摘要：全站儀是一種新型的數(shù)字化測(cè)量?jī)x器，本文電子技術(shù)論文論述了全站儀的功能和所具有的各種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，介紹了全站儀在數(shù)字化管道測(cè)量的具體應(yīng)用及測(cè)量方法。
　　關(guān)鍵詞：全站儀；數(shù)字化管道；測(cè)量
　　1、論文引言
　　隨著全站儀技術(shù)的快速發(fā)展,伴隨著國(guó)家重點(diǎn)工程川氣東送數(shù)字化管道的建設(shè)，我公司利用全站儀對(duì)數(shù)字化管道施工測(cè)量和各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集中發(fā)揮重要的作用，得到了成功的應(yīng)用。
　　2、全站儀測(cè)量的特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)
　　全站儀即全站型電子速測(cè)儀，是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，在站點(diǎn)安置一次儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，只要將各種固定參數(shù)預(yù)先置人儀器，然后照準(zhǔn)目標(biāo)上的反射鏡，啟動(dòng)儀器，就可以獲得水平角、水平距或目標(biāo)的X、Y、Z坐標(biāo)值，而且這些觀測(cè)值已經(jīng)過(guò)多項(xiàng)改正，并顯示在儀器的顯示屏上。目前工程中所使用的全站儀基本都具備以下主要特點(diǎn)：（l）采用同軸雙速制、微動(dòng)機(jī)構(gòu)，使照準(zhǔn)更加快捷、準(zhǔn)確。（2）控制面板具有人機(jī)對(duì)話功能，控制面板由鍵盤和顯示屏組成。（3）設(shè)有雙向傾斜補(bǔ)償器，可以自動(dòng)對(duì)水平和豎直方向進(jìn)行修正，以消除豎軸傾斜誤差的影響。（4）機(jī)內(nèi)設(shè)有測(cè)量應(yīng)用軟件，可以方便地進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、對(duì)邊測(cè)量、懸高測(cè)量、偏心測(cè)量、后方交會(huì)、放樣測(cè)量等工作，具有現(xiàn)代測(cè)量工作所需的所有功能。
　　3、全站儀在數(shù)字化管道測(cè)量中的應(yīng)用
　　3.1線路的主點(diǎn)測(cè)設(shè)。管道經(jīng)設(shè)計(jì)規(guī)范后，其起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、里程點(diǎn)及終點(diǎn)（統(tǒng)稱為線路主點(diǎn)）的設(shè)計(jì)位置均已標(biāo)注在平面圖上。定線的任務(wù)就是按給定的設(shè)計(jì)位置，將這些主點(diǎn)測(cè)設(shè)于實(shí)地，并用木樁進(jìn)行標(biāo)定，來(lái)指導(dǎo)管線施工，是數(shù)字化管道施工的重要步驟，其定線方法利用全站儀的坐標(biāo)放樣程序。全站儀坐標(biāo)放樣法，就是根據(jù)放樣點(diǎn)的坐標(biāo)定出點(diǎn)位的一種方法。儀器安置在測(cè)站點(diǎn)上，使儀器置于放樣模式，然后輸入測(cè)站點(diǎn)、后視點(diǎn)和放樣點(diǎn)的坐標(biāo)，一人持反光棱鏡立在放樣點(diǎn)附近，用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)棱鏡，按坐標(biāo)放樣功能鍵，全站儀顯示出棱鏡位置與放樣點(diǎn)的坐標(biāo)差。根據(jù)坐標(biāo)差值，移動(dòng)棱鏡位置，直到坐標(biāo)差值等于零時(shí)，此時(shí)，棱鏡位置即為放樣點(diǎn)的點(diǎn)位。
　　3.2利用全站儀建立施工測(cè)量控制網(wǎng)。由于數(shù)字化管道采集坐標(biāo)多，精度高，而長(zhǎng)輸管線長(zhǎng)，穿越障礙物也多，因此測(cè)設(shè)前，需在原有的設(shè)計(jì)控制點(diǎn)基礎(chǔ)上順管道方向布設(shè)導(dǎo)線（加密控制點(diǎn)），長(zhǎng)輸管線導(dǎo)線測(cè)量主要采用附合導(dǎo)線，即導(dǎo)線從一已知高級(jí)控制點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過(guò)若干導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)量，最后附合另一已知高級(jí)控制點(diǎn)，此種布設(shè)形式，且有檢核觀測(cè)成果的作用。導(dǎo)線點(diǎn)（控制點(diǎn)）選點(diǎn)應(yīng)選在交通方便、地勢(shì)較平坦、視野開闊處，并盡量靠近管道中線，為管道施測(cè)服務(wù)。導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)量主要采用全站儀的極坐標(biāo)法和后方交會(huì)法。
　　3.3數(shù)字化道道中三維坐標(biāo)采集。現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)采集：現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)一般是由施工單位在施工過(guò)程中產(chǎn)生的，隨著施工進(jìn)度采用全站儀采集，然后匯總整理后提交開發(fā)單位進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理、轉(zhuǎn)換后加載到數(shù)字管道數(shù)據(jù)庫(kù)供數(shù)字管道應(yīng)用系統(tǒng)使用。它主要包括管道中心線上的轉(zhuǎn)角點(diǎn)、焊縫、各類標(biāo)樁、閥門及各種管件等的XY坐標(biāo)和高程Z值及沿管線測(cè)量的里程值及站場(chǎng)、閥室中心的坐標(biāo)和站場(chǎng)四周的定位坐標(biāo)，公路、鐵路、河流、山脈等的穿跨越和與外部公用工程管線、供電和通信線纜等地下障礙物的交叉位置的三維坐標(biāo)，以上所述的三維坐標(biāo)都過(guò)通過(guò)全站儀自帶的數(shù)據(jù)采集程序或放樣程序中的極坐標(biāo)法現(xiàn)場(chǎng)采集，通過(guò)全站儀的傳輸功能把數(shù)據(jù)輸入電腦進(jìn)行整理，也可把數(shù)據(jù)在CAD軟件中自動(dòng)展圖檢查數(shù)據(jù)的正確性。
