摘要：建筑市场的发展趋势，全站仪在工程施工中日渐普及，了解全站仪的特点和应用知识，对工程施工测量工作有很大的影响及意义。在施工中，全站仪的使用仅限于几项常用的功能，不能发挥出全部性能。全站仪作为现代建筑工程测量的主要工具，其智能化的高科技能力对高效完成测量任务、降低测量误差、提升测量效果都有着积极意义，在工程测量中得到了广泛使用。分析全站仪的具体优势，从智能化和自动化的角度丰富了全站仪的各项功能，并对全站仪的具体应用和使用步骤等问题进行了阐述，最后提出了使用中遇到的问题和反思，希望可以在一定程度上提高全站仪的测量效率，满足建筑工程测量的基本要求。
关键词：全站仪；建筑工程；测量；应用
引言
建筑行业作为国民经济建设的重要部分，对促进社会发展有积极作用。全站仪作为建筑测量最重要的机械设备之一，如今已逐渐进入智能化的发展中。作为现代科技的产物，全站仪可以实现远距离测量，同时利用计算机信息技术完成数据的整理、分析和存储，是具备综合性和实用性的设备。全站仪属于测量仪器类别，对提高测量精确度、实现测量工作的标准化发展、降低测量难度有很大作用。现代建筑生产十分重视全站仪的应用，希望通过高效、精确的测量，为工程建设提供科学数据，提高生产建设的可靠性。从技术层面来看，全站仪主要由光电测距仪、电子经纬仪和微型计算机组合而成，它可以实现自动化的测距、测角、记录和计算，并保证相当高的精度和准确性，是测绘工作的主要参与者，在测绘测量中得到了广泛使用，备受青睐。如何发挥全站仪的优势，凸显其独一无二的特点，解决工程测量中的问题，并积极应用到测量工作中，成为测量人员需要积极思考和讨论的课题。
1全站仪概述
全站仪，全名为全站型电子速测仪，是集光、机、电为一体的高度自动化的工程测量仪器，广泛应用于建筑、水利、交通等各种工程的精密测量或建筑物、地表形变的变形监测等作业领域。全站仪具有自动测角、自动测距、自动计算、图形显示和数据存储、无线传输等多项功能。近几年，全站仪在具备常用的基本测量模式（角度测量、距离测量、坐标测量）之外，还具有包括对边测量、悬高测量、偏心测量、面积计算等各种测量内置程序，功能相当丰富。全站仪在测量放样中有着极为强大的优势，其在可编程计算器、pc等相关辅助工具的协助下能够在工程测量实践中发挥出非凡价值。
2全站仪的特点与优势
2.1全站仪的基本特点
从使用功能来说，全站仪是一种测量设备，与其它人工测量设备不同的是，全站仪具备智能化和自动化的优势，并且融入了信息科技和互联网技术。在测量工作中，全站仪可以实现自动检测、修正、数据传输和保存等功能。网络技术使得全站仪具备开放性与全面性，它可以对数据进行自动比对和校准，其软件功能也能实现数据的更新，且软件功能也得到了创新与完善。现代智能化全站仪利用计算机技术，测量数据通过网络通信传递到计算机服务端，保证数据的及时、准确存储。另外，全站仪还与测绘软件配合，实现了遥控操作，真正达到了解放人力、提高测量效率的目标。
2.2全站仪的主要优势
智能化时代的到来，使得全站仪的发展也积极适应现代社会的需求。为何现代全站仪可以得到广泛应用，重要原因还在于全站仪具备的独一无二的优势。首先，全站仪拥有强大的功能，能做到高精度操作和数据收集。与其他测量仪器相比，全站仪可以做到误差校准。我们常用的水准仪和经纬仪在测量时存在一些误差，例如水平角指标差等，但全站仪可以彻底消除这种误差，大大提高了测量精度。此外，全站仪在智能化技术的辅助下，安装了电子测距系统，实现了自动化电子测距。这一技术的出现，真正地解脱了测量工作者的双手，尤其是在恶劣的测量环境下，或者一些人力无法到达的环境下，电子测距可以实现自动操作，并减少误差；现代全站仪操作较为简单，首先它是双向显示屏，并且水平制动以及垂直制动是设置在同一侧的，操作人员只需要一只手就可以开始工作，在观察显示屏的各项数据、做出放样点的距离以及方位角的计算等方面，有效地减少了误差。根据全站仪的电气构成来看，它属于微电设备，能够计算方位角等各项数据。无论是测量的精准度还是速度都是其他设备无法比拟的。
