1、精品 料推薦建筑施工測(cè)量各階段全站儀的應(yīng)用摘要 : 全站儀集測(cè)距、測(cè)角、測(cè)坐標(biāo)、放樣等多功能于一體 , 是測(cè)繪、施工等方面廣泛應(yīng)用的一種新型測(cè)量儀器。文中闡述了全站儀的工作原理及其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：全站儀；建筑施工；應(yīng)用近年來，隨著一些新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，全站儀這種具有測(cè)量無接觸、實(shí)時(shí)、自動(dòng)、高精度等優(yōu)越性能的儀器，已逐步被應(yīng)用到一些高層、大型工程的施工測(cè)量工作中，并日益成為高層建筑施工質(zhì)量控制的有效儀器。1全站儀結(jié)構(gòu)原理及工作原理全站型電子速測(cè)儀簡稱全站儀, 它是一種可以同時(shí)進(jìn)行角度( 水平角、豎直角 )測(cè)量、距離 ( 斜距、平距、高差 ) 測(cè)量和數(shù)據(jù)處理 , 由機(jī)械、光學(xué)、電子元件

2、組合而成的測(cè)量儀器。由于只需一次安置, 儀器便可以完成測(cè)站上所有的測(cè)量工作, 故被稱為“全站儀”。1.1 全站儀的結(jié)構(gòu)原理全站儀的結(jié)構(gòu)原理見圖1。圖中上半部分包含有測(cè)量的四大光電系統(tǒng), 即水平角測(cè)量系統(tǒng)、豎直角測(cè)量系統(tǒng)、水平補(bǔ)償系統(tǒng)和測(cè)距系統(tǒng)。通過鍵盤可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)。以上各系統(tǒng)通過i/o 接口接入總線與微處理機(jī)聯(lián)系起來。1精品 料推薦圖1光電測(cè)距示意圖微處理機(jī) (cpu)是全站儀的核心部件 , 主要有寄存器系列 ( 緩沖寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器 ) 、運(yùn)算器和控制器組成。 微處理機(jī)的主要功能是根據(jù)鍵盤指令啟動(dòng)儀器進(jìn)行測(cè)量工作 , 執(zhí)行測(cè)量過程中的檢核和數(shù)據(jù)傳輸、處理、

3、顯示、儲(chǔ)存等工作 , 保證整個(gè)光電測(cè)量工作有條不紊地進(jìn)行。 輸入輸出設(shè)備是與外部設(shè)備連接的裝置 ( 接口 ), 輸入輸出設(shè)備使全站儀能與磁卡和微機(jī)等設(shè)備交互通信、傳輸數(shù)據(jù)。1.2 測(cè)距原理欲測(cè)定 a,b 兩點(diǎn)間的距離 d,安置儀器于 a 點(diǎn), 安置反射鏡于 b 點(diǎn)。儀器發(fā)射的光束由 a 至 b, 經(jīng)反射鏡反射后又返回到儀器。設(shè)光速 c 為已知 , 如果光束在待測(cè)距離 d 上往返傳播的時(shí)間為 t2d。則距離 d可由下式求出 :式中 ,c=c0/n,c0 為真空中的光速值 , 其值為 299792458m/s,n 為大氣折射率 , 它與測(cè)距儀所用光源的波長 , 測(cè)線上的氣溫 t, 氣壓 p 和濕度

4、 e 有關(guān)。測(cè)定距離的精度 , 主要取決于測(cè)定時(shí)間的精度 , 例如要求保證 lcm 的測(cè)距精度 , 時(shí)間測(cè)定要求準(zhǔn)確到 6.7 10-11s, 這是難以做到的。 因此 , 大多采用間接測(cè)定法來測(cè)定。 間接測(cè)定的方法為相位式測(cè)距。由測(cè)距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一種連續(xù)的調(diào)制光波 , 測(cè)出該調(diào)制光波在測(cè)線上往返傳播所產(chǎn)生的相依移 , 以測(cè)定距離 d。在砷化镕 (gaas)發(fā)光二極管上加了頻率為f 的交變電壓 ( 即注入交變電流 ) 后, 它發(fā)出的光強(qiáng)就隨注入的交變電流呈正弦變化, 這種光稱為調(diào)制光。測(cè)距儀在 a 點(diǎn)發(fā)出的調(diào)制光在待測(cè)距離上傳播 , 經(jīng)反射鏡2精品 料推薦反射后被接收器所接收, 然后用相位計(jì)

