摘要：本文主要利用全站儀自身的功能，結合道路測量的特點提出了全站儀自由設站法道路定測及其具體測設方法，并對其精度進行了分析。
一、引言
道路定測是道路勘測的重要階段，主要解決線路平面、縱斷、橫斷三者的合理配置，通常的定測方法為：在平面和高程控制的基礎上依次進行中線測量、縱斷面測量和橫斷面測量，所用儀器一般為經緯儀、鋼尺、水準儀。隨著科技進步，全站儀已在道路測量領域得到了廣泛應用，但大多數使用者僅僅把它作為普通經緯儀、測距儀來使用，還沒有利用和開發全站儀的功能，來提高測量效率，解決實際問題。而用全站儀自由設站法進行道路定測，可在任意點設站安置儀器，利用坐標變換原理，進行中線測量和縱、橫斷面測量，不僅能發揮全站儀自身的優勢，還具有以下優點：
二、道路中線測量
在常規的道路中線測量中，直線部分的測設通常用支距法和極坐標法直接標定。而對于曲線測設則是先在測設交點的基礎上測設主點(即起點、終點和中點)，再進行詳細測設，曲線的詳細測設方法有偏角法、切線支距法、弦線支距法、弦線偏距法等。在本文中，中線測量的控制點一般采用GPS定位或全站儀測設，并將各點信息傳輸至PC-E500計算機中，給每個控制點統一編號。這些點在計算機中的存儲形式為：點的類型、編號、X、Y、H、坐標原點點號、備注。
1. 方向線的測設
方向線是直線，它的測設只要確定直線上兩個點即可。一般有兩種方法：一種是根據紙上定線的結果利用極坐標法選一控制點作為坐標原點。再選另一已知點構成已知方向并把量取的極角θ及極徑ρ輸入PC-Ε500計算機，在所選原點安置全站儀，并使之處于聯機狀態，并使水平角置零，照準已知方向，轉動全站儀，當撥角達到極角大小時有蜂鳴聲，制動照準部，在此方向點前后移動棱鏡，直到有蜂鳴聲，此時棱鏡所在點即為要測定的點，再輸入量取的另一點的極徑和極角，用同樣的辦法測設另一點，這樣就由兩點確定了一條方向線。另一種方法是在紙上定線后延長方向線確定交點的紙上位置，同樣可以以其一控制點為原點，量取極角θ和極徑ρ，并輸入計算機，同前一種方法，在實地把交點標定出來，相鄰兩交點的連線即為方向線。在測設方向線的同時，根據兩方向線上的坐標解算出轉角α和交點坐標并傳輸到PC-E500計算機中存貯。
2. 圓曲線的測設
用全站儀進行圓曲線測設時，主點和加密點同時一次測定，首先輸入選定的圓曲線半徑R和測出的轉角α以及加密樁距，選擇圓曲線測設模塊中的計算功能，計算機則顯示出主點測設要素及以交點為坐標原點、以方向線為已知方向的極坐標。測設時在交點安置全站儀，輸入測站點的點號、坐標及照準方向的點的坐標，選擇測設功能模塊計算機就顯示出以測站點為坐標原點，照準方向為基本方向的主點和加密點的極坐標。再利用全站儀的測設功能采用極坐標法標定出圓曲線的起點、中點、終點及各加密點。
3. 直線部分加密點的測設
在圓曲線測設完畢后，圓曲線的起點和終點已經標定，選擇測設功能，測設時在交點安置全站儀， 輸入曲線起點點號、坐標、前一圓曲線終點或交點的點號、坐標及測站點的點號、坐標，則可顯示出加密點的極坐標。從圓曲線的起點開始，用極坐標法測定各加密點。如果該圓曲線起點不可得，則從前一曲線終點或交點開始即可。
對于帶有緩和曲線的圓曲線和長大曲線，則根據其特點，只要選擇恰當的控制點作為坐標原點則可以用與測設圓曲線同樣的方法進行測設。
4. 困難地段圓曲線的測設
