摘要：全站仪本身带有放样以及一次性空间三位坐标测量的优势，基于这点，在测量山体土石方面更为便捷，尤其是在缺乏地形资料或设计不规则开挖面的时候，其所起到的作用更为明显。因此，本文主要深入分析了全站仪在进行不规则面土方石测量上的数据收集和处理，及其具有的积极方面。
关键词：全站仪；不规则开挖面；土石方；测量
前言
最近几年，相关部门曾经利用全站仪对徐州永康大道的不规则面土石方进行了几次测量，笔者以此为实例，对全站仪的不规则面土石方测量方法进行的较为全面的探讨。
1全站仪的概述
测距系统、水平角系统、水平补偿系统等等构成了全站仪。很大程度上运用自动化处理替代了人工运作，极大的增加了测量的效率和数据的准确性，通过望远镜可以完成距离和角度的测量，诸如此类，全站仪当中的每个部分都有着无法取代的作用。
2数据采集
首先了解地形，永康大道红土岭立交桥桩号为k3+565.14，匝道起始桩号为k3+480。为保证匝道上行车视距和美化环境需要，开发公司计划将匝道内山体平整好后种植花草，因此k3+480～600为5～15m左右的深挖方。其次，建立测量坐标系。坐标系建立要依照以下几条原则。
1)坐标系构建之前，首先要充分调查明确详细的地形地势情况，此外，进行测量工作同时的视线状况也不能够忽视。
2)该坐标系一旦构建完成，要确保其能够长时间的保存，如果日后有需要，要以最快的速度再次呈现到眼前。
3)设计立意和目的要能直接在坐标系当中显露出来，通俗来讲，就是在坐标系建立的时候，要为今后的数据处理打下提前量。要是在测量之前没有建立好合适的坐标系，那么之后对数据的采集和整理等工作无疑会增加很大的阻力，更加无法突显出该测量方法的优势。
在本次测量中，把坐标原点即第一次架仪时的本站(0，0，0)，取为红土岭立交桥衡阳方向桥台上一个原有的钢筋上。考虑到靠近永连路的山坡是挖方边坡，因而具有规则坡面。为了减少计算不规则方格网，取永康大道芝山方向为Y轴正方向，然后利用全站仪的测距功能，在X轴正方向测定一个距离L，与坐标原点的高差ΔH，则后视点坐标为(L，0，ΔH)。对好后视以后，就可以采集山体开挖前的数据，为了能在具体施工过程中检查和施工完成后的验收，坐标系设置好以后还要在一个永久性构筑物上另设一个坐标点，跟永久性的坐标原点成为一对已知导线。本次测量的该点设在红土岭立交桥芝山方向的栏杆端部内侧。
3最后数据测量
3.1采集方法
坐标系设计好后，依据地形条件和测量精度要求进行采集。如果地形复杂，起伏变化大，或精度要求高，则应将山体分解成5m(或10m)的方格网，则对应平面坐标为(0，5)、(0，10)……、(5，0)、(5，5)……，如果山体地势平缓有规则，则可以减少和计算的工程量，可将其分成20m(或30m)的方格网，则对应的平面坐标为(0，20)、(0，40)……、(20，0)、(20，20)、(20，40)……。利用全站仪的放样和测坐标功能，先放样和测坐标，得到对应方格网交点的高程，同样，在施工完成后，利用原来设置好的坐标系将这些方格网角点恢复出来，再测高程，就可知道开挖是否到位。本次测量是将山体分成10m的方格网，具体测量数据见图1方格网中的数据，括号外数据是原地面高程。
3.2DEM法测量及土石方计算
利用全站仪进行的DEM法土石方测量，是一种结合了格网法、等高线法等方法优势的一种测量方法，具有精度高，受地形变化影响小，操作简便等特点。根据土方测量时的精度要求和地形特点，对测量区域进行分解，按地势起伏程度及成果数据的精度要求不同，以5m×5m、10m×10m、20m×20m等不同的点位间距规格进行高程数据采集，地形特征变化处，高程点采集应进行加密，待测区域各特征点的点位数据越密，测量成果的精度就越高。内业根据全站仪采集的高程点三维数据展点成图，然后，分别根据现场采集的高程三维数据和设计数据，利