5、將發(fā)射信號(hào)與接受信號(hào)進(jìn)行相位比較, 由顯示器顯出調(diào)制光在待測(cè)距離往、返傳播所引起的相對(duì)位移。l.3 全站儀的主要特點(diǎn)（1）只要一次照準(zhǔn)反射棱鏡，即可測(cè)出水平角、垂直角和斜距，自動(dòng)計(jì)算機(jī)出目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，并可記錄測(cè)量與計(jì)算數(shù)據(jù)。（ 2）通過全站儀主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)通訊接口， 可實(shí)現(xiàn)全站儀與計(jì)算機(jī)或其它外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊，從而使測(cè)量數(shù)據(jù)的獲取、管理、計(jì)算和繪圖形成一個(gè)完整的自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)。（ 3）利用全站儀的微機(jī)處理器來控制全站儀的測(cè)量與計(jì)算， 可實(shí)現(xiàn)氣象改正，導(dǎo)線測(cè)量，前、后方交會(huì)，碎部測(cè)量和施工放樣等計(jì)算任務(wù)。（ 4）儀器內(nèi)部有雙軸補(bǔ)償器，可自動(dòng)測(cè)量儀器豎軸和水平軸的傾斜誤差，并對(duì)角度觀測(cè)值施加改

6、正。2全站儀的一般操作程序儀器對(duì)中、整平一打開電源水平度盤和垂直度盤指標(biāo)的設(shè)置設(shè)置儀器參數(shù)進(jìn)入測(cè)量模式調(diào)焦和照準(zhǔn)。顯示（輸出）測(cè)量結(jié)果。3全站儀在施工測(cè)量各階段的應(yīng)用3.1 進(jìn)場后 , 復(fù)核起始數(shù)據(jù)施工單位進(jìn)場后，其測(cè)量的首要工作是對(duì)擬建建筑物四周的城市導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)及高程等起始數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核。在此階段，可用全站儀對(duì)城市導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行兩測(cè)回的測(cè)角、測(cè)距，聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)的精度滿足測(cè)量規(guī)范的要求后，即可將其作為該工程布設(shè)建筑平面控制網(wǎng)的基準(zhǔn)點(diǎn)和起算數(shù)據(jù)。其具體方法如下：（1）選取兩城市控制網(wǎng)點(diǎn)nl 、n2。將 nl 點(diǎn)作為測(cè)站點(diǎn)并在此架設(shè)全姑儀將n2點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)，把棱鏡架于其上（圖2）。3精品 料推薦圖2坐標(biāo)測(cè)

7、量示意圖（2）對(duì)全站儀進(jìn)行對(duì)中、整平，并設(shè)置好儀器參數(shù)。（ 3）將儀器照準(zhǔn)方向的方向值設(shè)置成零度。全站儀可按要求的次數(shù)，進(jìn)行多次測(cè)距和水平角的復(fù)測(cè)并顯示其平均值（圖 3）。圖3方位角設(shè)置示意圖為占地面積寬廣、體量龐大的建筑物提供起始控制數(shù)據(jù)的城市導(dǎo)線點(diǎn)之間的距離可能較遠(yuǎn)。當(dāng)兩導(dǎo)線點(diǎn)之間距離達(dá)到200300m 時(shí)，用一般光學(xué)儀器來觀測(cè)就很容易引起誤差；如果使用全站儀來觀測(cè)就方便得多，而且測(cè)量精度高。以在學(xué)校學(xué)習(xí)使用的 gts332w拓普康全站儀為例：測(cè)角精度： 2，絕對(duì)法測(cè)角，無需過零檢驗(yàn)。測(cè)距精度：（ 2mm+2ppm*d）。測(cè)程：單棱鏡 3000m，三棱鏡 4000m高速測(cè)距：精測(cè) 1.2

