浅析全站仪在公路工程施工测量中的应用

浅析全站仪在公路工程施工测量中的应用

李小龙

中交二公局三公司，陕西西安 416013

摘要：利用全站仪进行公路施工测量，操作简单、方便、灵活。而且受地形条件限制少、精度高。同时业内计算资料少，需要配备人员少、效率高。因此利用全站仪进行公路施工测量，节约了大量的人力、物力，优化了放样测量方法和操作步骤，是目前公路施测量行之有效的好途径工程施工中采用全站仪这类先进的测量仪器，使测量工作变得轻松，不再像以往使用传统仪器那样，需要在测量前后处理大量的数据，但测量工作是工程施工的前提，测量工作的成功与否直接决定和影响着整个工程施工的成败。

关键词：全站仪；公路工程；施工测量

中图分类号：U412.2 文献标识码：A文章编号：1671-5780（2015）10-0201-02

1 应用全站仪中间法测量的优越性

1.1与用水准仪测量相比较的优点

1.1.1速度快

用全站仪测量一测站就能达到几百米，而水准仪最远一

测站最长100 多米，最短有时只有几米，往往用全站仪测一

测站就得用水准仪测十几站，因此用全站仪测比水准仪能节

省很多时间1.1.2两水准点间测段距离短。

用全站仪测量的测段距离基本为两水准点间的边长，而

用水准仪的测段距离一般为2点边长的1.5～2倍。

1.1.3受仪器、人为因素误差影响小

由于用全站仪测量时前后视采用对中杆三角架，不存在

扶水准尺过程中人为因素影响，且在转点时对中杆可以直接

插紧地面，观测过程中的沉降量远比尺垫沉降量小得多；在测量过程中，读数的数据由仪器显示，减少了水准仪的人为估读误差。

1.1.4外业、内业计算工作量小

用全站仪测量，只需记录前后视距边长及高差，记数少，记录简单清晰；而用水准仪得记录黑红面的上下中丝读数，且记录及计算复核过程很繁琐。用全站仪测量的内业整理、平差计算简单，不容易出错。

1.2与传统的三角高程测量相比较优点

由于传统的三角测量在进行单向观测时，受到大气垂直折光差及地球弯曲差的影响，必须进行两差改正，且k值很难测定；而采用中间法测量，虽然也受到两差改正系数的影响，但因为全站仪是置于两棱镜中间，两边距离大致相等，且在同一时间段、同一环境下观测时两边的两差改正系数也大致一样，由两差改正公式：c×S2，其中c=（1-k）/（2R），可以看出：两边的两差改正数也大致相等，差值很小，可以忽略不计。因此在观测高差计算公式中可以不考虑两差改正。虽然三角高程测量对向观测也可以消除两差改正的影响，但是要做到同时观测，至少需要2套仪器、照准设备及通信设备等。如果不能做到同时进行则应选在大气稳定的条件下进行观测。这样终究没有中间测量法方便、简单。

2全站仪工作原理

全站仪工作原理框图见图1。

图1 全站仪工作原理图

全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角仪器，与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。

全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘（或编码盘）和读数传感器进行角度测量的。根据测角精度可分为0。5″，1″，2″，3″，5″，10″等几个等级。

3公路工程测量施工中全站仪的应用

3.1距离测量

在测站点安置好仪器后，如果是测量控制点或放样精度要求高的点，需要精确对中棱镜。如果普通的地形碎步点可以降低要求。3公里距离远，需要使用三个一组的棱镜并使用觇牌，进行多个测回的观测。更远的就要建立三角钢架觇标采用三角锁控制。照准目标棱镜时，则可直接测出平距和斜距，观测者还可以根据测量的需要，选择精测、粗测、跟踪测的不同模式。

3.2角度测量

角度测量可以用于水平角和竖直角的测量，在测站点安置好仪器，分别照准目标A、B后，自动测出水平角和竖直角。水平角提供了左角（逆时针）和右角（顺时针）的切换以及方向归零、任意角度输入的置盘锁定设置；竖直角的测量提供了垂直角和坡度百分比两种模式，可根据测量需要随时进行切换。当用于精度较高的要求时，可用测回法测。

3.3坐标测量

在输入测站点和后视点的坐标并完成后视定向，然后进入坐标测量程序，照准目标棱镜后，直接测出目标点的坐标，也可利用后方交会法（最小二乘法），就是在未知测站点上

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很多中小型污水处理厂之所以运营成本高，很大的一部分原因是因为使用的是旧式的老水泵，这种老式水泵能耗大，效率低，用新式节能水泵代替老式水泵，对于成本的降低，效果是明显的。现在的新型水泵不仅在效率上胜过以前的老式水泵，同时更省电，而且新式节能水泵在后期的维护管理费用上也很少，采用新式节能水泵，对于中小型污水处理厂而言是长期的选择。

3.1.3 水泵其他的节能方法

很多污水处理厂误认为多台水泵会减少成本，这是错误的观念，在污水处理上，有很多不明确的客观因素存在，要根据不同的情况来应对。对已一定量的污水，可以采用一台水泵，也可以采用多台水泵共同工作来处理，这两种情况下，两台共同工作可能成本高一点，但节约时间，几台小型功率的水泵有时候更适合中小型污水处理厂。在污水处理厂运行的过程中，另外当水泵的扬程比较小的时候，这时候开启水泵也能有效的节能。在设计上为了达到节能的效果，通常会采用大泵与小泵相结合的方式。