(1) 交點不能安置儀器。如果曲線的交點不能安置儀器，這時則選擇以測設直線時的控制點或其他已知點作為坐標原點，利用坐標轉換功能，把以交點為坐標原點的各點坐標轉換為以該控制點為原點的坐標，此時可在該控制點安置全站儀，用極坐標法測設其他各點。
(2) 不能通視。如果在測設加密點時不能通視，則選另一控制點作為原點，通過坐標轉換，用極坐標法測設其余點。
5. 里程計算
公路中線的測設除了標定公路中樁位置外，還要進行里程計算，里程計算又分直線和曲線兩部分，對于直線部分只要輸入線型、路線起點點號或前一曲線終點的點號和該點的點號即可顯示該樁點里程。對于曲線部分，只要輸入線型、曲線半徑R、轉角α和圓曲線起點點號以及該點點號即可顯示該點里程。最后，把各樁點的里程輸出到計算機中存貯。
三、縱、橫斷面測量
1. 縱斷面測量
因為全站儀可以測高差，故在標定各個中樁點時，可以測得每個樁點的高程，在具體操作時首先輸入測站點的高程、儀器高、棱鏡中心高度，在各樁點立鏡時，全站儀則顯示各樁點的高程，并把每個樁點的高程值傳輸到計算機中存貯，其中棱鏡高可用專門的對中桿直接量得，而儀器高的測量就要求精確一些，起碼要與對中桿測得的棱鏡高精度相匹配，并在測量中保持棱鏡高不變，如果測站搬遷或改變棱鏡高時，則要重新輸入這些數據。
2. 橫斷面測量
在測各中樁點高程的同時，在路線的垂直方向，即中樁的兩側選擇適當的變坡點，立棱鏡測其高程、平面坐標并連同該中樁點的高程一起傳輸到計算機中存貯。這樣，縱橫斷面的測量數據全部存貯到計算機中，應用專門的繪圖軟件可以繪出縱、橫斷面圖。
四、精度分析
在測量工作中，選擇某種測量方法時，不但要考慮其工作效率，更重要的是看其精度是否可靠，是否能滿足工程需要，同時也應遵循由高級到低級，先控制后碎部的原則。在一般的道路定測中先布設控制導線，然后分別進行交點、主點測設，最后進行中樁點加密。在斷面測量中，*行基平測量，再進行中平測量。在全站儀自由設站法中采用一次性同時測設，用控制點直接控制中樁點，減少了中間一級控制，把其精度提高了一級。下面就不同的情況進行分析。
1. 中樁的平面點位精度分析
用自由設站法測設中線時，中樁點的位置是由極角θ和極徑ρ來確定。
① ρ引起的縱向誤差。設全站儀的測距精度為±（2 mm+2×10-6*D），如果取全站儀的測程為4 km，則：Mρ＝0.002+2×10-6×4×103＝1.0 cm，按規范要求限差為Mρ＝(D/2000+0.1 m)=210 cm，顯然測量誤差小于限差。
②θ引起的橫向誤差。設全站儀的測角中誤差為2″,則橫向誤差Mθ＝Dsinα＝D(α/ρ)＝4.0 cm，也小于限差要求10 cm。
則綜合誤差
2. 中樁點高程精度分析
利用全站儀測高程，是根據三角高程測量原理進行的，即：
h=L×sinα+i-v+f
其中，L為斜距，α為豎直角，i為鏡中心高，v為儀器高，f為大氣折光及地球曲率半徑改正。根據誤差傳播定律可得：
在測量中視線的傾角一般不超過30°，α取15°，ML取1 cm，Mα取2″，Mf取2 mm，Mi取3 mm，Mv取2 mm。則計算可得Mh=3.7 cm,是能滿足精度要求的。
五、結束語
綜上所述，該方法不論從其工作效率還是精度方面都是可取的，在實踐中證明是可行的。目前PC-E500計算機及便攜機的應用已比較普及，全站儀與PC-E500計算機及便攜機的通訊接口及開發也日趨完善，因此按大多數工程單位的儀器裝備及技術力量，是可以采用此方法進行道路定測的。
信息標題：全站儀自由設站法道路定測
/zhichi-3898.html
