现代智能化全站仪在工程测量中的应用
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现代智能化全站仪在工程测量中的应用
发表时间:2019-06-24T14:41:40.170Z 来源:《建筑细部》2018年第25期作者:郭小飞
[导读] 建筑行业作为国民经济建设的重要部分,对促进社会发展有积极作用。全站仪作为建筑测量最重要的机械设备之一,如今已逐渐进入智能化的发展中。
武汉江韵勘测工程集团有限公司 430052
摘要: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。全站仪作为现代建筑工程测量的主要工具,其智能化的高科技能力对高效完成测量任务、降低测量误差、提升测量效果都有着积极意义,在工程测量中得到了广泛使用。分析全站仪的具体优势,从智能化和自动化的角度丰富了全站仪的各项功能,并对全站仪的具体应用和使用步骤等问题进行了阐述,最后提出了使用中遇到的问题和反思,希望可以在一定程度上提高全站仪的测量效率,满足建筑工程测量的基本要求。
关键词:全站仪;建筑工程;测量;应用
引言
建筑行业作为国民经济建设的重要部分,对促进社会发展有积极作用。全站仪作为建筑测量最重要的机械设备之一,如今已逐渐进入智能化的发展中。作为现代科技的产物,全站仪可以实现远距离测量,同时利用计算机信息技术完成数据的整理、分析和存储,是具备综合性和实用性的设备。全站仪属于测量仪器类别,对提高测量精确度、实现测量工作的标准化发展、降低测量难度有很大作用。现代建筑生产十分重视全站仪的应用,希望通过高效、精确的测量,为工程建设提供科学数据,提高生产建设的可靠性。从技术层面来看,全站仪主要由光电测距仪、电子经纬仪和微型计算机组合而成,它可以实现自动化的测距、测角、记录和计算,并保证相当高的精度和准确性,是测绘工作的主要参与者,在测绘测量中得到了广泛使用,备受青睐。如何发挥全站仪的优势,凸显其独一无二的特点,解决工程测量中的问题,并积极应用到测量工作中,成为测量人员需要积极思考和讨论的课题。
1全站仪概述
全站仪,全名为全站型电子速测仪,是集光、机、电为一体的高度自动化的工程测量仪器,广泛应用于建筑、水利、交通等各种工程的精密测量或建筑物、地表形变的变形监测等作业领域。全站仪具有自动测角、自动测距、自动计算、图形显示和数据存储、无线传输等多项功能。近几年,全站仪在具备常用的基本测量模式(角度测量、距离测量、坐标测量)之外,还具有包括对边测量、悬高测量、偏心测量、面积计算等各种测量内置程序,功能相当丰富。全站仪在测量放样中有着极为强大的优势,其在可编程计算器、pc等相关辅助工具的协助下能够在工程测量实践中发挥出非凡价值。
2全站仪的特点与优势
2.1全站仪的基本特点
从使用功能来说,全站仪是一种测量设备,与其它人工测量设备不同的是,全站仪具备智能化和自动化的优势,并且融入了信息科技和互联网技术。在测量工作中,全站仪可以实现自动检测、修正、数据传输和保存等功能。网络技术使得全站仪具备开放性与全面性,它可以对数据进行自动比对和校准,其软件功能也能实现数据的更新,且软件功能也得到了创新与完善。现代智能化全站仪利用计算机技术,测量数据通过网络通信传递到计算机服务端,保证数据的及时、准确存储。另外,全站仪还与测绘软件配合,实现了遥控操作,真正达到了解放人力、提高测量效率的目标。
2.2全站仪的主要优势
智能化时代的到来,使得全站仪的发展也积极适应现代社会的需求。为何现代全站仪可以得到广泛应用,重要原因还在于全站仪具备的独一无二的优势。首先,全站仪拥有强大的功能,能做到高精度操作和数据收集。与其他测量仪器相比,全站仪可以做到误差校准。我们常用的水准仪和经纬仪在测量时存在一些误差,例如水平角指标差等,但全站仪可以彻底消除这种误差,大大提高了测量精度。此外,全站仪在智能化技术的辅助下,安装了电子测距系统,实现了自动化电子测距。这一技术的出现,真正地解脱了测量工作者的双手,尤其是在恶劣的测量环境下,或者一些人力无法到达的环境下,电子测距可以实现自动操作,并减少误差;现代全站仪操作较为简单,首先它是双向显示屏,并且水平制动以及垂直制动是设置在同一侧的,操作人员只需要一只手就可以开始工作,在观察显示屏的各项数据、做出放样点的距离以及方位角的计算等方面,有效地减少了误差。根据全站仪的电气构成来看,它属于微电设备,能够计算方位角等各项数据。无论是测量的精准度还是速度都是其他设备无法比拟的。
3全站仪的操作步骤
全站仪的操作十分简单,基本属于全自动化操作,工作人员只需要安装设备、开关机和观察即可。
3.1测前准备
调整设备结构,安装电池;设备基础设置,保持水平;根据测量环境和需求设置参数,监测测量功能是否正常,各零部件使用是否正常,是否正常开机。
3.2观测步骤
瞄准需要测量的物体;观察测量数据,根据需求操作全站仪;记录所测得的数据。测量结束后关机,原封不动地运走设备。
4全站仪的应用方法