3.2 曝气系统节能

3.2.1 使用微孔曝气器

如果想提高氧的使用，通常有几种方法，把气泡的比表面积增大；让气泡在池内出现的时间更长。一般情况下，采用的增大小泡比表面积的方法。据相关资料显示，采用微孔曝气器会比普通的曝气器重更具有效率。

3.2.2 合理的布置曝气器

目前，在一些技术落后的污水处理厂，仍然采用的是把曝气器安装在水底，但根据最新的研究发现，传统的曝气器布置方法不够科学，传统的安装方法并不能使池中的氧气分散均匀，传统的布置方法有可能导致氧在不同时段的浓度不同，这种情况往往就会使资源极大的浪费，这是不可能达到节能降耗的目的的，因此合理的安装曝气器的位置是节能降耗的重要手段之一。研究发现，最合理的位置在池子进水口得地方多布置，出口的地方呈减少分布。在需要大量氧气的地方增加氧气的浓度，让池内的细菌快速的繁殖从而达到污水的快速净化，需要氧气少地方尽量的减少氧气的输入，这样的安排会更加的合理，相比传统的方法，效率会大大的提高，同时又达到了节能降耗的目的。

3.2.3 溶解氧量的控制

污水的水质情况并不是一成不变，因此不同情况下，需要的溶氧量会不同。当溶氧量很低的时候，不利于细菌的生长繁殖，细菌的净化能力下降，不能很好的处理掉出水中的有机物，因此这种既浪费了资源又没有达到净化的目的是要坚决避免的，为了解决这种情况，通常是充入的氧气略微的高于所需要的溶氧量，但是并不是充入的越多越好，一方面是因为造成了资源的浪费，另一方面是因为溶氧量的过高会使一些固体的沉降性能受到影响。所以溶氧量的合理控制是非常重要的，通常采用的是一种测定池内溶氧量的仪器来根据情况来适时控制溶氧量。

4 结语

中小型污水处理厂常因能耗太高，运行费用不足，而不能正常运行。上文通过探讨能够使中小型污水处理厂运营节能降耗途径的方法，从而大大的降低污水处理厂的运营成本，以实现污水处理厂节能减排的功能。

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架好仪器后，通过观测两个或两个以上的已知点，来求得测站点坐标的方法。在需要测距时，至少需要观测两个已知点，不需要测距（只用测角）进行后方交会时，则至少需要观测三个已知点，一般观测的已知点越多，测量精度就会越高。

3.4高差、高程测量

通过已知测站点和后视目标点的高程，设置仪器高度和目标点的棱镜高度，来测出已知点与未知点之间的高差以及未知点的高程。如随意设站，当然要整平好。如果不需要平面位置，连后视对准也不需要了。看任意一个已知高程的点，比如点A，它的高程为3.00米（这时你没有输入仪高和棱镜高，可能仪器上有之前的仪高输入和棱镜高，先不要管仪高，棱镜高在棱镜杆上有尺度，可以直接读取，输入棱镜高；也可以不修改棱镜高，但后面就不能随意拔长棱镜杆），好了，对准A点上的棱镜中心，测量，会显示一个不准确的坐标和高程，坐标不要去管它，因为不需要平面位置。这时显示的A点的高程为一不准确值，比如为4.05米，也可能为其他值，总之，用这个值减去A点实际高程，比如4.05-3.00=1.05米，好了，现在把测站的高程，也就是Z值减去1.05米，重新输入。对准A点上的棱镜中心，测量，这时显示的就是A点的准确高程3.00米。再测任意其他点，测出的就是较为准确的高程。这个误差就是仪器的水准测量误差了，还减少了钢尺量测仪高的误差。

3.5放样

在控制点上摆设仪器，对中整平。设置测站参数，输入测站坐标，仪器高。望远镜瞄准后视方向。设置后视参数，输入后视坐标，完成后视后，可直接测量一下后视点坐标，作为校核。在菜单中（多数仪器在主菜单）选择放样功能，输入放样点的坐标，确认后仪器会显示距离及角度参数。按显示屏提示转动望远镜，当水平角偏差为0时固定。指示跑棱镜者走到视线方向，按仪器给出的距离，估计他应该去到的位置。测量一次。仪器会显示距离的差值，一般负数表示往仪器方向移动，正数则往相反方向移动，再测量一次。重复这个步骤，知道距离差值符合要求为止。这就是要放样的点了，施测一下坐标，记录。在完成定向以后，连续观测多个可构成闭合多边形的点数，或直接手工输入若干点，则仪器可直接算出多边形的面积。此外，全站仪还有强大的内部存储功能，能够灵活地进行文件数据的采集、存储、记录、查找、删除等，也可实现与电子手薄、计算机、打印机进行数据传输、软件处理以及打印等方面的工作。掌握了全站仪的以上功能，在公路测量应用中就会操作自如，得心应手。

4结论

据目前建筑市场的发展趋势，全站仪在工程施工中日渐普及，了解全站仪的特点和应用知识，对工程施工测量工作有很大的影响及意义。在施工中，全站仪的使用仅限于几项常用的功能，不能发挥出全部性能。本文对全站仪中间法测量的优越性进行阐述、对全站仪工作原理分析，浅析了公路工程测量施工中全站仪的应用，并充分发挥全站仪在工程施工测量中的作用有一定帮助。

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