　　3.3.1數(shù)字化管道三維坐標(biāo)采集的前期準(zhǔn)備，對(duì)儀器檢核和測(cè)站設(shè)置與檢核。
　　3.3.2施測(cè)方法。全站儀另一常用方法數(shù)據(jù)采集程序，首先選擇或新建一個(gè)文件，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集設(shè)置，然后測(cè)站點(diǎn)和后視點(diǎn)，最后對(duì)編碼/標(biāo)識(shí)符進(jìn)行設(shè)置。
　　為了使計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別所采集的數(shù)據(jù)，以便對(duì)其進(jìn)行處理、加工，就必須對(duì)儀器實(shí)測(cè)的每一個(gè)碎部點(diǎn)賦一個(gè)確定的地形信息編碼，是數(shù)字化測(cè)量中必不可少的步驟。編碼/標(biāo)識(shí)符可在運(yùn)行數(shù)據(jù)采集模式期間輸入，也可利用編碼表輸入。設(shè)置編碼/標(biāo)識(shí)符的原則為：規(guī)范性，即圖示分類應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)圖規(guī)范。簡(jiǎn)易實(shí)用性，尊重傳統(tǒng)方法，容易為野外作業(yè)人員和內(nèi)業(yè)人員理解、接受和記憶，并能正確、方便地使用。惟一性，便于計(jì)算機(jī)處理，且具有惟一性。
　　3.3.3采集坐標(biāo)和數(shù)據(jù)傳輸、整理。完成上述步驟后，儀器描準(zhǔn)待采集點(diǎn)，輸入鏡高，在難測(cè)數(shù)據(jù)被采集的時(shí)候，觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)即可被自動(dòng)計(jì)算并存儲(chǔ)，一個(gè)測(cè)站點(diǎn)的所有被采集點(diǎn)觀測(cè)完之后，要找一個(gè)已知點(diǎn)重測(cè)進(jìn)行檢查，無(wú)誤后方可搬站進(jìn)行下一站測(cè)量。
　　3.4不通視點(diǎn)測(cè)量常用方法介紹
　　測(cè)量人員根據(jù)地形情況和施測(cè)經(jīng)驗(yàn)再結(jié)合全站儀的各種功能，完成測(cè)繪工作，其常用方法有自由設(shè)站的方法。
　　如圖所示，A、B為已知控制點(diǎn)，Pi(i=1,2,⋯n)為施工放樣的點(diǎn)。在正常情況下，在A點(diǎn)架設(shè)儀器，以B為后視點(diǎn)進(jìn)行定向，然后將待定點(diǎn)理論坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入全站儀，全站儀將自動(dòng)計(jì)算出AP的方位角和A、P點(diǎn)間的距離D，根據(jù)提示可以很方便的定出P點(diǎn)的位置，但是現(xiàn)在AB視線被一建筑物遮擋，使得A、B不能通視。
　　此時(shí)，為了放樣出待定點(diǎn)的位置，可以采取自由設(shè)站的方法解決待定點(diǎn)P的定位問(wèn)題。根據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)和待定點(diǎn)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算并分析方向線AP、AB的關(guān)系，根據(jù)它們的相對(duì)關(guān)系在控制點(diǎn)A、B之間選出一個(gè)點(diǎn)O，如圖2所示，使之與A、B兩點(diǎn)都通視。利用全站儀測(cè)距精度高、測(cè)量速度快的特點(diǎn)，按測(cè)距后方交會(huì)分別測(cè)出OA和OB的水平距離，從而利用已知點(diǎn)確定點(diǎn)O的坐標(biāo)。
　　假設(shè)三角形AOB的三條邊長(zhǎng)分別為a、b、c，三個(gè)內(nèi)角分別為α、β、γ，則由余弦定理：
　　求出α值，根據(jù)O與AB的關(guān)系(本文假設(shè)O在AB右側(cè))，計(jì)算AO的方位角：
　　那么就可以求出O的平面坐標(biāo)：
　　此時(shí)繼續(xù)將儀器架設(shè)在O點(diǎn)不動(dòng)，對(duì)中整平后，以A為后視定向點(diǎn)，分別將O、A坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入全站儀，完成測(cè)站設(shè)置工作，將待定點(diǎn)的理論數(shù)據(jù)輸入全站儀，就可以進(jìn)行放樣。
　　此方法常用于管線不通視的中線樁加密及穿跨越測(cè)量。
　　4論文結(jié)語(yǔ)
　　全站儀作業(yè)最常用的測(cè)量?jī)x器之一，它的發(fā)展改變著我們的測(cè)量作業(yè)方式，極大地提高了生產(chǎn)效率。雖然GPS持術(shù)在大地測(cè)量領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，但在測(cè)繪領(lǐng)域中全站儀依然發(fā)揮著極其重要的作用，隨道全站儀正朝著全自動(dòng)、多功能、開放性、智能性、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，把其性能用于數(shù)字化管道管理中，在完善管道設(shè)計(jì)、對(duì)管道施工和各種數(shù)據(jù)采據(jù)等方面起到了巨大的推動(dòng)作用，提高了管道設(shè)計(jì)、施工和管理維護(hù)的作業(yè)效率和工作質(zhì)量，為管道的數(shù)字化建設(shè)和管理起到了積極的推動(dòng)作用。