建筑施工测量各阶段全站仪的应用.doc

建筑施工测量各阶段全站仪的应用 　　摘要:全站仪集测距、测角、测坐标、放样等多功能于一体,是测绘、施工等方面广泛应用的一种新型测量仪器。文中阐述了全站仪的工作原理及其在实际工程中的应用。　　关键词：全站仪；建筑施工；应用　　　　近年来，随着一些新技术的广泛应用，全站仪这种具有测量无接触、实时、自动、高精度等优越性能的仪器，已逐步被应用到一些高层、大型工程的施工测量工作中，并日益成为高层建筑施工质量控制的有效仪器。　　1全站仪结构原理及工作原理　　全站型电子速测仪简称全站仪,它是一种可以同时进行角度(水平角、竖直角)测量、距离(斜距、平距、高差)测量和数据处理,由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置,仪器便可以完成测站上所有的测量工作,故被称为“全站仪”。　　1.1全站仪的结构原理　　全站仪的结构原理见图1。图中上半部分包含有测量的四大光电系统,即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来。　　　　图1光电测距示意图　　微处理机(CPU)是全站仪的核心部件,主要有寄存器系列(缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器)、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作,执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作,保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置(接口),输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通信、传输数据。　　1.2测距原理　　欲测定A,B两点间的距离D,安置仪器于A点,安置反射镜于B点。仪器发射的光束由A至B,经反射镜反射后又返回到仪器。设光速C为已知,如果光束在待测距离D上往返传播的时间为t2D。则距离D可由下式求出:　　　　式中,C=C0/n,C0为真空中的光速值,其值为299792458m/s,n为大气折射率,它与测距仪所用光源的波长,测线上的气温t,气压P和湿度e有关。测定距离的精度,主要取决于测定时间的精度,例如要求保证±lcm的测距精度,时间测定要求准确到6.7×10-11s,这是难以做到的。因此,大多采用间接测定法来测定。间接测定的方法为相位式测距。　　由测距仪的发射系统发出一种连续的调制光波,测出该调制光波在测线上往返传播所产生的相依移,以测定距离D。在砷化镕(GaAs)发光二极管上加了频率为f的交变电压(即注入交变电流)后,它发出的光强就随注入的交变电流呈正弦变化,这种光称为调制光。测距仪在A点发出的调制光在待测距离上传播,经反射镜反射后被接收器所接收,然后用相位计将发射信号与接受信号进行相位比较,由显示器显出调制光在待测距离往、返传播所引起的相对位移φ。　　l.3全站仪的主要特点　　（1）只要一次照准反射棱镜，即可测出水平角、垂直角和斜距，自动计算机出目标点的坐标和高程，并可记录测量与计算数据。　　（2）通过全站仪主机的标准通讯接口，可实现全站仪与计算机或其它外围设备的数据通讯，从而使测量数据的获取、管理、计算和绘图形成一个完整的自动化测量系统。　　（3）利用全站仪的微机处理器来控制全站仪的测量与计算，可实现气象改正，导线测量，前、后方交会，碎部测量和施工放样等计算任务。　　（4）仪器内部有双轴补偿器，可自动测量仪器竖轴和水平轴的倾斜误差，并对角度观测值施加改正。　　2全站仪的一般操作程序　　仪器对中、整平一打开电源→水平度盘和垂直度盘指标的设置→设置仪器参数→进入测量模式→调焦和照准。显示（输出）测量结果。　　3全站仪在施工测量各阶段的应用　　3.1进场后,复核起始数据　　施工单位进场后，其测量的首要工作是对拟建建筑物四周的城市导线点的坐标及高程等起始数据进行复核。在此阶段，可用全站仪对城市导线点进行两测回的测角、测距，联测数据的精度满足测量规范的要求后，即可将其作为该工程布设建筑平面控制网的基准点和起算数据。其具体方法如下：　　（1）选取两城市控制网点Nl、N2。将Nl点作为测站点并在此架设全姑仪将N2点作为目标点，把棱镜架于其上（图2）。　　　　图2坐标测量示意图　　（2）对全站仪进行对中、整平，并设置好仪器参数。　　（3）将仪器照准方向的方向值设置成零度。全站仪可按要求的次数，进行多次测距和水平角的复测并显示其平均值（图3）。　　　　图3方位角设置示意图　　为占地面积宽广、体量庞大的建筑物提供起始控制数据的城市导线点之间的距离可能较远。当两导线点之间距离达到200～300m时，用一般光学仪器来观测就很容易引起误差；如果使用全站仪来观测就方便得多，而且测量精度高。以在学校学习使用的GTS332W拓普康全站仪为例：　　测角精度：±2