3全站仪的操作步骤
全站仪的操作十分简单，基本属于全自动化操作，工作人员只需要安装设备、开关机和观察即可。
3.1测前准备
调整设备结构，安装电池；设备基础设置，保持水平；根据测量环境和需求设置参数，监测测量功能是否正常，各零部件使用是否正常，是否正常开机。
3.2观测步骤
瞄准需要测量的物体；观察测量数据，根据需求操作全站仪；记录所测得的数据。测量结束后关机，原封不动地运走设备。
4全站仪的应用方法
现代全站仪功能强大，可以同时测量相关环境的距离、角度、高差，并整理测量地点的三维坐标，方便数据整合；在野外测量时，还可以连接计算机、绘图仪等设备，或者使用电子测距软件，最后实现自动化构图。其操作简单，适用范围广，已经在工程测量中得到了广泛应用。
4.1全站仪测量方法
1）以计算机为主体设备，通常是使用便携式计算机，将其作为连接全站仪的电子设备，同时连接通信线实现与全站仪测量信息的交互存储，达到数据记录和分析整理的目的。利用计算机设备，可以提高测量数据的准确性，而简单轻便的操作方式，对于复杂地形、无法大规模测量的地区来说有实践意义。最后通过计算机绘制测量图，做到系统化操作，节省了大量的人力和物力。
2）全站仪内存法。对所有测量得到的数据进行编码，利用全站仪内置的存储系统记录数据。这种方法一般是在无其他设备支持的条件下进行，例如一些小规模测量工作，优点是灵活性强、便于操作。
3）电子手薄法。使用蓝牙连接电子设备和全站仪，通过电脑设备中的软件功能实现数据存储，并对现场测量数据开展全面分析，实时监控。随着计算机技术的不断发展，现代全站仪大多结合了计算机和网络技术。在未来，全站仪的应用也离不开计算机和网络。
4.2数字化测量过程
1）工程测量一般在户外开展，很多时候还要进行野外采集。野外采集可以使用解算法，对待测量地区进行碎部点的数据采集，计算机记录用x、y、h表示三维坐标，重点记录测量所得到的参数、水平和垂直的角度等各测量点的信息，并注意数据记录的全面性，一边采集，一边还要绘制测量草图，方便采集工作完成后数据和图谱报告的生成。现代全站仪安装的软件是多样化的，不同的工程队可能安装了不同的软件。为了保证参数的可靠性，在采集过程中，全站仪所安装的软件都要具备图形处理和数据记录的功能。数据采集完成后，注意保存和传输，一般使用蓝牙连接和传递。
2）数据的处理。数据的处理主要包含了数据转换和计算，首先对采集到的数据进行整理，检查数据是否存在误差和遗漏。在开展数据计算时，注意数据计算主要针对的是地形地貌，还要以平面图和绘制等高线的方式，建立图形文件，详细描述数据处理结果。
5在工程测量中的应用
5.1多余测量
开展测量工作时，为了提高测量精度、减少或消除误差，就要进行多余测量，通常包括以下两个方面：①高差测量和边长测量。这种方法经常应用在放点、放线工作上，另外在测定点位的三维坐标时也会使用到。在操作上，需要变动棱镜的高度，通过观测并计算棱镜变动前后的高差、垂直角、斜距等参数，进行检核。②水平角测量。联测高等级控制点的方向时，为了确保精准度，还要对控制点的左角、右角进行观测，从而完成检核。另外，测量水平角时，如果条件允许，最少以两个高等级控制点为标准进行检核。
