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摘要:文章结合一些工作中的实例阐述了全站仪在建筑轴放样、三角高程测量具体运用,并提出了在运用过程中应注意的问题。
关键词: 全站仪 建筑轴线放样 三角高程测量
1 前言
随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用,集电子测角、电子测距、数据采集与存储的全站仪已经取代了常规的光学经纬仪和s3光学水准仪。各测绘仪器厂商生产出各种型号的全站仪,出现了大内存、多功能、防水型、防爆型、电脑型等,全站仪正朝着功能全、效率高、全自动、易操作、体积小、重量轻的方向发展,使野外测绘作业的劳动强度逐渐地减轻,工作效率得到不断提高,测绘技术水平也相应地得到了提升,从根本上更新了测量的观念和理论。
传统的测量方式正逐步被不断涌现的新仪器、新技术、新方法所取代。目前在建筑工程测量经常采用的仪器就是全站仪,笔者将结合工程实例来讲述全站仪在建筑工程的测量中的运用。
2 建筑轴线放样
在建筑工程中,主轴线是各项工作展开的重要施工依据。针对深圳万科第五园五期12号楼基础施工阶段,现场地形复杂,通视障碍较多,导致测量施工的难度和强度增加。运用传统的'方法对其主轴线测设较为困难,更重要的是12号楼为半预制半现浇装配式结构,对主轴线测设精度要求较高。于是我们采用全站仪器对主轴线放样。具体方法如下:
1)如图1所示,P1,P2,P3均为在坐标放样中测设出的坐标点。将全站仪架设在P1点上,将仪器对中,整平;
2)因为全站仪以北方p东方向为正方向,故须确定原点位置。在测量模式第一页菜单下按〔坐标〕进入z坐标测量{屏幕。选取“测站坐标”后按〔编辑〕输入测站点坐标P1(N0:0.000,E0:0.000,Z0:任意值)仪器高和目标高值可以适用仪器默认值,原因是轴线测设是在二维空间中进行的;
3)后视站点的选取,轴网图2中能作为后视点的有P1,P3点,但是一般选离测站点较远的一点作为后视点;
4)后视站点的坐标输入,P3(N:85.170,E;32.345,Z:任意值),这样就在二维空间中建立了X-Y坐标系,如图2所示;
5)司镜员将棱镜架在P3点处整平,全站仪对准棱镜中心,进行后视定向。若观测结果为(N:85.170,E:32.345,Z:任意值)可以进行轴线测设;
6)欲在垫层A上放出7轴线和G轴线,首先通过轴网图2计算出P1点到7号轴线的垂直距离25.665m;P1点到G轴线的垂直距离3.150m;
7)司镜员在垫层A上,大概估测下7轴线的位置,在垫层上用红蓝铅笔画出两条相较的直线,将棱镜架设在两直线相较的交点上,整平并将棱镜镜头对准全站仪;
8)用全站仪照准棱镜,点击〔观测〕按钮,结果为(N:25673,E:任意值,Z:任意值)。如下图2所示
图2 仪器显示
N=25.673m,而所需的目标值为:N′=25.665m理论目标测量值与实际测量值之差:△= N′- N=25.665-25.673=-0.008m
9) △=-0.008m<0,棱镜向大致平行于X轴,向X轴负方向移动8L,此处可以用卷尺量;若△>0,棱镜就要向X轴正方向移动△的绝对值;
10)将棱镜移至到新点之后,整平镜架,用全站仪观测N值,当△值在±3L范围内可以定下7轴线上一点Q1;
11)重复(7)-(10)工作,定出7轴线上的另一点Q2,连接Q1和Q2两点弹线,这样就定出了7轴线在垫层A上的位置;
12)进行G轴线的放样,其放样方法与7轴线基本相同,不同点是在进行(8)工作时,测量结果只须E=3.150m;
13)用此方法进行轴线放样应注意:定坐标原点,将全站仪架设在图2中P1点上,对中整平,进入站点坐标的输入:P1(N0:0.000,E0:0.000,Z:0.000或任意值)定后视点坐标是整个工作成功的关键所在,因为后视点坐标输入决定者X轴与Y轴的正放向。例如:若后视点定为P3,后视点坐标输入P3(N:85.170,E:32.345,Z:任意值)那么坐标系如下图3-1所示
图3-1 X-Y坐标系
若后视点坐标输入为P3(N:32.345,E:85.170,Z:任意值)那么坐标系如下图3-2
:
图3-2 Y-X坐标系
由上面例子可见定后视点以及后视点坐标输入是此工法关键所在。
3 用新方法进行高程测量
在工程的施工过程中,常常涉及到高程测量。传统的测量方法是水准测量、三角高程测量。两种方法虽然各有特色,
