全站仪在施工测量放样中的误差及其注意事项建筑测绘_建筑-测绘.pdf

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1、全站仪在施工测量放样中的误差及其注意事项 摘要:随着社会经济和科学技术不断发展,测绘技术水平也相应地得到了迅 速提高。测绘作业手段也有了一个质的飞越,测绘仪器设备由过去的光学经纬仪 逐渐地过渡到半站仪,接着又推出了全站仪,随着仪器设备不断地创新,测绘野外 作业的劳动强度逐渐减轻,工作效率不断得到提高。本论文对全站仪在施工中放 样精度进行了探讨。关键词:全站仪;放样;估计精度 目前,随着科学技术的发展,全站仪已经相当普及而且不断向智能化方向发 展,全站仪以其高度自动化和准确快捷的定位功能在目前工程测量中广泛应用。许多新技术运用到全站仪的制造和使用当中,如无反射棱镜测距、目标自动识别 与瞄准、动态

2、目标自动跟踪、无线遥控、用户编程、联机控制等。为了使全站 仪在实际生产中更好地运用,现结合工程测量理论,对全站仪在施工测量放样中 的误差及其注意事项进行探讨。1 仪器精度的选择 为了能够满足施工中测量精度,应该严格按照有关规范和设计技术文件规定 的测角和测距精度要求匹配的原则进行仪器选用:m/()mS/S或 m/ms/S 式中 m、m 为相应等级控制网的测角中误差、方向中误差,();ms 为 测距中误差,m;S 为测距边长,m;为常数,=206265。例如:使用的测距仪标称精度为(5mm+510-6S),平均测距长度 S为按 500m计,按照精度匹配原则有:m=ms/S=5P500000206

3、265=2,因此,当 使用的测距仪标称精度为(5mm+510-6S)时,应选用测角精度为 2级经纬 仪。2 全站仪在施工放样中坐标点的精度估算 全站仪极坐标法放样点点位中误差 MP由测距边边长 S(m)、测距中误差 ms(m)、水平角中误差 m()和常数=206265共同构成,其精度估算公式为 Mp=.(1)而水平角中误差 m()包含了仪器整平对中误差、目标偏心误差、照准 误差、仪器本身的测角精度以及外界的影响等。由式(1)可得 S2=(M2P-m2s)2/m2 .(2)顾及 s2=(Xi-XA)2+(Yi-YA)2 因此(Xi-XA)2+(Yi-YA)2=(M2p-m2s)/(m /)2 (

4、3)式(3)表明,对一定的仪器设备,采用相同的方法放样时,误差相等的点分布 在一个圆周上,圆心为测站 A。因此对每一个放样控制点 A,可以根据点位放样精 度 m计算圆半径 S,在半径范围内的放样点都可由此控制点放样。由式(1)可看 出,放样点位误差中,测距误差较小,主要是测角误差。因此,操作中应时时注意 提高测角精度。3全站仪三角高程的精度估算 设仪器高为 i,棱镜高度为 l,测距仪测得两点间的斜距为 S,竖直角,则AB两点的高差为:hAB=Ssin+i-l .(4)式(4)是假设的水平面来起算的,实际上,高程的起算面是平均海水面。因此 在较长距离测量时要考虑地球曲率和大气折光对高差的影响,在

5、高差计算中加两 差改正,即:hAB=Ssin+i-l+h 球+h气=Ssina+i-l+s2/(2R)-k2s/(2R).(5)式中 R为地球曲率半径,取 6371km,h球、h气为大气折光系数。一般来说,两差改正很小,当两点间的距离小于 400m时,可以不考虑。由式(5)可知:m2h=m2ssin2+(s/)2m2a+s2/(2R)2m2k+m2i+m2l .(6)由于 角一般比较大,因此,测距误差 ms对测定高差的影响不是主要的,若 采用对中杆,仪器和棱镜高的测量误差 mi,ml 大约为 1mm竖,直角的观测误差 m 对高差测定的影响与距离 成正比,大气折光系数误差 mk与距离的平方成正比