8、秒粗測(cè) 0.7 秒跟蹤 0.4 秒在可測(cè)范圍內(nèi)，可以逐步建立控制網(wǎng)，提高測(cè)量經(jīng)度。簡略如下：三角網(wǎng)：4精品 料推薦以高精度而稀疏的一等三角鎖，盡可能沿經(jīng)緯線方向縱橫交叉地迅速布滿全國，形成統(tǒng)一的骨干大地控制網(wǎng)，然后在一等鎖環(huán)內(nèi)逐級(jí)（或同時(shí)）布設(shè)二、三、四等三角網(wǎng)。在此基礎(chǔ)上，可布設(shè)一、二級(jí)小三角或一、二、三級(jí)導(dǎo)線作為區(qū)域控制（或局部控制網(wǎng)）。國家三角鎖、網(wǎng)的布設(shè)規(guī)格與精度要求：國家水準(zhǔn)網(wǎng)：按國家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范的技術(shù)要求建立起來的高程控制網(wǎng)。作用：全國范圍內(nèi)施測(cè)各種比例尺地形圖的高程控制基礎(chǔ)，以及一些科學(xué)研究如地殼垂直形變規(guī)律、各海洋平均海水面的高度變化，以及其他有關(guān)地質(zhì)和地貌的研究等。由高級(jí)到低

9、級(jí)，從整體到局部：分成四個(gè)等級(jí)，逐級(jí)控制，逐級(jí)加密一等水準(zhǔn)網(wǎng)：骨干，環(huán)線長 1000-1500km 二等水準(zhǔn)網(wǎng)：基礎(chǔ)，環(huán)線長 500-750km三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)：為地形測(cè)圖和工程建設(shè)服務(wù)?；疽?guī)定：前后視距差應(yīng)小于 1m,累積差應(yīng)小于 3m；相鄰測(cè)站上，奇站按“后前前后”觀測(cè)，偶站按“前后后前”觀測(cè)同一測(cè)段的水準(zhǔn)路線上測(cè)站數(shù)目應(yīng)為偶數(shù)；5精品 料推薦每一測(cè)段都要往、返測(cè)一測(cè)段的往返測(cè)應(yīng)在不同氣象條件下進(jìn)行3.2 通過坐標(biāo)放樣建立平面控制面控制網(wǎng)是建筑物定位的基本依據(jù)，其原則是整體控制局部，高精度控制低精度。使用全站儀的坐標(biāo)放樣功能可準(zhǔn)確、方便地測(cè)設(shè)出整個(gè)建筑的平面控制網(wǎng)，并進(jìn)而加密成建筑方格網(wǎng)（

10、圖4）。其具體方法如下：圖4坐標(biāo)放樣測(cè)量示意圖（1）根據(jù)施工圖紙，計(jì)算出各控制點(diǎn)及其它待放樣點(diǎn)的坐標(biāo)。（2）選取兩城市控制網(wǎng)點(diǎn) nl 、n2，其坐標(biāo)己知。把 n2點(diǎn)作為測(cè)站點(diǎn)， nl 點(diǎn)作為后視點(diǎn)。把全站儀架在 n2點(diǎn)上，把一臺(tái)棱鏡架在后視點(diǎn) n1，另一臺(tái)帶有測(cè)桿的棱鏡由另一名測(cè)量人員來放置，其放置的具體位置聽從儀器操作人員的指揮。（3）對(duì)全站儀進(jìn)行對(duì)中和整平，設(shè)置好儀器參數(shù)。（4）進(jìn)入坐標(biāo)放樣模式，輸入測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)、儀器高、目標(biāo)高。（ 5）進(jìn)入方位角的設(shè)置狀態(tài)， 輸入后視點(diǎn)的坐標(biāo)。 精確照準(zhǔn)后視點(diǎn)棱鏡中心，6精品 料推薦儀器根據(jù)測(cè)站點(diǎn)和后視點(diǎn)坐標(biāo)，將自動(dòng)完成后視點(diǎn)方位角的設(shè)備。（6）再次進(jìn)入