第一文库网但都存在着不足。水准测量是一种直接测高法,测定高差的精度是较高的,但水准测量受地形起伏的限制,外业工作量大,施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法,它不受地形起伏的限制,且施测速度较快,在大比例地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中广泛应用。但精度较低,且每次测量都得量取仪器高、棱镜高,麻烦而且增加了误差来源。随着全站仪的广泛使用,使用对中杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及,使用传统的三角高程测量方法已经显示出了它的局限性。经过长期摸索,总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点,又减少了三角高程的误差来源,同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高,施测速度更快。3.1利用新方法高程测量
万科第五园公路二合同段地处平原微丘,虽地势较平坦,但一些GPS高程
控制点离路线较远,高差较大,这些都加大水准点复测以及施工过程中的水准点加密的工作量。由于施工工期紧、测量人员有限,采用新的全站仪测量高程,提高了施测速度及精度,满足了工程进度的需要。
基本原理:
Ha=Ho+D1×tgа1+i-t ①
Hb=Ho+D1×tgа2+i-t ②
D2 D1
图4 新三角高程测量示意图
把全站仪架设在任意点Ho,把棱镜跟踪杆的高度定死后架设在已知高程水准点A之上。根据三角高程的基本原理:全站仪的视线高为:
W=Ha+t-D1×tgа1=Ho+i
再把棱镜杆架设到未知高程点B,由于仪器架设完毕后i值不变。棱镜杆架设到B点后不改变高度,t值也不变。
Hb=Ho+D2×tgа2+i-t ③
= Ha-D1×tgа1-i+t + D2×tgа2+i-t
= Ha-D1×tgа1 + D2×tgа2
所以 Hb= Ha-D1×tgа1+D2×tgа2 ④
1)由此可知Ho对B点高程没有关系,影响B点高程测量精度的只有D1、D2和а1、а2及棱镜头的瞄准误差。全站仪的测距精度可达到Md=±1.33,距离不会有问题。考虑地球曲率对距离的影响,全站仪曲率改正设为:0.142。在瞄准目标时,我们在棱镜头的砧板上,贴上2mm宽黑色反光条,在对准A点时与B点时瞄准同一个位置,抵消跟踪杆的高差,在天气晴好时,前后视距距离可以达300―800m 。
2)可以得出的数据:(1)算得待测点高程:Hb=Ha-V1+ V2;
(2)仪器视线高程:W=Ha-V1;
(3)将数据W输入坐标测量的测站高程,将仪器
高和棱镜高设为0,进入坐标测量界面,则测得的高
程将直接显示在坐标测量的Z值中,移动跟踪杆得到
待测各点的高程数据。
3.2工程实例
现在以深圳市万科第五园四期展示楼为例,利用新方法高程测量。
如图5所示,已知A号点高程HA=83.30m,欲测量出B号点高程HB;
图5控制点高程及坐标
1)仪器架设在任一点,和已知高程点通视,观测瞄准棱镜头横向刻画线,并测距显示高差: V1=D1×tgа1=-3.496(全站仪直接显示读数,保留“+”、“-”号);
2)将棱镜杆架设到待测高程点位,测得: V2=D2×tgа2=1.65(全站仪
直接显示读数,保留“+”、“-”号);
3)移动棱镜杆测得其它待测点V2,计算出高程;
4)算得待测点高程:Hb=Ha-V1+ V2=83.30-(-3.496)+1.65=88.446m
另外可计算出仪器视线高W
W=Ha-V1=86.796m
将数据W输入坐标测量的测站高程,并将仪器高和棱镜高设置为0,进入坐标测量界面,则测得的高程将直接显示在坐标测量的Z值中,移动棱镜得到待测
各点的高程数据。
3.3运用三角高程测量新方法的优点
通过分析可以看出,这种三角高程新方法有如下优点:
1)观测过程中不需要量测仪器和棱镜的高度,减少了误差来源,提高了精度。
2)观测过程中全站仪居中安置,尽量让前、后视相等,从而可以有效地减弱或消除地球曲率和大气折光对高差测量的影响,又进一步提高了精度。
3)该方法既有几何水准测量任意置站的特点,又同时不受观测地形的限制,特别适合在丘陵、山区测绘。在一定条件下可以代替三、四等几何水准测量,提高了外业作业效率。
4)若用工程中常采用的全站仪(标称精度:测角为±2 ,测距为±(2±2 ppm×10 ×D)mm,在一定条件下,按照仪器的操作规范进行操作很容易使高差测量精度达到三、四等几何水准测量精度的要求。
4 结语
“工欲善其事,必先利其器”,全站仪还有很多功能例如:后方交会测量、点投影、悬高测量与放样、偏心测量、面积测量、体积测量、对边测量等等。可见全站仪的功能是十分庞大的,合理地运用这些功能可以给工作带来巨大的帮助。本人在深圳万科第五园实习时发现很多高档的全站仪被当作经纬仪用来放轴线,造成资源浪费。我觉得在实际运用中我们摆脱旧的测量观念的束缚,不断的创新,改进施工工艺,这样才能把全站仪的功能发挥到极限。
参考文献
[1]索佳 SOKKIA SET610 电子全站仪使用说明书.