6、,这正是影响高差测定精 度的两项主要误差。因此,除了要保证一定的竖直角观测精度外,更要采取克服 大气折光影响的措施,并限制一次传递高程的距离。如图 1 所示,三角高程测量的传统方法为:设A,B 为地面上高度不同的两 点。已知 A 点高程 HA,只要知道 A点对 B点的高差 HAB即可由 HB=HA+HA得B到 B 点的高程 HB。图中 D为 A、B两点间的水平距离;为在 A点观测 B点时的垂直角;i 为测 站点的仪器高;t 为棱镜高 HA为 A点高程,HB为B点高程;V 为全站仪望远镜和 棱镜之间的高差(V=Dtan)。首先假设 A,B 两点相距不太远,不考虑大气折光的影响。为了确定高差 HA

7、B,可在 A点架设全站仪,在B点竖立跟踪杆,观测垂直角,并直接量取仪器高 i 和棱镜高 t,若 A,B两点间的水平距离为 D,则 HAB=V+i-t。故 HB=HA+Dtan+i-t .(7)三角高程测量的新方法为:假设 B点的高程已知,A点的高程为未知,这里要 通过全站仪测定其它待测点的高程。首先由(7)式可知:HA=HB-(Dtan+i-t)(8)上式除了 Dtan 即 V 的值可以用仪器直接测出外,i,t 都是未知的。但有 一点可以确定即仪器一旦置好,i 值也将随之不变。同时选取跟踪杆作为反射棱 镜,假定 t 值也固定不变。从(8)可知:HA+i-t=HB-Dtan=P(9)由(9)可知

8、,基于上面的假设,HA+i-t 在任一测站上也是固定不变的,而且可 以计算出它的值 P。具体操作过程如下:(1)仪器任一置点,但所选点位要求能和已知高程点通视。(2)用仪器照准已知高程点,测出 V的值,并算出 P的值 了迅速提高测绘作业手段也有了一个质的飞越测绘仪器设备由过去的光学经纬仪逐渐地过渡到半站仪接着又推出了全站仪随着仪器设备不断地创新测绘野外作业的劳动强度逐渐减轻工作效率不断得到提高本论文对全站仪在施工中放向发展全站仪以其高度自动化和准确快捷的定位功能在目前工程测量中广应用许多新技术运用到全站仪的制造和使用当中如无反射棱镜测距目标自动识别与瞄准动态目标自动跟踪无线遥控用户编程联机控制

9、等为了使全站仪在实际生了能够满足施工中测量精度应该严格按照有关规范和设计技术文件规定的测角和测距精度要求匹配的原则进行仪器选用或式中为相应等级控制网的测角中误差方向中误差为测距中误差为测距边长为常数例如使用的测距仪标称精度为(此时与仪器高程测定有关常数如测站点高程,仪器高,棱镜高均为任一值。施测前不必设定)。(3)将仪器测站点高程重新设定为 P,仪器高和棱镜高设为 0 即可。(4)照准待测点测出其高程。下面从理论上分析一下这种方法是否正确。结合式(7),(9),HB=P+Dtan .(10)式中 HB为待测点的高程;P 为测站中设定的测站点高程;D为测站点到待 测点的水平距离;为测站点到待测点

10、的观测垂直角。从(10)可知,不同待测点的高程随着测站点到其的水平距离或观测垂直角的 变化而改变。将(9)代入(10)可得:HB=HA+i-t+Dtan .(11)按三角高程测量原理可得:HB=P+Dtan+i-t (12)将(9)代入(12)可得:HB=HA+i-t+Dtan+i-t (13)这里 i,t 为 0,所以:HB=HA+i-t+Dtan (14)由(11),(14)可知,两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。4 测量操作注意事项 采用电磁波三角高程测量,应重点提高竖直角测量精度,尽量控制测距边长 在规范规定的有效距离以内。为提高放样精度,在操作中应注意如下事项:(1)放样之前