用计算机土方计算软件分别生成DEM模型，根据两次DEM围成的空间曲面体积差值，计算土方变化量。如动土前后各进行一次测量，然后分别进行建模并计算空间曲面体积差值，则可得到实际产生的动土填挖量。
3.3方格网法
方格网法是针对较平坦地区先进行格网划分，并确定格网轴线点及编号，实地利用全站仪按极坐标法放样出个轴线点位并标示，最后对个角点进行高程数据采集，最后对各角点高程进行分格计算或整体加权平均计算的一种测量方法。
3.4等高线法
等高线法是根据地形等高线的走势，对测量区域进行高程数据采集，形成等高线，通过计算两等高线间体积值从而达到计算土方量的一种测量方法。
3.3利用全站仪采集数据有几个阶段
开挖前的山体，即原地面；具体施工过程中的检验数据。根据检验数据判断此山体是否开挖到位，是否达到设计要求；竣工测量数据采集。
4数据处理
设计要求:本例设计的主要思路是考虑G322线、红土岭立交桥及设计面上的雨水不冲刷永连公路边坡，保证边坡稳定，故在设计开挖面时，以匝道ABK0+070圆管涵为主要排水通道，具体排水方向见图中箭头所示的两边高、中间低的槽形不规则面。按照设计好的排水系统选定高程控制点，将各坐标轴上的点和方格网角点的设计高程计算出来，计算数据见方格网中括号内数据。实测高程和设计高程都到图上后，就可以将各点上的高差计算出来，依据方格网土石方计算规则将开挖土石方计算出来。为计算有条理和利用计算机计算方便，将所有方格编号，如图1上的1、2、3、4……等共48个方格，例如方格14，4个点高差分别为5.4m、5.1m、8.0m、8.5m，故方格14要开挖的土石方为高程×面积:(5.4+5.1+8.0+8.5)/4×100=675m3。然后依据这种计算思路将所有方格计算完，汇总得所要开挖的土石方。
图1不规则面开挖图示
如果因某种原因，业主临时要某些地方深挖或者某些地方不需要挖到设计高程，就要进行土方验收，这种方法就更显示出它的优点，将全站仪在原有坐标系中将开挖后的各点高程测出来，即可重新算出高差，此时已经开挖的土石方就算出来了。
5该测量方法的优势
较传统测量方法来说，该方法有以下优势:
1)数据准确。传统方法是在地形图上任设方格网，然后利用内插法将方格网上的高程计算出来;等高线绘制时就利用了内插法，现在方格网又用了内插法，数据就不真实了，但现在这种方法是实地用仪器一个点一个点测出来的，当然就比内插法所得数据要准确可靠。
2)操作性强。传统的方法是在地形图上设置方格网，利用最小二乘法算出最佳平面，遇到不规则开挖面时就很难设计出来，也无法检查是否开挖到位，这种方法在施工完成后，用全站仪利用最初测量时的坐标系将原设计点在开挖后的平面上恢复出来，测出高程，跟设计高程比较，判断是否到位，即这种方法既可判断开挖成同一高程面的情景，又可判断设计成不规则平面是否开挖到位的情景，因而这种测量方法的可操作性强。
3)适用性强。如果没有原始地形图，传统方法操作起来难，重新绘制地形图则工程量大，现在这种方法要用全站仪将各个方格网布设到实际地形中，不受原始资料的限制，不受实际设计思路的影响，因而适用性强。
结束语
采用全站仪后视法三角高程测量时，则测量的点位精度将更高，但也要做好在测量中控制点数据的检测工作。该测量方法的当中最重要的就是要将山体和三维坐标系进行有机结合，然后在先关测量过程中充分发挥全站仪测量的优势，无论是在设计阶段、施工过程中，还是在竣工之后，都不能离开所建立的坐标系，因此，较传统测量方法来说，利用全站仪来进行测量要有更为广泛的适用性。
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论文作者:吴佳南
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：高程论文; 测量论文; 方格论文; 坐标系论文; 土石方论文; 全站仪论文; 数据论文; 《基层建设》2019年第14期论文;