[2]周晖.用光电测距仪进行三角高程测量的精度分析[J].湖南交通科技,,26(2):19―20.
[3]何习近平.全站仪中间法与水准测量的精度比较[J].水电自动化与大坝监测,,28(4):37―39.
全站仪在隧道拱顶沉降测量中的运用论文
摘要:开展隧道施工时,选择高性能全站仪,进行拱顶沉降测量,极具精度优势。文章将传统拱顶沉降测量方法与高性能全站仪测量方式进行对比,并实施精度分析,从而对全站仪在隧道拱顶沉降测量中的可行性及有效性进行论述,达到良好的隧道拱顶沉降测量效果。
关I词:全站仪;隧道;拱顶沉降;测量
拱顶沉降测量是隧道施工和参数获取的主要依据。其测量过程中涉及到的相关内容比较多,需优选测量设备。当前,精密水准仪悬挂铟钢尺在隧道拱顶沉降测量中应用比较普遍,但其很容易受光线及外部施工环境干扰,且人员消耗量大。将高性能全站仪应用到隧道拱顶沉降测量中,通过非接触测量方法,对桥梁桥面变形进行精确测量,不仅能够提高测量效率,而且应用效果极佳。
1.全站仪概述
全站仪属全站型电子测距仪,其能够有效测量水平角、垂直角、高差、距离等。以光电扫描度盘为主,对读数进行自动记录和显示,测角操作非常简单,也能够避免不必要的读数误差。将仪器安置一次,就能够顺利完成该测站上的'全部工作。其在地下隧道施工中应用比较普遍,测量过程简便,而且测量结果极为精确。其水平度盘、竖直度盘和读数装置分别通过光栅度盘和读数传感器实现。依据角度测量精度,可将其划分为0.5”、1”、2”、3”、5”7”等多个等级。该工程背景下,要结合隧道拱顶沉降测量要求,对全站仪进行合理选择和应用,达到预期工程测量目标。
2.拱顶沉降监测方法
2.1传统测量方法
以往隧道拱顶沉降监测中,多用精密水准仪悬挂铟钢尺的方式。其优点是数据准确,精度高。但实际应用过程中,仍然存在诸多限制性因素。因每次测量都要在测试点处进行倒钩钢尺设置,测量结果很容易受外部人为因素干扰。拱顶沉降测量点的位置在隧道中心线上,执行测量工作时,隧道无法正常施工。倘若测点距离掌子面很近,又会因掌子面处于施工状态,无法对倒钩钢尺进行设置,使测量工作受到干扰,严重影响测量质量及效率。
2.2新测量方法
应用高性能全站仪三角高程法,借助反光贴,开展非接触测量。在固定位置,对测站进行设置,测站距后视点及测量点的距离应相等。应用棱镜对后视点进行测量,而且其应为固定高度,将反光贴应用到测量点中,将测量距离控制在30-50m之间。将后视点和测量点测量次数控制在三次,测量结果取平均值。该测量方法效率比较高,人为因素对测量结果的影响相对较小,也不会干扰隧道正常施工。
3.全站仪精度分析
将全站仪三角法应用到本次测量工作中,将测点装置设置在隧道拱顶测点部位,该装置中要包含固定反光贴。在隧道地面进行基准点设置,该过程中,选用全站仪棱镜测量方式,并用无棱镜模式,对拱顶测点进行测量。如图1所示。
文献研究可知,该观测中,选用1.0”全站仪三角高度单向测量方式,并对地球曲率和大气折光等指标进行考量。倘若竖直角不超过20°,前后视距离在100m之内,它的挠度中误差在1.06mm以内;如果竖直角不超过40°,前后视距离在100m之内,它的挠度中误差在2.00mm以内。该观测中,选用0.5”全站仪三角高度单向测量方式,考量地球曲率和大气折光的相关指标。倘若竖直角不超过20°,前后视距离在100m之内,它的挠度中误差在0.53mm以内;倘若竖直角不超过40°,前后视距离在100m之内,它的挠度中误差在1.00mm以内。
4.工程实例
以某隧道为例,该隧道左、右洞设计指标分别为:左洞起止桩号K152+628-K153+426,设计长度798m;右洞起止桩号K152+520-K153+290,设计长度770m。
