杭州公路工程监理咨询有限公司
摘要：全站仪是集光学测量、电子、机械于一体的精密测量仪器。虽然GPS目前也广泛应用，但在测量精度和应用范围上，全站仪仍有其不可替代的位置。如桥梁坐标放样对精度的要求，隧道测量对使用条件的要求等。本文以工程实践结合南方全站仪NTS-382为例，简单介绍工地快速测量放样的操作方法，在减少测量误差、提高作业效率和减轻工作量方面进行浅析。
关键词：全站仪、线元、曲线要素、CASIO fx-5800P计算器、坐标、高程
1 全站仪操作简介
全站仪是高精度仪器，价格昂贵，一旦出现问题维修时间较长，所以在全站仪使用前要注意详细阅读使用注意事项。具体注意事项较多，在此仅叙述几个笔者认为重要的地方。全站仪在装箱时，水平制动和竖直制动必须全部打开，这是为了防止在搬运过程中的振动造成微动螺旋机械损伤，不能进行细微的角度调整。全站仪往脚架上安装和拆卸时，必须保证脚架要稳固，一只手将支架与基座用紧固螺旋拧紧，另一只手握紧仪器的提手，待仪器底部紧固螺栓拧紧时再松手。仪器带脚架短距离移动时，要把仪器脚架抱在怀里，左手抓紧仪器提手，避免仪器跌落。放置脚架时，脚架腿部一定要稳定。操作过程中，任何时候，不能使物镜被阳光直射，会损坏光学零部件，造成测量误差。
全站仪架设时，在设置测站点时，打开仪器，会有用于对中的红色激光从底部射出，此时要求红色激光线照在测站点上。为了快速的完成对中，此时首先移动脚架，将红色光线移动到测站点上，同时保证仪器大致是水平的。其次是将底部圆水准气泡整平，此时要通过分别调整脚架腿的高低的方法调整圆水准气泡，如果直接拧仪器基座脚螺旋进行调整则会使下部红色光线大幅偏离测站点。圆水准器泡居中后，再轻轻拧动底部紧固螺栓，稍微松开点以能够水平移动仪器为宜，将仪器在调整圆水准气泡时造成的水平位置偏离反方向调整回来，拧紧紧固螺栓。最后调整管水准器，先拧平行于管水准器的两个脚螺旋，同时向内或是向外旋转两个脚螺旋，管水准气泡居中时，再转动仪器，以垂直于前面两个脚螺旋方向，调整另外一个脚螺旋，使管水准气泡居中。调整完毕后，转动仪器到任意方向，观察管水准气泡是否居中，不能居中时，重复上述操作一到两次就可以使仪器完成整平了。同时注意观察仪器的激光对准红线是否偏离测站点。
摁住开关键一秒后打开仪器，按下CORD键进入基本测量界面的坐标测量模式。摁F4进入P2页进行测站设置，输入已知坐标，摁设定键。对准后视点，输入已知后视点坐标摁设定键。为了防止错误，应对后视点进行测量，检查坐标测量值与已知值是否偏差过大。此时全站仪的坐标系统已经建立，可以开始进行测量和放样工作了。如采用后方交会方法设置测站，则可以实现仪器灵活安置，避免设置在测站点被遮挡视线等不利因素，在此不再赘述。
2 全站仪线元法测设
进入基本测量模式后，摁下MENU键，进入菜单界面。选择数字4.程序进入程序界面。如果之前有设置好的放样数据文件则输入文件名字直接调用即可。没有数据文件的就需要新建一个了。此时进入放样界面，点击6.道路，进入道路设计界面，点击1.水平定线，比如建立荷禹路主线的K0+600-K5+300段落数据文件，则在文件名空白处输入HYLZX点击确认，新建文件。进入水平列表界面，选择添加，添加起点，输入起点桩号K0+600，输入相应坐标N、E。设定好以后，进入起始点界面，有直线、圆弧、缓和曲线三个线元可以添加，根据设计图纸逐个进行曲线要素的输入。直线需要输入方位角和线长，圆弧需要输入半径和弧长，缓和曲线也需要输入半径和弧长。在此需要讲述的是，圆弧和缓和曲线半径都是左转为负值，右转为正值。圆弧的半径很容易理解就是圆的半径，而缓和曲线的半径则较难理解。缓和曲线与直线相接的那端半径为无穷大，在全站仪内不用输入，与圆曲线相接的半径为圆曲线半径。如此根据设计图纸按照线性元素逐个输入，摁ESC退出后自动保存。再次进入道路设计界面，选择3.道路放样，选择4.设置放样点，进入道路放样界面，进行桩号、放样点间距和偏距等的设置，确认之后进入道路放样界面。选择放样键，输入要放样的桩号，摁确定进入放样值界面，选择指挥，仪器会告诉你向左还是向右转动多少角度，点击测量模式，测出棱镜距离仪器的距离可以指示前后距离，前后移动棱镜直到指示距离为0，再进行下一点的放样，可以进行快速放样。