5.2碎部点测量
测量碎部点的三维坐标，需要在控制点上建立测站，然后以此为基础向另一个控制点传递，从而测定出待测点的坐标。对于测量工作而言，碎部点的测量很重要也很常见，因为受到地形图或工程特点的影响。碎部点测量的全过程都需要使用全站仪和计算机，计算机作为辅助，承担着数据传输和保存的重要功能，全站仪的智能化可以帮助我们快速得到测量数据，最后绘制图形报告。但是户外测量受环境及其他因素的影响很大，为了保证测量数据的准确性，首先要固定全站仪的位置，确定其测量方位，并使其固定，才能在其他设备的配合下顺利开展工作，保证测量的精度。
5.3添加图根点、测站点测量
工作中，如果等级测量控制点不够，就要添加图根点或测站点，相关操作的要求有明确的规范，包括边长限制、发展级别、测量方法等。在实践中，通常使用极坐标法，因为这种方法具有限制少、精度高、计算简单、布点灵活、工作量小的优点。该方法操作是在控制点上建立测站，通过测量和待定点之间的角度和距离、来推算出待定点的坐标。主要测量的要素有角度和边长，根据测定的水平角、垂直角、仪器高、棱镜高、斜距等参数，来计算出待定点的三维坐标。
6实例分析全站仪在建筑工程测绘中的应用
6.1工程概况
某工程竣工后，根据建设方要求，需要建筑主体表面安装7个大型宣传汉字，每个汉字为正方形，平面尺寸为9m2。垂直高度要求：字体的底部距离地面为建筑主体高度的0.618倍，即为建筑物的黄金分割线位置。
6.2测量定位原理
6.2.1悬高测量原理
悬高测量，就是测定空中某点距地面的垂直高度，空中待测点无需设置棱镜等照准标志的一种技术。全站仪进行悬高测量的工作原理如图1所示。首先把反射棱镜（反射片）设立在欲测目标点B的正下方（天底）B′点（即过目标点B的铅垂线与地面的交点），输入照准棱镜高v，精确至毫米；然后照准反射棱镜开始进行距离测量，屏幕上显示的距离不再变化为止。转动望远镜照准待测目标点B，屏幕便能实时显示出目标点B至地面的垂直高度H。显示的目标高度H，由各类全站仪自身内存的计算程序按下式计算而得到：H=S×cosα1×tanα2-S×sinα1+V式中：V为棱镜到地面的垂直高度，S为全站仪中心至反射棱镜中心的斜距；α1和α2分别为反射棱镜和目标点投影于水平面的竖直角，α2过大会影响悬高测量的精度。
6.2.2对边测量原理
对边测量，是指使用全站仪对两个（或两个以上的）点进行测量，求出后一个点相对前一个点（或第一点）的水平距离、高差等值的测量技术。对边测量的工作原理为：全站仪根据其测量得到的两个待测点的坐标（同一坐标系或相同的假定坐标）进行自动反算，并将两点的距离作为结果显示出来。设置测站后，如果在已有测量坐标系下进行测量，可以给出两个点之间的正确方位角。如果是假定的独立坐标系，屏幕显示的方位角是独立坐标系的方位角。如图2所示，对边测量的观测量为斜距SA、SB，可求的未知量为平距DAB、高差hAB，方位角夹角β。
6.2.3免棱镜测距技术
免棱镜测距技术，即全站仪不照准反射棱镜、反射片等专用反射工具即可测量距离的技术。①光源。免棱镜全站仪的光源一般都使用激光光源（LD）作为载波信号源。免棱镜测距模式的光学系统一般都采用窄光束测量。高精度超长测程的全站仪使用脉冲式激光测距，可以有效地过滤干扰信号。出于激光安全考虑，多使用690nm左右的一级激光。②免棱镜全站仪的测距模式。免棱镜全站仪采用的测距模式一般分为：相位比较式、脉冲式、脉冲相位比较式等几种。早期的免棱镜全站仪采用相位比较式测距模式，优点是测距精度高；中期的免棱镜全站仪采用脉冲式测距模式，优点是测程远。