11、坐標(biāo)放樣模式，輸入待放樣點(diǎn)的坐標(biāo)。（7）旋轉(zhuǎn)儀器的照準(zhǔn)部，使所顯示的水平角讀數(shù)為零。此時(shí)，照準(zhǔn)部所照準(zhǔn)的方向即為待測(cè)點(diǎn)的方向。儀器操作人員可指揮持棱鏡的操作人員按此方向移動(dòng)棱鏡。照準(zhǔn)帶測(cè)桿的棱鏡（待放樣點(diǎn)附近） ，通過對(duì)照準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量，儀器顯示出預(yù)先輸入的待放樣值與實(shí)測(cè)值之差，即顯示值=實(shí)測(cè)值 - 放樣值。（8）根據(jù)顯示值，指揮持棱鏡的測(cè)量人員，沿照準(zhǔn)方向移動(dòng)帶測(cè)桿的棱鏡，直到觀測(cè)屏幕上的顯示值在誤差范圍之內(nèi)。（ 9）在測(cè)桿指示的位置埋上刻有“十”字絲的螺栓， 用水泥砂漿將螺栓固定。傳統(tǒng)的放樣工作使用經(jīng)緯儀、鋼尺、線墜等儀器，通過經(jīng)緯儀撥角度、定方向以及鋼尺量具來進(jìn)行。這種方式工作量大、誤差大、

12、易出錯(cuò)。特別是在施工前期基礎(chǔ)的定位階段，還容易受地形條件的限制，對(duì)各獨(dú)立柱基的開線定位使用全站儀，實(shí)是方便快捷準(zhǔn)確，減小由于場地的高低不平，坑坑洼洼的地形，以往的人為拉尺定位從而產(chǎn)生的誤差。在結(jié)構(gòu)施工中，用全站儀對(duì)各柱、剪力墻等位置進(jìn)行開線定位，方便快捷，并能減少誤差；總之利用全站儀的坐標(biāo)放樣功能可有效地克服傳統(tǒng)放樣工作中的弊端，在測(cè)量過程中大大減少設(shè)站次數(shù)，可直接進(jìn)行放樣并省去現(xiàn)場的記錄工作。3.3 通過三角高程測(cè)距進(jìn)行高程控制高程測(cè)量在整個(gè)測(cè)量工作中所占的工作量很大，同時(shí)也是測(cè)量工作的重要組成部分。利用全站儀的距離測(cè)量模式就可精確地進(jìn)行高程控制。具體方法如下：（1）將全站儀架在水準(zhǔn)點(diǎn)bm1

13、附近。（ 2）將兩根裝有棱鏡的測(cè)桿，一根立在bmi點(diǎn)上，另一根立在需測(cè)標(biāo)高的點(diǎn)上。（3）將全站儀對(duì)中、整平，進(jìn)入距離測(cè)量模式，分別測(cè)出儀器至bm1點(diǎn)的平7精品 料推薦距、斜距和高差 h1及儀器至所求點(diǎn)的平距、斜距和高差h2。（4）若測(cè)桿 1與側(cè)桿 2的高度一致，則所求點(diǎn)a 的計(jì)算式為：ha=bmi（高程） +h2-hl如果儀器至測(cè)桿 1測(cè)得為負(fù)高差，則 h1前變符號(hào)為“ +”。兩測(cè)桿高度不一致時(shí)，如測(cè)桿 2大于測(cè)桿 1一個(gè)差值，則兩桿的高差減去這一差值；否則相加。（ 5）通過架設(shè)的水準(zhǔn)儀， 可把 a 點(diǎn)的標(biāo)高引測(cè)到樓面上的其它位置（見圖 5）。圖5高程測(cè)量示意圖傳統(tǒng)的高程控制方法的缺點(diǎn)是工作量大，容易引起誤差。通過全站儀三角高程測(cè)距法進(jìn)行標(biāo)高控制，對(duì)施工作業(yè)干擾少、工作量小，引測(cè)速度快。3.4 進(jìn)行邊坡及附近建筑物的偏移和沉降觀測(cè)大型工程的邊坡支護(hù)難度大，安全系數(shù)要求高。因此，對(duì)其進(jìn)行定期限監(jiān)測(cè)也是測(cè)量工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。其方法是：首先沿基坑四