全站仪坐标测量在导线测量中的应用

第 2 5卷第 6期 2 00 7年 1 2月 水 电 能 源 科 学 W ater Resources and Power Vo【．25 NO．6 Dec．2 0 0 7 文章编号 ：1000—7709(2007)06—0041—03 全站仪坐标测量在导线测量中的应用 邹文河 (福建安砂水力发电厂，福建 永安 366000) 摘要 ：介绍采用蔡 司C20全站仪 直接 测定控制点三 维坐标进行导 线测量 的作 业方法 ，突破 了传统的导线测量 模 式 ，不 需分别测边、测 角及 内业计算 就可 自动测 定三维坐标并 自动平差 。该 方法操作 简便 、自动计算检核 、 精 度高，可在水 电工程 中推广应 用。 关键词 ：全站仪 ；坐标测 量；导 线测 量 中图分类号 ：TV698．1；P221 文献标志码 ：B 在满足中小型水电工程精度的情况下，将工 测控制网和专用控制网合为一体，可使测图、施工 放样节省时间、人力和物力。传统的控制测量分为 平面控制测量和高程控制测量，仍需通过测边、测 角进行内业计算求得控制点的平面坐标，并通过 水准测量求得控制点的高程[1]。本文介绍了利用 蔡司C20全站仪坐标测量功能进行导线网控制测 量的原理和方法，可直接求得控制点的平面坐标 和高程 ，操作简便、自动平差、精度高，在通视较困 难的丘陵及山区中的引水式 中小型水电工程控制 测量中可得到广泛应用。 1 全站仪特点及原理 1．1 蔡司C20全站仪特点 ① 蔡司C20全站仪测角精度为±1”，测距精 度为±(2 mm+2×1O D)，测程为5 000 m(三棱 镜)。② 仪器内设各项改正和双轴倾斜传感器，提 供棱镜常数、气温、气压改正，大气折光和地球曲 率改正 ；能 自动改正由于横轴和视准轴误差引起 的视准差；具有对垂直角和水平角 自动进行 角误 差补偿功能(补偿范围±3 )。③ 仪器具有直接测 定、显示 、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 、调阅三维坐标 的功能 ，具有角度及 各坐标误差限设置及 自动报警功能。④ 具有专用 的导线测量程序，可按提示步聚进行 2o个导线点 之内的导线测量及 自动平差 。 1．2 三维坐标测量原理 如图 1，在全站仪上完成测站 0点坐标数据 (-z。， ，ZO)的输入和后视方位角 H。及各参数(仪 器高ih目标高 th)的设置后，全站仪观测目标便 可确定 目标 P点 的坐标 ： fIzP— Iz0+ DsinVcosH： 一 3，o+ Dsin sinH (1) 【 P— o+ih+DcosV—th 式中， 。、 。、 。分别为测站0点的N、E、Z坐标；D 为斜距；V为天顶距 。 0 Yp 图 1 坐标测量原理示意图 Fig．1 schematic diagram of coordinate measuring principle 2 全站仪导线测量的作业方法 作业方法分为三个步骤进行。 步骤1 导线网的布设。根据测区范围将控制 网布设成不同形状 的闭合导线 。当测 区范围成块 状时，导线布设成常规的多边形闭合导线 ；当测区 范围成长条形 时，导线 布设成如图 2的往返形交 错导线。该导线返测时(图2的虚线部分)，各导线 收稿 日期 ：2007—06—11，修 回 日期 ：2007—07—13 作者简介 ：邹文河 (1974一)，男 ，工程师 ，研究方 向为水 电管理 ，E—mail：zouwenhe2000@126．CON 维普资讯 http://www.cqvip.com ·42· 水 电 能 源 科 学 布设在距往测的各导线旁 10～15 cm处，并用油 漆示之 ，可减少山区地形通视和造点的困难 。导线 边长均应大致相等，相邻边长不宜相差过大，当边 长较短时应控制导线边数，以便于误差的分配 。 本工程采用图2直伸式往返交错布设。 A 3 图 2 导 线布设示意 图 Fig．2 Schematic diagram of travrsing placed f 12初 ,722初一,721 _《△．y12初一Y2初一Y1 (2) l＆12初一Z2初一 1 f△ 2】返一 1返一 2初 △．y2l返 一 Yl返 一 Y2初 (3) 【Azz1~一 返一 初 2点相对 1点 的平均坐标增量为 ： f△ 12平一(△z12初一△z21返)／2 {△．yl2平一(Ayl2初一△．