6.3技术实施
由于建筑物体型巨大，建筑主体表面光滑，施工人员在安装字体时都是悬空作业，快速、准确就成了测量定位工作的重中之重。
6.3.1作业准备
将全站仪放在建筑主体中线的延长线上，距离建筑主体100~150m的适当位置。为了保证放样的精度，测站要选在土质坚实，具有一定高度，相对开阔的地方。精确整平全站仪，电子气泡要保持居中。开机，全站仪自检合格，保证电池电量充足。在“设置”菜单中，选择免棱镜工作模式。
6.3.2垂直定位
按菜单键，仪器进入菜单模式。选择“测量程序”，选定：“悬高测量”程序。按功能键选择“无需镜高”模式。照准建筑主体与地面相交的中点，按“测量”键。测量开始，显示仪器至建筑主体之间的水平距离。测量完毕，照准点的位置被确定。水平制动不动，缓慢提升望远镜，照准建筑主体顶点，显示垂直距离：86.743m。按照设计要求，待放样的字体水平高度为该距离的0.618倍，即为53.607m。继续保持水平制动不动，缓慢降低望远镜，直至屏幕显示距离为53.607m为止，指挥作业人员将点位标注在建筑主体上。保持垂直制动锁定，打开水平制动，用目镜的中丝指挥作业人员从左岸至右岸依次标注点位，连接这些标注点，在建筑主体上就放样出了一条复合要求的水平线。即为待安装字体的底线。
6.3.3水平定位
按菜单键，仪器进入菜单模式。选择“测量程序”，选定：“对边测量”程序。利用功能键，选择“不使用文件”。按功能键，选择：MLM－2（A－B，B－C）模式。瞄准放样出的水平线与左岸岩石体的交点，按“测量”键，显示仪器到照准点的平距。测量完毕，照准点位置被确定。垂直制动锁定，水平转动至右岸建筑主体与岩石的交点，按按“测量”键。测量完毕，显示左交点与右交点的距离为：125.476m。沿左向缓慢移动望远镜，目估有10m左右距离，瞄准建筑主体点，按“测量”键，看屏幕上显示的距离，如果大于10m，则指挥作业人员向右移动。如果小于10m，则指挥作业人员向左移动。直至屏幕上显示距离为10m，作业人员在已经放样的水平线上标注该点位，即为待放样字体的右边界点。根据设计要求，从这个右边界点开始，重复上述步骤从右至左依次放样出水平距离3m、14.079m、3m，共重复6次。最后，瞄准左交点，进行检核。经过检核，字体的左边界点至建筑主体的左交点距离为9.995m，符合设计精度要求。经过以上步骤，字体的底部边线、左右边界点都已经标注完毕，可以进行字体安装工作。
7结语
全站仪的自动化发展给工程测量带来了积极影响，现代全站仪不仅广泛应用于工程测量中，其测量方法的多样化使工程测量工作得到了全面发展。它的出现解放了人的双手，高端的技能表现更是实现了测量数据的精确化和标准化。为此，我们要在实际工作中灵活、综合地运用全站仪的各种测量功能，获得高质量的测量成果。
参考文献：
[1]赖兴全.全站仪在建筑工程测绘中的应用研究［J］.建材与装饰，2016（8）：192-193.
[2]方燕，方婧.全站仪在建筑工程测量中的控制要点研究［J］.江西建材，2014（7）：222.
[3]方燕，方婧.全站仪在建筑工程测量中的控制要点研究[J].江西建材，2014（7）：222.
论文作者:郭小飞
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第25期
论文发表时间:2019/6/24
标签：测量论文; 全站仪论文; 棱镜论文; 数据论文; 距离论文; 建筑论文; 水平论文; 《建筑细部》2018年第25期论文;