云南省水利水电工程有限公司 云南曲靖 655000
摘要：随着科学技术的不断发展，RTK、GPS，地面数字摄影测量等测量技术得到广泛的推广，但是这些新兴技术行业限制性较强，在日常的水利水电测量中免棱镜全站仪依然是实用性较强的仪器。利用全站仪免棱镜可以实现建筑物高度、房间空间和航空摄影的测量等等。文章通过对免棱镜全站仪的测距原理和特点进行阐述，并结合免棱镜全站仪的不同功能进行应用分析。
关键词：水利水电工程测量；免棱镜全站仪；应用分析
免棱镜全站仪作为水利水电工程的测量的主要工具，为我国水利水电工程的发展起了重要的作用。为了保证测量结果的准确性，必须规范、科学使用。
1、免棱镜全站仪的原理
免棱镜全站仪是有电子测距、电子测角等系统组成的，可以自动显示测量结果、自动完成计算和储备并能够实现与外围设备进行信息交换的测量仪器[1]。免棱镜全站仪可以直接或者间接实现距离的测量。测量模式主要有脉冲相位比较式、相对比较式、脉冲式等几种。脉冲相位式是针对脉冲信号进行相位处理过程，属于间接测试法，实现距离的测量。相位比较式是根据信号在全站仪和被测物体之间的往返相位差间接实现时间、距离的测量。脉冲式属于直接测时。脉冲式测距原理是测距光发射到被测物体上，并接受被测物体的反射光束，记录脉冲发射与接受的时间差，时间差与光速的乘积即为所求距离。
2、免棱镜全站仪的特点
免棱镜全站仪的特点主要测量效率高，使用广泛，测距快速、安全性高的特点[2]。以下针对这几个特点进行详细阐述
2.1测量效率高，使用广泛
免棱镜全站仪得到广泛应用的重要原因之一，就是测距时无需与被测点接触就可以实现距离的测量工作，一方面减少了工作人员的工作的强度和高危险作业，另一方面还实现了对建筑物或者是文物的有效保护[3]。有的类型的免棱镜全站仪具有可见激光的反射功能，可以根据可见光的位置确定测量位置的选取，实现了测量效率的提高。
2.2测距快速
免棱镜全站仪的测距通常可以在1秒内完成，相对于传统的无反射棱镜测距仪或者掌上型激光测距仪的测距所需时长缩短了数倍。免棱镜全站仪在水利水电工程的广泛应用大大缩短了施工时间，提高了工作 人员的工作效率，也实现了测距的准确度的提升。
2.3测程远
测程远是免棱镜全站仪广泛使用的另一原因。红外二极管发射功率随着科学技术的发展不断增大，并且免棱镜全站仪可以实现在RL状态下工作，这就使得其测程大大提高。免棱镜全站仪在RL模式下采用单棱镜测量测距可达5Km，而普通仪器在IR模式下下测距不足3Km，这就说明免棱镜全站仪更符合测程的需要。
2.4安全性高
全站仪的为了确保其对人类的安全性，一般要求2级激光标准[4]。正常情况下全站仪都能够满足此要求，同时还有一部分免棱镜全站仪的光路中包含减光板，减光板主要用来切换返回望远镜中的可见红色激光，这样人们通过望远镜就不会看到红光，不仅保证了人眼的安全而且保证了接收信号的范围更广，但是如果信号非常强烈或者测量过程中使用反光镜都有可能看到红光[5]。
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3、免棱镜全站仪的应用分析
3.1难以攀登或者不易接触的地形地物测量
