全站仪线路纵、横断面测量

　　0　前　言

　　在线路的勘察设计及施工阶段,均需测出纵、横断面,以提供设计依据和计算土石方量,传统的纵断面测量常采用水准测量的方法,先进行高程控制测量(基平测量),然后在此基础上,逐个测定中桩的地面高程(中平测量),而横断面测量时,需先在中桩上确定出横断面的方向(如仪器法、方向架法等),然后再测出断面上各地形特征点相对与中桩的平距和高差,其方法有水准仪皮尺法、标杆皮尺法、经纬仪视距法等。现在,随着全站仪的广泛使用,上述方法已显得过时、陈旧、工作效率低且不易实现断面测量的自动化,为此,笔者提出了一套采用全站仪在控制点上放样中桩的同时,测量纵、横断面绘制数据,并传输至计算机上,由软件生成纵、横断面的方法。本文主要阐述外业全站仪测量纵横断面数据的原理及方法。

　　1　放样功能原理

　　如图1所示,A、B为已知点,P为放样点,A、B、P三点的三维坐标均已知,P1为放样时的立镜点。

　　在A点安置仪器,进行建站,即输入测站点A的三维坐标(xA,yA,HA),仪器高i,后视点B的坐标(xB,yB)或AB直线的坐标方位角(αAB),并瞄准B点完成定向工作,同时可进行温度、气压、棱镜常数、觇标高等的设置;选择放样功能,输入放样点P的三维坐标(xp,yp,Hp);在P1点竖立反射棱镜进行观测,即可得到P1点的三维坐标(xp1,yp1,Hp1).此时,全站仪会自动显示出AP1线与AP线间的水平角度dα(水平角差)、P1点到AP线的垂距ΔD(横向偏距)、垂线到P点的偏距ΔL(纵向偏距)和P1的实测高程与放样点P的放样高程值之差ΔH(竖向偏距)以及它们的移动方向。其计算式如下:

　　　　(1)

　　式中:

　　dα———水平角差,dα>0,P1点偏在AP线右侧,反之偏在左侧;

　　ΔD———横向偏距,ΔD>0,P1点左移,反之右移;

　　ΔL———纵向偏距,ΔL>0,P1点前移,反之后移;

　　ΔH———竖向偏距,ΔH>0,P1点下移,反之上移;

　　αAP1、DAP1———AP1直线的方位角与平距,均为实测值;

　　δ———垂直角观测值;

　　i———仪器高;

　　v———觇标高;

　　αAP、DAP———AP直线的方位角与平距,均为已知坐标的反算值,

　　最后,移动P1点的反射棱镜直至ΔD、ΔL为零,即放样出P点的平面位置,上、下移动反射棱镜直至ΔH为零,放样出P点的高程位置。

　　2　对边测量原理

　　对边测量是指间接地测定两测点间的水平距离、高差和坐标方位角。如图2所示,今欲测定P1、P2两点间的水平距离D、高差h和坐标方位角αP1P2,可在与P1、P2通视的任意点P上安置全站仪,观测至P1、P2两点的斜距S1、S2和垂直角δ1、δ2以及PP1与PP2间的水平角β。建立如图2所示测站平面直角坐标系x-o-y(在已知控制点P点上,且瞄准另一已知控制点完成建站、定向后,x-o-y坐标系即为控制网坐标系),按下式即可计算出所求的水平距离、高差和坐标方位角。