关于全站仪的测量外业与内业计算.docx

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关于全站仪的测量外业与内业计算

全站仪使用方法

在这个日新月异的社会里，有许多的东西在被取代。

在老前辈的时候用作测量放线的是经纬仪，而经纬仪受地形的影响，地势变化大的地方用经纬放线很不方便。

因此在经纬仪的基础上聪明的人又发明了全站仪，它使前线的施工放线工作变的简单、快捷化。

而且无累积误差，是现施工放线中最常用的方法。

现西北项目部用的是拓普康GTS-332N电子全站仪，下面就以此型号的全站仪作一下简单的介绍。

仪器的各部分名称见说明书第10、11页。

先来介绍一下仪器的安置（仪器的整平与对中）

1、安置三脚架：

先将三脚架打开，伸到适当高度，拧紧三个固定螺旋。

2、将仪器安置到三脚架上：

将仪器小心地置到三脚架上，拧紧中心连接螺旋。

3、仪器的对中（光学对中器）：

先用光学对中器粗略对中，具体方法如下：

光学对中器的中心距测站点较远，则应移动三脚架，其方法是将一脚架固定住，移动另外两个脚架将其对准测站点，在此当中可利用人的脚来帮忙找点，这样会提高效率。

对中后将另外两个脚架也踩实，尤其是在地面较软的情况下这项工作尤为重要。

4、利用脚架的升降将圆水准气泡居中。

5、再一次用光学对中器对测站点：

对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上。

轻轻松开中心螺旋至仪器可移动即可，将仪器轻轻移动至对中器对准测站点为止。

6、精确整平：

整平的目的是使仪器的竖轴居于铅垂位置，从而使水平度盘水平。

整平时，先转动照准部平行于任意两个脚螺旋的连线，使两个脚螺旋作相对（或相反）转动，左手大拇指的运动方向即为气泡移动方向。

当气泡居中后，再将照准部平转90°，旋转另一个脚螺旋使气泡居中。

这一工作需反复多次，直至气泡在任何位置都居中为止。

（部分分仪器也可用电子气泡调平）

7、仪器的照准：

首先转动目镜使十字丝清晰，然后旋转照准部，使望远镜筒上的瞄准器照准目标，拧紧水平制动螺旋和竖直制动螺旋;再转动望远镜物镜调焦筒，使目标成像清晰；最后旋转水平和竖直微动螺旋，使十字丝精确照准目标，仔细消除视差。

全站仪各键功能简介：

POWER键为电源开键;星键用于如下项目的设置或显示：

（1）显示屏对比度

（2）十字丝照明（3）背景光（4）倾斜改正（5）设置音响模式;ANG角度测量模式MENU菜单键ESC退出键ENT确认键F1-F4为软键（功能键）对应于显示的软键功能信息。

利用全站仪测角的方法：

在将仪器对中整平的情况下开机，屏幕显示为测角模式V为竖直角HR为水平角，如需测角可直接读数。

置盘：

确认处于角度测量模式

（1）照准目标

（2）按[F3]（置盘）键（3）通过键盘输入所要求的角度如70°04′30″则应输入70.0430即在度后加.然后输入分和秒。

置零：

确认处于角度测量模式

（1）照准目标

（2）按[F1]（置零）键根据屏幕显示显示提示按确认键即将水平度盘置零。

利用全站仪测距：

距离测量（连续测量）：

（1）确认处于测角模式

（2）按下测距键（MENU键下方），距离测量开始，显示测量的距离（HD为平距，VD为高差，SD为斜距）再次按测距键，显示变为水平角（HR），垂直角（V）和斜距（SD）。