y21返)／2 (4) 【△ 12平： (zXz12初一 k21返)／2 2点的往返平均坐标为： f,722平一,721+ Ax12平 Y2平 一 Y1+ Ay12平 (5) 【Z2平一 1+ ＆ 12平 以上计算仅需按全站仪的“Result”功能键， 仪器 自动显示点 2的往返平均坐标，输人点号 丁 保存点2往返平均坐标。调用点2往返平均坐 标和点 1坐标重新建站及设置方位角，照准前视 点3可求出3点的初测坐标，仪器在随后的所有控 制点上重复仪器在2点的坐标观测方法，求得所 有控制点的往返平均坐标 ,72 平、Y砰、 砰( 一 1，2， ⋯ ， )，输人点号 ．保存，对误差超限数据应及 时删除。当闭合回已知点时，应选择程序提示结束 导线测量菜单，闭合点自动标记为END。 步骤3 导线点闭合差调整。导线点平差由导 线测量功能下的导线调整子菜单功能自动完成， 可按需要选择导线长度进行简易平差和坐标进行 平差，并选择打开或关闭角度闭合差调整。以坐标 调整为例简要说 明其调整原理和方法 。若起始点 1的观测平均坐标 ,721平、Y 平、 平与 1点的已知坐 标,72 、Y 、 有差值，产生坐标增量闭合差为： f — 1平一,721 I ／ 一 Y1平一 ．y1 (6) 【 一 平一 导线全长点位闭合差fd：( + ) 。；高差 闭合差 厂h= ；三等导线测 量时，当 fd／ED ≤ 1／55 000，厂h≤± 12~／L mm时(式中，ED 为导 线总长；L为导线长，km)，坐标增量闭合差以相 反的符号，与坐标增量的绝对值成比例的法则分 配给各个增量，即任一坐标增量 Ay 、＆ 的 改正数分别为： f如洱一一( ／∑ 砰) 洋 {as砰一一( ／∑Ay砰)Ayi平 (7) 【3z 平一一(L／∑Az洱)ZXz 平 式中， 平、Ay 平、△ 洱分别为点i+1相对于点 的z、Y、 坐标的平均增量的绝对值( 一 1，2，⋯， ；当i一 时，i+ 1— 1)。则任一改正后的坐标 维普资讯 http://www.cqvip.com 第25卷第 6期 邹文河：全站仪坐标测量在导线测量中的应用 ·43· 增量为 ： fAa：f=：△Iz 平+ Iz 平 {△ f一△ 平+ 砰 (8) I△ 一 平+ 平 式中，△Iz，、Ay 、△ 分别为点i+1相对于点 i的 ／7、Y、 坐标改正后的坐标增量。从而求得平差后 任一导线点的坐标为： ／7i+1一 ,27i+ △zt Y +1一 Yi+ Ayi (9) 【 f+1一 + Az 上述计算均自动进行，可在屏幕中直接查询 各测点的改正数及坐标、角度闭合差、导线点位横 向、纵向中误差。平差结果符合要求后可保存坐标 数据 ，也可在平差设置中预先设置各坐标、角度、 横向及纵向限差，若超限差仪器将会直接报警。 均小于文献[3] 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的三等光电测距闭合导线相 应导线总长的全长相对闭合差，达到三等导线测 量的精度。②当控制点n的个数少、边长短时，导 线点位闭合差厂d小于3 mm。按照控制点的误差对 放样 点位应 不发 生显 著影 响 的条件： ≤ 0．4M(m为控制点误差引起的误差；M 为放样后 的点位总误差)，采用“坐标测量”可保证放样点位 的总误差小于5 mm的精度要求[2]。③高程控制测 量的高差闭合差厂h一±12~／L mm均小于三等 水准测量的限差要求，表明采用蔡司C20全站仪 进行导线三维坐标测量，高程精度可达三等水准 测量精度 。 4 结语 工 萼 孽 ： 嚣 墨 妻 妻 杰 曼 ， 要 苎 ． 雪 内。． 譬 ： 妻：量 “ 一一 一 ，] 蓑 到了福建水利电力职业技术学 度主要受天顶距及测距精度影响 ，文献[4]已论证 ‘． ～ ． 一 ～ ’一 一 ． 三 竺 ， 某 ．工程测量 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 GB 。。 一。。 s ． 水 孳用 !三? 兰 ‘ ) ．t o a o ． ～ ～ 儿 ‘ 譬 竺 ：．， 煮 ．． ： 亨测区采用“三 [3] ， -水利水电工程施工测量规范 维坐标测量” ，导线点位全长相对闭合差 (L／ZD) (sL52 — 93)[s]．北京：水利 力出 社,1994．⋯ 一 维普资讯 http://www.cqvip.com