现代全站仪功能强大,可以同时测量相关环境的距离、角度、高差,并整理测量地点的三维坐标,方便数据整合;在野外测量时,还可以连接计算机、绘图仪等设备,或者使用电子测距软件,最后实现自动化构图。其操作简单,适用范围广,已经在工程测量中得到了广泛应用。
4.1全站仪测量方法
1)以计算机为主体设备,通常是使用便携式计算机,将其作为连接全站仪的电子设备,同时连接通信线实现与全站仪测量信息的交互存储,达到数据记录和分析整理的目的。利用计算机设备,可以提高测量数据的准确性,而简单轻便的操作方式,对于复杂地形、无法大
规模测量的地区来说有实践意义。最后通过计算机绘制测量图,做到系统化操作,节省了大量的人力和物力。
2)全站仪内存法。对所有测量得到的数据进行编码,利用全站仪内置的存储系统记录数据。这种方法一般是在无其他设备支持的条件下进行,例如一些小规模测量工作,优点是灵活性强、便于操作。
3)电子手薄法。使用蓝牙连接电子设备和全站仪,通过电脑设备中的软件功能实现数据存储,并对现场测量数据开展全面分析,实时监控。随着计算机技术的不断发展,现代全站仪大多结合了计算机和网络技术。在未来,全站仪的应用也离不开计算机和网络。
4.2数字化测量过程
1)工程测量一般在户外开展,很多时候还要进行野外采集。野外采集可以使用解算法,对待测量地区进行碎部点的数据采集,计算机记录用x、y、h表示三维坐标,重点记录测量所得到的参数、水平和垂直的角度等各测量点的信息,并注意数据记录的全面性,一边采集,一边还要绘制测量草图,方便采集工作完成后数据和图谱报告的生成。现代全站仪安装的软件是多样化的,不同的工程队可能安装了不同的软件。为了保证参数的可靠性,在采集过程中,全站仪所安装的软件都要具备图形处理和数据记录的功能。数据采集完成后,注意保存和传输,一般使用蓝牙连接和传递。
2)数据的处理。数据的处理主要包含了数据转换和计算,首先对采集到的数据进行整理,检查数据是否存在误差和遗漏。在开展数据计算时,注意数据计算主要针对的是地形地貌,还要以平面图和绘制等高线的方式,建立图形文件,详细描述数据处理结果。
5在工程测量中的应用
5.1多余测量
开展测量工作时,为了提高测量精度、减少或消除误差,就要进行多余测量,通常包括以下两个方面:①高差测量和边长测量。这种方法经常应用在放点、放线工作上,另外在测定点位的三维坐标时也会使用到。在操作上,需要变动棱镜的高度,通过观测并计算棱镜变动前后的高差、垂直角、斜距等参数,进行检核。②水平角测量。联测高等级控制点的方向时,为了确保精准度,还要对控制点的左角、右角进行观测,从而完成检核。另外,测量水平角时,如果条件允许,最少以两个高等级控制点为标准进行检核。
5.2碎部点测量
测量碎部点的三维坐标,需要在控制点上建立测站,然后以此为基础向另一个控制点传递,从而测定出待测点的坐标。对于测量工作而言,碎部点的测量很重要也很常见,因为受到地形图或工程特点的影响。碎部点测量的全过程都需要使用全站仪和计算机,计算机作为辅助,承担着数据传输和保存的重要功能,全站仪的智能化可以帮助我们快速得到测量数据,最后绘制图形报告。但是户外测量受环境及其他因素的影响很大,为了保证测量数据的准确性,首先要固定全站仪的位置,确定其测量方位,并使其固定,才能在其他设备的配合下顺利开展工作,保证测量的精度。
5.3添加图根点、测站点测量
工作中,如果等级测量控制点不够,就要添加图根点或测站点,相关操作的要求有明确的规范,包括边长限制、发展级别、测量方法等。在实践中,通常使用极坐标法,因为这种方法具有限制少、精度高、计算简单、布点灵活、工作量小的优点。该方法操作是在控制点上建立测站,通过测量和待定点之间的角度和距离、来推算出待定点的坐标。主要测量的要素有角度和边长,根据测定的水平角、垂直角、仪器高、棱镜高、斜距等参数,来计算出待定点的三维坐标。
6实例分析全站仪在建筑工程测绘中的应用
6.1工程概况
某工程竣工后,根据建设方要求,需要建筑主体表面安装7个大型宣传汉字,每个汉字为正方形,平面尺寸为9m2。垂直高度要求:字体的底部距离地面为建筑主体高度的0.618倍,即为建筑物的黄金分割线位置。
6.2测量定位原理
6.2.1悬高测量原理
悬高测量,就是测定空中某点距地面的垂直高度,空中待测点无需设置棱镜等照准标志的一种技术。全站仪进行悬高测量的工作原理如图1所示。首先把反射棱镜(反射片)设立在欲测目标点B的正下方(天底)B′点(即过目标点B的铅垂线与地面的交点),输入照准棱镜高v,精确至毫米;然后照准反射棱镜开始进行距离测量,屏幕上显示的距离不再变化为止。转动望远镜照准待测目标点B,屏幕便能实时显示出目标点B至地面的垂直高度H。显示的目标高度H,由各类全站仪自身内存的计算程序按下式计算而得到:H=S×cosα1×tanα2-S×sinα1+V式中:V为棱镜到地面的垂直高度,S为全站仪中心至反射棱镜中心的斜距;α1和α2分别为反射棱镜和目标点投影于水平面的竖直角,α2过大会影响悬高测量的精度。