免棱镜全站仪可以实现在难以攀登活着不易接触的地形地物测量。四川三岩龙、石多电站是坐落于九龙县三岩龙河流域规划中的两座电站，由于地势险要，大多是悬崖峭壁，传统作业人员进行人工测量作业难度较大，使用拓普康GPT3002LN全站仪，可以实现测距1Km的要求，准确度高达0.0002。瓯江航运开发工程施工过程中需要测量跨江大桥的墩位坐标、尺寸及倾斜度，但是由于跨江大桥的车流量较大，进行现场测量难以实现，可以采用免棱镜全站仪在北侧的圆形墩柱一侧20米左右的地方设置工作基点，在工作基点上对墩柱顶部和底部进行左右水平角观测，由于各种原因在左右水平角观测中，难以实现最顶端和最底端的观测，只能进行实现某一高度顶端和低端的观测。根据测量出的左右两侧水平角数据，取平均值就是墩柱观测点中心的水平角。根据已知数据进行方位角的换算，使用免棱镜全站仪测距功能进行墩柱顶部和底部距离的测量和垂直角的观测，经过换算成平距，在于墩柱半径求和，实现墩柱顶部和底部中心的坐标和高程的数据。利用反正切函数就实现了墩柱倾斜度的计算。由此可知免棱镜全站仪在反射介质良好和通风条件良好的地方能够实现高精准的测量，反之反射介质昏暗，通风性差的地方不宜使用免棱镜全站仪进行测距。反射面裸露的高程被测点，例如房屋、公路、桥梁等等较易使用免棱镜测量技术[6]。免棱镜测量技术还可以实现视线之内不存在障碍物的测距。
3.2输水隧洞中的贯通施工中的应用
输水隧洞是引入水工程的主要部分，某引入水城工程的无压输水隧洞长8.0Km，输水规模25.0 m3／s，输水隧洞呈马蹄形断面，洞径5.3m。开挖作为隧洞施工工期和工程造价的关键环节，必须保证开挖质量。开挖质量的的切实提高就需要进行开挖断面放样测量。放样测量过程中采用免棱镜全站仪可以实现隧洞放样和断面净空测量的需要。此时选用leicaTCR1101类型免棱镜全站仪要比采用拓普康3002LN类型的测距快速，更符合输水隧洞测量的需要。测量过程中首先进行隧洞设计的开挖断面形状、洞门点坐标等参数输入仪器，仪器放置于自由测站点或导线点处，采用边角后方交会程序可以实现测站点三维坐标、方位角以及仪器高度的位置设置点。建站后首先进行掌子面和测站之间的距离测量工作，其次确定开挖轮廓线上点的测量和设置工作。最后根据点位的确定进行红油漆的涂抹即完成一个点位的放样工作，依次进行其他点位的放样工作。免棱镜全站仪可以进行输水隧洞断面和围岩净空位移测量。免棱镜全站仪在使用过程中呈现测程远，方便快捷、准确度较高的优点，得到水利水电工程施工的广泛应用
4、结束语
免棱镜全站仪在水利水电工程中可以实现测距的精准性、快速性、测程远、方便的要求，大大提高了工程的工作效率。以上的实例说明免棱镜全站仪具有较广的适用范围，但是他并不是万能的，针对一些通风条件较差、反射介质昏暗的空间难以实现测距工作，因此作业人员在使用过程中充分利用其优势，按照使用规范进行测量工作。
参考文献：
[1]王耀华，尚学勇.GPS在水利工程测量中的运用探讨[J].河南建材，2014（05）：21-23.
[2]谢先明.水利水电工程测量技术的研究[J].科技风，2013（09）：168-168.
[3]胡保刚，陈孝胜.免棱镜全站仪在水利水电工程测量中的应用[J].城市建设理论研究，2015（22）：112-112.
[4]钭春红，金航航.免棱镜全站仪在水利水电工程测量中的应用[J].中国水运，2011（06）：152-153.
[5]涂群生.，免棱镜全站仪在工程测量中的应用[J].黄石理工学院学报，2010（10）：66-67.
[6]王明强.浅谈免棱镜全站仪在工程测量中的应用[J]大众科技，2013（07）：42-43.
论文作者:杨寿碧
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/15
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