以上是平面曲线放样，如果要进行高程的测设。笔者根据工程总结的经验，在测站设置时，只需要调整仪器测站高程即可以满足所测即所得的高程结果。具体操作是测站设置好以后，将棱镜放在一个已知高程的水准点上，测量其高程。比如经过过测量高程为3.213m的水准点，测出的结果是5.546m。这时只需要将仪器的测站点显示的Z坐标高程按照测量值减去实际值，降低2.351m就可以将高程设置好，测的结果为3.213m。测量其他点的高程结果都非常准确。全站仪高程测量及放样在公路大土方开挖分级刷坡设置平台、深基坑放坡和路基填方放样中，其快捷方便是GPS和水准仪无法取代的。
CASIO fx-5800P计算器是集数据传输与存储功能于一体的可编程计算器，可以存储较多数据文件，同时存储多个道路的测量数据，在使用时只要输入道路的名字就可以方便的调取。该计算器强大的编程功能使得其在工程测量和土木工程中应用广泛。
为了熟练使用该计算器，在使用前要仔细学习《CASIO fx-5800P计算器用户说明书》，熟悉程序语言，掌握计算器的使用方法。在此基础上将需要的测量程序输入到计算器中。这里简单介绍下《CASIO fx-5800P编程计算器公路与铁路施工测量程序》（作者：覃辉，出版社：同济大学出版社）该书针对工程测量常用测量工作编制了详细的程序，每个程序后又有若干个子程序和数据库。不仅可以进行平面放样，还可以进行高程测量放样。
笔者在此仅对测量数据的输入进行简介。前期需要将整理好的测量数据输入计算器，对于平曲线来说其主要工作原理也是线元法，将路线按其组成分成若干线元。每个线元分别输入曲线要素，组合成完整的道路中线数据，在此基础上进行中边桩的放样。线元分直线、圆曲线和缓和曲线。输入直线数据时，需要输入起点坐标、方位角，由于程序针对不同线元设置了相同的输入模式，直线起终点也需要输入直径，直线的半径是无穷大，这里可以用10^10代替。缓和曲线与直线相接的那端半径也是无穷大，与圆相接的那一端半径是圆曲线的半径，圆曲线半径即为圆的半径。缓和曲线和圆曲线在转向时，半径数值一律为左转为负值，右转为正值。数据输入时设置好放样点间距，就可以连续进行下一个点的放样了。
针对测量中的高程放样，提前将高程数据输入到竖曲线程序。将竖曲线程序通过编程变成平曲线的子程序，有了设计路基高程，实测高程，再嵌入边桩宽度计算程序就可以自动计算出路基的左右边桩坐标，进行路基边桩的快速放样。这需要对CASIO fx-5800P的编程熟练掌握。本方法使用极坐标放样法，和全站仪的指挥模式一样，将仪器调整至计算器指示角度，再进行距离放样即可。只是全站仪直接指示的是需要调整的角度，而极坐标放样显示的是全站仪需要调整到的角度。
由于全站仪的自设程序不能随意更改，无法互相调用已有程序，这使得全站仪在使用时有一定的局限性。CASIO fx-5800P计算器的灵活编程功能可以弥补这一不足。丰富的测量程序给满足了测量工作的需要，使得测量人员减少了大量的计算时间，减少了计算错误，提高了工作效率。
4 结束语
为实现测量工作的快速高效，前期的“笨”功夫是不可避免的。工作人员需要做好前期数据整理工作，对图纸进行复核，及早发现错误进行改正。将数据输入到仪器或是计算器内，并将计算结果与图纸核对，发现计算偏差及时纠正。也可以借助于CAD等 可视化软件将计算结果展点，使得道路线型一目了然。熟练掌握仪器的使用，平时保护好仪器，及时充电和保养。测量的真正难点在于测量数据的计算，这需要明白测量工作的原理。借助于现代科学技术可以大幅降低测量劳动强度，提高工作效率。
参考文献
【1】作者：覃辉，同济大学出版社，CASIO fx-5800P编程计算器公路与铁路施工测量程序
论文作者:杨晓
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/8
标签：测量论文; 高程论文; 仪器论文; 曲线论文; 半径论文; 全站仪论文; 计算器论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;