輸、處理、顯示、儲存等工作，保證整個測量工作協調有序地進行。全站儀存儲器的主要功能是存儲實時采集的測量數據，再根據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據分析。

全站儀結構如圖1所示。

圖1 全站儀結構

3 全站儀測繪技術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具體數據，將該部分放樣后的實測數據與原始數據加以對比，完成核對。放樣落實到位后，還需要對其他導線點的坐標數據加以測量，進一步做好數據的對比工作，確保精度[1]。

3.2 在距離測量中的應用

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

（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，期間對應的測距結果也將隨之進行調整，測量過程具有動態化的特征。

（3）經測量后確定儀器、棱鏡的高度，將具體的數據輸入全站儀內。

（4）確保目標棱鏡中心無誤后，啟用測距功能，正式進入測距環節。前述已經做好了各項基礎配置工作，因此可為全站儀的運行創設優質的環境，高效測量，并呈現出平距、斜距、高差的具體數值。

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，先以現場測量條件為準，將全站儀平穩置于指定位置，例如可布設在電線垂直方向上，此方式的應用優勢在于可減小垂直度的測量誤差，保證測量結果的準確性[2]。

3.4 在斷面測量中的應用

市政道路工程建設中，土方施工為重點內容，需要計算土方量，以便合理組織工作。而土方量計算的關鍵前提在于做好斷面測量工作，以便給計算提供參考依據，提高土方計算結果的準確性，使后續工作可高效開展。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，隨后將該部分數據輸入全站儀。

根據測量要求，應當明確測量點與基準點間的空間關系，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基點的坐標數據后將其輸入，此操作之下x、y為零，z設為高程。待各項有關于A基點的數據均被輸入后，對應的棱鏡及儀器高也將隨之輸入，照準B點，精細化調整全站儀的方向（需要將其轉至斷面方向線上），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，需要根據現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，保證儀器放置的穩定性，以便在后續可順利完成測繪工作[3]。

（2）在儀器使用過程中，若現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據的準確性。

（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，經測定后匯總數據并求取平均值，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果精度帶來的影響。

（4）全站儀是高精度、高精密的儀器，其內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。但現場作業環境復雜，若因外部環境的影響而出現灰塵附著的情況，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，將雜物從內部推出，直至受污染的部位恢復至潔凈的狀態為止。

（5）全站儀還易受到現場環境濕度的影響，若現場偏潮濕，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），以便后續使用。

5 結語

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、結果準確、適應性強等多重應用優勢。在市政道路工程測量工作中，通過對全站儀的規范化應用，可有效提高測量數據的精度，并且全程所持續的時間較短，能夠給后續工作的開展創設更為良好的條件。本文以市政道路測量工作為背景，從全站儀測繪技術的應用原理出發，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。