隧道区域地貌特征是岩溶峰丛谷地,海拔140-400m。该隧道进洞口段和出洞口段山体斜坡自然坡角分别在10°~18°,上部坡度陡峭,下部坡度很缓,隧道进口、出口部位均有很稳定的自然斜坡。该隧道不会受地表水影响,该范围内的地下水特征是第四系覆盖层中的孔隙水、岩溶水和基岩裂隙水等,无明显富水性特征。
该工程背景下,分别用到两部精密水准仪和全站仪,观测内容是该工程右洞K302+560处的拱顶沉降测点。精密水准仪拱顶测点和全站仪拱顶测点的布置位置相同。测量人员要依据具体工程情况,对测量点位置进行严格考量和选择。
测量结果表明,0.5”全站仪和精密水准仪、1.0”全站仪和精密水准仪、0.5”全站仪和1.0”全站仪均存在测量偏差。采用全站仪测量方式和精密水准仪测量得出的数据基本相同。表明,在隧道拱顶沉降测量中,应用0.5”全站仪极为有效,且具备可行性。相较于传统测量方法,全站仪的测量精度和测量效率都比较高,不会对隧道施工产生太大影响或干扰,在隧道工程应用中极具适用性,且效果极佳。
5.全站仪测量隧道拱顶沉降措施
在基准点和测点中间,对观测站进行设置,该过程中,要对观测站进行准确标识。每一次将监测站设置在同一位置,对其进行固定测量。采用该种设置方式,能够对测距和竖直角误差进行有效规避。分别将设站与测点、设站与基准点的距离控制在30m-50m左右。假使距离过小,很容易使竖直角角度增加;而且,如果距离过大,也会增加测量误差。
6.结语
综上所述,将高性能全站仪应用到隧道拱顶沉降测量中,测量过程极为简便,既能够缩短测量时间,又能够提高测量效率,不会对施工过程产生影响,有助于降低工程实践中的各类误差问题,使隧道拱顶沉降测量结果更加准确,以达到良好的沉降监测效果,提高工程建设质量。
全站仪特点及其在矿山测量中的应用
目前全站仪在测量工程中已广泛应用,本文笔者根据工作实践对全站仪工作原理、主要特点及应用技术进行了分析、探讨,文章以前方距离交会、前方测角交会为例就全站仪常工作方法和注意事项进行了论述,同时指明了全站仪的发展方向.
作 者:孙占群 丛玉梅 宋丙剑 SUN Zhan-qun CONG Yu-mei SONG Bing-jian 作者单位:孙占群,丛玉梅,SUN Zhan-qun,CONG Yu-mei(湖北三鑫金铜股份有限责任公司,湖北,黄石,435000)宋丙剑,SONG Bing-jian(武警黄金第三支队,黑龙江,哈尔滨,150069)
刊 名:中国西部科技 英文刊名:SCIENCE AND TECHNOLOGY OF WEST CHINA 年,卷(期): 08(26) 分类号:P2 关键词:全站仪 特点 矿山测量 应用全站仪在高层建筑倾斜测量中的应用
本文主要叙述了应用全站仪进行高层建筑倾斜测量的方法--投影法,及其在新余市金融大厦倾斜测量中的.应用.
作 者:曾云华 刘建 作者单位:江西省新余市国土资源局仙女湖分局,江西新余,338000 刊 名:江西测绘 英文刊名:JIANGXI CEHUI 年,卷(期):2009 “”(2) 分类号:P2 关键词:全站仪 投影 应用摘要:随着社会经济的发展,科学技术也在不断的提高。由于市场的逐渐发展,测绘新技术也随着工程质量水平的要求得到了提高,更多测绘新技术在建筑工程中得到了良好的运用。不仅提高了建筑工程测量的质量和水平,而且改变了传统测量技术中不符合市场发展的那部分。文章就是从两个方面对测绘新技术在建筑工程测量中的应用进行研究和探索的,对工程建筑技术的创新与发展都有着积极的现实意义。
关键词:测绘新技术;建筑工程;应用思路
市场在不断的发展与进步,传统工程测量技术已经远远不能满足市场的需求,其传统工程测量技术的服务领域主要包括水利、交通、建筑等行业,涉及的范围比较广,领域也比较宽泛。随着经济和社会的进步,现代的数字化技术、全球定位技术、地理信息技术、遥感技术等各种新技术在工程测量中得以应用和研究。这些技术在建筑工程中的应用和发展,能够有效的促进建筑工程质量的提高。