11、应对点位进行检查,检查点位位置是否正确,检查点位坐标资料 是否正确,将实测的导线点距离和角度与计算值比较。(2)仪器整平对中要仔细、认真,要用光学对点器对中,整平误差以长水准泡 偏离不超过 1 格为限差。(3)后视点和放样点立棱镜杆要平、稳、正,尽量使用三角架立棱镜,现在放 样一般都用棱镜对中杆(强制对中杆),其上有圆水准器,照准目标测角时,尽量瞄 准目标的下部。(4)距离测量应加气象等改正,计算值应加高斯投影等改正,还要保证实测值 与计算值之差在范围内;选择测距边时,应顾及所用测距仪的最佳测程,一般测线 长度不得超过测距仪的 有效测程。在特别困难的地区,可按国家三角测量和精密导线测量规范 的

12、有关规定进行分段观测;测线应高出地面或远离障碍物,一等边为 6m,二等边 为 2m;测线与 35kV以上的高压输电线平行时,测线应远离高压输电线 50m以外,测站不应设在有磁场影响的范围内。(5)阳光对着镜头照射时,成像视差较大,要尽量调节物镜与目镜焦距使得视 差较小,应尽量避免视线过低、视线跨塘和沿线地形严重不对称等情况;光电测 距的最佳观测时间与大气稳定度、空气中的能见度、地形条件、地面覆盖物、气象因素等有关,一般最佳观测时间段为日落前 2 0.5h,或日出后 12.5h;在 全阴天可放宽观测时间,一般连续观测时间上午不超过 2h,下午不超过 3h,在气 温突变及恶劣天气时,应停止观测。了

13、迅速提高测绘作业手段也有了一个质的飞越测绘仪器设备由过去的光学经纬仪逐渐地过渡到半站仪接着又推出了全站仪随着仪器设备不断地创新测绘野外作业的劳动强度逐渐减轻工作效率不断得到提高本论文对全站仪在施工中放向发展全站仪以其高度自动化和准确快捷的定位功能在目前工程测量中广应用许多新技术运用到全站仪的制造和使用当中如无反射棱镜测距目标自动识别与瞄准动态目标自动跟踪无线遥控用户编程联机控制等为了使全站仪在实际生了能够满足施工中测量精度应该严格按照有关规范和设计技术文件规定的测角和测距精度要求匹配的原则进行仪器选用或式中为相应等级控制网的测角中误差方向中误差为测距中误差为测距边长为常数例如使用的测距仪标称精

14、度为(6)每测站结束时,应检查后视方向归零差,不得超过 12(2 经纬仪)。实际操作中,考虑同时控制三角高程精度,一般情况下放样距离控制在仪器的有 效范围之内。5 结语 在施工区域内要合理、均匀地进行控制点加密工作。这样,不仅充分发挥了 加密控制点的控制作用,更重要的是使放样点精度得到了保证。一般点的放样,精度亦可适当放低;但涉及到 结构控制点施工放样,应该适当控制放样距离,精度亦需加以控制。如果放 样点作为重要结构部件尺寸的放样点,则必须严格控制放样距离,确保放样精 度。了迅速提高测绘作业手段也有了一个质的飞越测绘仪器设备由过去的光学经纬仪逐渐地过渡到半站仪接着又推出了全站仪随着仪器设备不断地创新测绘野外作业的劳动强度逐渐减轻工作效率不断得到提高本论文对全站仪在施工中放向发展全站仪以其高度自动化和准确快捷的定位功能在目前工程测量中广应用许多新技术运用到全站仪的制造和使用当中如无反射棱镜测距目标自动识别与瞄准动态目标自动跟踪无线遥控用户编程联机控制等为了使全站仪在实际生了能够满足施工中测量精度应该严格按照有关规范和设计技术文件规定的测角和测距精度要求匹配的原则进行仪器选用或式中为相应等级控制网的测角中误差方向中误差为测距中误差为测距边长为常数例如使用的测距仪标称精度为