距离放样：

该功能可显示出测量的距离与输入的放样距离之差（测量距离-放样距离=显示值）放样时可选择平距（HD），高差（VD）和斜距（SD）中的任意一种放样模式。

（1）在距离测量模式下按[F4]（）键，进入第2页功能

（2）按[F2]（放样）键，显示出上次设置的数据（3）通过按[F1]-[F3]键选择测量模式例：

水平距离（4）输入放样距离（5）照准目标（棱镜）测量开始。

显示出测量距离与放样距离之差（6）移动目标棱镜，直至距离差等于0m为止。

对边测量：

测量除支镜点外另两个目标棱镜间的水平距离，斜距，高差和水平角。

（如下图）

棱镜点A

dHD

dVD

支镜点DSD

棱镜点B

（1）按[MENU]键，再按F4（）键进入第2页菜单

（2）按F1键（3）按[F2]对边测量键（4）按F1或F2键，选择是否使用坐标文件[例：

不使用坐标文件]（5）按[F1]或[F2]键，选择是否使用坐标格网因子[例：

F2不使用坐标格网因子（6）按[F1]键（7）照准棱镜A，按F1（测量）键显示仪器到棱镜A的平距（HD）（8）测量完毕，棱镜位置即被确定（9）照准棱镜B，按[F1]（测量）键显示仪器到棱镜B的平距（HD）（10）测量完毕显示棱镜A与B之间的平距dHD和高差Dvd。

加热器开/关：

屏幕加热器可以设置为开或是关。

当气温低于0℃时，仪器内装的加热器就自动工作，以保持显示屏正常显示：

（1）先按[MENU]键，再按[F4]（P）键两次进入第3页菜单

（2）按[F1]键（3）按[F4]键（4）按[F3]键显示先前设置状态（5）按[F1]（开）键或[F2]（关）键，再按[F4]（回车键）。

用坐标法放样：

1、设置测站点（本例采用的是直接输入坐标数据）

（1）按[MENU]键按[F2]进入放样模式由放样菜单按[F1]（测站点输入）键，

（2）按[F3]（坐标）键，进入坐标输入模式，即显示原有数据，光标箭头就会在N坐标上闪动，按[F1]输入键输入X坐标，输入完毕后按[F4]（ENT回车键）然后，光标箭头就会在E标上闪动按[F1]输入键输入y标，输入完毕后按[F4]（ENT回车键）根据屏幕提示输入。

（按[F4]，直至回到放样模式。

然后按[F2]（后视点输入）进入坐标输入模式，即显示原有数据，光标箭头就会在N坐标上闪动，按[F1]输入键输入X坐标，输入完毕后按[F4]（ENT回车键）然后，光标箭头就会在E标上闪动按[F1]输入键输入y标，输入完毕后按[F4]（ENT回车键）根据屏幕提示输入。

仪器会自动配成这两点间的方位角屏幕显示H（B）=00°00′00″>照准?

[是][否],精确照准后视棱镜按[F3]（[是]）键,仪器将自动回到放样的初始菜单.按[F3]（放样点输入）按以上输入测站和后视坐标的方法输入放样点坐标一直按[F4]键按[F1]键HR实际测量的水平角dHR:

对准放样点仪器应转动的水平角=实际水平角-计算的水平角当dHD=0°00′00″时即表明放样方向正确.固定好仪器的水平置动.指挥前视（棱镜）左右移动直至移到仪器十字丝方向,照准棱镜按[F1]（距离）键HD:

实测的水平距离dHD:

对准放样点尚差的水平距离=实测平距-计算平距,按[F1]（模式）键进行精测.重复以上工作直至方向与距离都达到要求方可定点。

以上介绍的是仪器的外业操作，下面来介绍一下测量的一些内业计算：

曲线要素的计算：

圆曲线：

T＝Rtgα/2

L=Rαπ/180（π:

圆周率）

E0=R（secα/2-1）secα/2=1/cosα/2

偏角δ=k*90/（R*π）

带缓和曲线的圆曲线:

T=m+（R+P）*tgα/2β0=L0/2*R*180/π

L=2L0+（R*（α-2*β0）π/180）δ0=1/3β0

E0=（R+P）*secα/2-RP=L0/24*R

q=2T-Lm=LO/2-L03

坐标正反算公式：

△x=dcosα△y=dcosα

d=√△x2+△y2tanα=△y/△x

缓和曲线中桩坐标计算公式:

（附曲线要素图）

直线段:

XZH=Xb+S*COSαYZH=Yb+S*SINα

第一缓和曲线段：

X=XZH+（L-L5/（40*R2*Ls2））COSA0+L3/（6*RLs）*COS（A0+90）

Y=YZH+（L-L5/（40*R2*Ls2））SINA0+L3/（6*RLs）*SIN（A0+90）

圆曲线段：

XHY=XZH+（L-L3/（40*R2）+L5/120*R4）*COS（A0+β0）+（L2/（2*R）-L4/24R3+L6/720*R5）*COS（A0+β0+90）

YHY=YZH+（L-L3/（40*R2）+L5/120*R4）*SIN（A0+β0）+（L2/（2*R）-L4/24R3+L6/720*R5）*SIN（A0+β0+90）

第二缓和曲线段：

X=XZH+（L-L5/（40*R2*Ls2））COS（A0+△+180）+L3/（6*RLs）*COS（A0+△+180-90）

Y=YZH+（L-L5/（40*R2Ls2））*SIN（A0+△+180）+L3/（6*RLs）*SIN（A0+△+180-90）

备注：

L为曲线长Ls为缓和曲线长R为半径

A0为方位角

（1）A0+△为下一直线坐标方位角此处A0+△+180是取、反方位角的意思，此公式实际上和第一缓和曲线段公式本质上相同

（2）此处-90是因为曲线偏的方向已改变，注意与第一条缓和曲线不同之处.

当p点在缓和曲线上

βp=Lp2/（2*R*L0）*180/π

当p点在圆曲线上

βp=β0+（Lp-L0）/R*π/180=（（2Lp-L0）/2*R）*180/π

例：

（如S8标段曲线要素表[76曲线]）查曲线要素表得曲线的半径R=2000，缓和曲线长L0（LS）=90，

切线长T=451.322,转向角α=22°57′57″

JD75的坐标（4861181.853,27570748.137）

JD76的坐标（4860784.363,27569733.445）,

JD77的坐标（4860835.302,27567879.632）

ZH点桩号DK190+399.568HY点桩号DK190+489.568

β0=L/2R*180/π=（90/2*2000）*180/3.1415926=1°17′21″

tgA0=（（YJD76-YJD75）/（XJD76-XJD75））

=（（570748.137-569733.445）/（4861181.853-4860784.363））

=2.552748497A0=68°36′29″

XZH=T*COS（A0）+XJD76

=451.322*COS（68°36′29″）+XJD76

=4860948.981

YZH=T*SIN（A0）+YJD76

=451.322*SIN（68°36′29″）+YJD76

=570153.674

第一缓和曲线段:

（DK190+399.568～DK190+489.568）

XHY=XZH+（L-L5/（40*R2*Ls2））COSA0+L3/（6*RLs）*COS（A0+90）

=4860948.981+（90-905/（40*20002*902））COS（248°36′29″）+903/（6*2000*90）*COS（248°36′29″+90）

=4860916.784

YHY=YZH+（L-L5/（40*R2*Ls2））SINA0+L3/（6*RLs）*SIN（A0+90）

=570153.674+（90-905/（40*20002*902））SIN（248°36′29″）+903/（6*2000*90）*SIN（248°36′29″+90）

=570069.632

备注:

引入正反方位角相差180度,

68°36′29″为JD76～JD75的方位角,JD75～JD76才是我们线路前进方向的方位角,故在后面的计算中采用（68°36′29″+180）,L=（489.45-399.45）=90（即为要计算桩号减ZH点号[曲线长]DK190+399.45～DK190+489.45间的任一桩号都可用此公式计算,）

圆曲线段：

（DK190+489.568～DK191+201.23）例（DK190+600）

X=XHY+（L-L3/（40*R2）+L5/120*R4）*COS（A0+β0）+（L2/（2*R）-L4/24R3+L6/720*R5）*COS（A0+β0+90）

=4860916.784+（110.432-110.4323/（40*20002）+110.4325/120*20004）*COS（248°36′29″+1°17′21″）+（110.432/（2*2000）-110.4324/24*20003+110.556/720*20005）*COS（248°36′29″+1°17′21″+90）（注:

如是左转曲则为-β0-90）

=4860881.675

Y=YHY+（L-L3/（40*R2）+L5/120*R4）*SIN（A0+β0）+（L2/（2*R）-L4/24R3+L6/720*R5）*SIN（A0+β0+90）

=570069.632+（110.432-110.4323/（40*20002）+110.4325/120*20004）*SIN（248°36′29″+1°17′21″）+（110.432/（2*2000）-110.4324/24*20003+110.4326/720*20005）*SIN（248°36′29″+1°17′21″+90）（注:

如是左转曲则为-β0-90）

=569964.820

tgA0=（（YJD76-YJD75）/（XJD76-XJD75））

=（（569733.445-570748.137）/（4860784.363-4861181.853））

=2.552748497A0=68°36′29

第二缓和曲线段:

（DK191+201.23～DK191+291.230）例:

（DK191+260）

第二缓和曲线采用的方位角为:

A0+α（△）,

XHZ=T*COS（A0+α）+XJD76

=451.322*COS（248°36′29″+22°57′57″）+XJD76

=4860796.759

YZH=T*SIN（A0）+YJD76

=451.322*SIN（248°36′29″+22°57′57″）+YJD76

=569282.293

X=XZH+（L-L5/（40*R2*Ls2））COS（A0+△+180）+L3/（6*RLs）*COS（A0+△+180-90）

=4860796.759+（31.112-58.775/（40*20002*902））COS（248°36′29″+22°57′57″+180）+31.1123/（6*2000*90）*COS（248°36′29″+22°57′57″+180-90）

=4860795.932

Y=YZH+（L-L5/（40*R2*Ls2））SIN（A0+△+180）+L3/（6*RLs）*SIN（A0+△+180-90）

=569282.293+（31.112-58.775/（40*20002*902））SIN（248°36′29″+22°57′57″+180）+31.1123/（6*2000*90）*SIN（248°36′29″+22°57′57″+180-90）

=569313.394（注:

L=HZ点桩号-计算点桩号）

以上就为整条曲线的直线、缓和曲线、圆曲线的计算全过程，

在现场放线中曲线可采用全站仪输入坐标法放线也可用偏角法拨角度放样。

偏角的详细算法此处就不再多介绍。

直线段也可采用坐标法依次放样，也可用坐标法精确放出前后两点，然后支镜其一后视另一个点穿线测距。

下面以塔克尔达拉特大桥1号墩为例介绍一下桥墩放样的计算方式：

1号墩桩号为（DK191+072.2）按上叙方法算得坐标为:

（4860798.484,569501.239）1号墩外移值E为3cm.

βp=（（2Lp-L0）/2*R）*180/π注:

Lp=计算点桩号-ZH点桩号

=（（2*672.75-90）/2*2000）*180/3.1415926

=17°59′1″注:

E是在该点的切线方向上外移

切线方位角α0=248°36′29″+17°59′1″-90=176°35′30″X=D*COS（α0）+4860798.484

=0.03*COS（176°35′30″）+4860798.484

=4860798.454

Y=D*SIN（α0）+569501.239

=0.03*COS（176°35′30″）+569501.239

=569501.240

以上就为特大桥放样资料的计算内容,以此类推,则可将所有在曲线上的桥墩坐标计算出来.直线段则可用以上提供直线段公式进行计算.

以下提供整个特大桥各桥墩的中心坐标比对:

塔克尔达拉特大桥各桥墩中心坐标

点号

`里程

墩台坐标（X）

墩台坐标（Y）

精台台尾

DK191+030.11

4860801.400

27569543.227

精台台前

DK191+039.41

4860800.673

27569533.955

1号墩

DK191+072.20

4860798.453

27569501.240

2号墩

DK191+104.94

4860796.773

27569468.543

3号墩

DK191+137.63

4860795.627

27569435.823

4号墩

DK191+170.42

4860795.018

27569403.089

5号墩

DK191+203.16

4860794.942

2756370.343

6号墩

DK191+235.89

4860795.376

27569337.616

7号墩

DK191+268.60

4860796.138

27569304.914

8号墩

DK191+301.30

4860797.036

2756272.227

9号墩

DK191+334.00

4860797.934

2756239.539

10号墩

DK191+366.70

4860798.832

2756206.852

11号墩

DK191+399.40

4860799.730

27569174.164

12号墩

DK191+432.10

4860800.628

27569141.476

13号墩

DK191+464.80

4860801.526

27569108.789

14号墩

DK191+497.50

4860802.424

27569076.101

15号墩

DK191+530.20

4860803.323

27569043.413

16号墩

DK191+562.90

4860804.221

27569010.726

17号墩

DK191+595.6

4860805.119

27568978.038

霍台台前

DK191+628.35

4860806.018

27568945.300

霍台台尾

DK191+638.28

4860806.291

27568935.374

以上则为全部的内业计算，与外业操作。

如发现有误，请与作者联系。