[全站仪在物探工程测量中的应用] 工程测量全站仪
时间：2019-04-10 03:20:59 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：基于目前全站仪在各个测绘领域中已得到广泛应用，在物探工程测量作业过程中已完全取代了过去经纬仪等传统测量仪器。本文首先介绍了全站仪及其结构原理，详细讲述了物探工程测量中利用全站仪进行坐标测量和放样测量的作业过程，说明了全站仪具有操作简单、使用方便等优点。最终提出了全站仪在更多的测量工作中具有很好的发展前景。
关键词：全站仪；物探工程测量；坐标测量；放样测量
Abstract: based on the present in each tachometer of surveying and mapping in the field has been widely used in engineering geophysical exploration in the process of measure the work has completely replace the traditional measuring instruments such as the theodolite past. This paper first introduced the principle and structure of the tachometer, described in detail in the measurement of geophysical engineering is introduced.the using coordinate measuring and moulding survey work process, that the tachometer is characterized by simple operation, easy to use, etc. The paper puts forward the tachometer in more measurement have very good development prospect.
Keywords: tachometer; Geophysical exploration engineering measurement; Coordinate measurement; Moulding survey
中图分类号：[TU198+.2] 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
目前，随着科学技术的发展，全站仪的应用已相当普及，且不断向智能化方向发展，成为主要测量仪器之一。目前的全站仪都已具备了角度测量、距离测量、坐标测量等功能，有些还具备面积测量、对边测量、悬高测量等许多特殊测量功能。这些功能在各个领域的测量工作中都得到了广泛的应用，本文就全站仪在物探工程测量工作中的应用作一些简单的介绍。
二、基本结构原理
全站型电子速测仪简称全站仪，它是由光电测距仪、电子经纬仪和数据处理系统组成。一台全站仪除能自动测距、测角外，还能快速完成一个测站所需完成的工作，包括平距、高差、高程、坐标及放样等方面数据的计算。
全站仪的结构原理包含测量光电系统和微机处理系统。如下图2-1所示：
图2-1全站仪的结构原理图
其中上图中，上半部分测量四大光电系统即测水平角、测垂直角、测距和水平补偿系统，键盘指令是测量过程的控制系统，测量人员通过按键便可调用内部指令指挥仪器进行测量工作过程和进行数据处理。经上各系统通过I/O接口接入总线与与数字计算机联系起来。
微机处理是全站仪的核心部件，其功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程的检核和数据处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地完成。输入输出单元是与外部设备连接的装置（端口）。数据存储器是测量成果的数据库。为了便于测量人员设计软件系统、处理某种目的测量成果，在全站仪的数字计算机中还提供有程序存储器。
三、全站仪在物探工程测量中的应用
全站仪测量具有操作简单、测量准确、作业效率高等优点，在各领域测量过程中得到了广泛的应用，技术也不断完善和成熟，应用领域也不断拓宽。在物探工程中全站仪也能完成多种测量工作。
1、坐标测量
全站仪可直接测算出测点的三维坐标，即N（X）、E（Y）、Z（H）。
图3-1全站仪坐标测量原理示意图
如上图3-1所示为例，A、B分别为两个已知控制点，坐标分别为（Na，Ea ,Za）和（Nb，Eb，Zb），需要测出钻孔P的三维坐标（Np，Ep，Zp）。
在作业时，B为测站点架设全站仪，A为后视点作为定向。
首先，输入测站点B和后视点A两点坐标，全站仪根据坐标反算公式自动计算出BA边的坐标方位角。
Аab=tan(Ea-Eb)/(Na-Nb)
在瞄准后视点后，通过键盘操作，将水平度盘读数据设置为计算出的该方向的坐标方位角，即坐标北（N）方向的水平度盘读数据为0，此时全站仪的水平度盘读数与坐标方位值一致。转动全站仪照准部瞄准待测点钻孔P的棱镜，显示的水平角a就是测站点到该钻孔P的坐标方位角，垂直角T是棱镜中心的天顶距，钻孔P的坐标可按下公式由全站仪自动计算得出：
Np=Nb+S*sinT*cosa
Ep=Eb+S*sinT*sina
Zp=Zb+S*cosT+i-l
式中 Nb、Eb、Zb----测站点B的坐标；
Np、Ep、Zp----待测钻孔P的坐标；
S----测站点B到待测钻孔P的斜距；
T----棱镜中心的天顶距；
a----测站点B至待测钻孔P的坐标方位角；
i----仪器高；
l----目标高（棱镜高）。
实际上，上述的计算是由全站仪机内软件自动计算完成的，作业人员只需要通过操作键盘即可直接得到该钻孔P的三维坐标。
全站仪还可将所测量坐标存储于仪器之中，能与计算机通讯进行数据传输。由此可见，利用全站仪进行坐标测量较传统方法测量操作简单，使用方便，大大提高了作业效率，在测量工作中应用尤为广泛。
2、放样测量
放样测量是根据某点的设计坐标或该点与控制点的边、角关系，为将该点在实地标定出来所进行的测量工作。在工程中，无论是设计阶段还是施工阶段，均会遇到许多放样工作，尤其在物探工作中，测量工作几乎全是放样测量。因此全站仪在物探工程测量中更是发挥着极其重要的作用。
物探工程测量主要包括地质钻孔的放样、地震测线的放样以及电、磁法勘探线、探槽、基坑的放样等一系列的放样工作。在完成这些工作时，使用全站仪尤为方便。
图3-2全站仪放样测量原理示意图
如上图3-2所示为例，A、B分别为两个已知控制点，坐标分别为（Na，Ea ,Za）和（Nb，Eb，Zb），CD为一条要施工的地震测线，1、2、3……为测线上需要放样的。
在作业时，如同上述坐标测量，还是B为测站点架设全站仪，A为后视点作为定向，在输入测站点B和后视点A两点坐标后，全站仪根据坐标反算公式自动计算出BA边的坐标方位角，瞄准A点定向。
定向后，可用键盘操作调用事先存储于全站仪内存中需要放样的地震勘探接收点1（即线头C）的坐标，仪器会根据坐标自动计算得出该点与测站点B的边角关系（坐标方位角和距离）并显示于屏幕上，执行放样命令后观测棱镜，屏幕上便显示棱镜当前位置与实地正确位置的水平角度差值和距离差值，观测员根据所显示数据转动全站仪照准部至正确方位（即水平角度为0的方向），先指挥棱镜左右移动到该方向线上，再测距指挥棱镜在该方向线上前后移动，直到显示距离差值为0，即完成了点1的放样测量工作，将点1的设计坐标在实地正确位置标定出来。以照此方法依次操作放样点2、3……直到线头D，就完成了CD地震测线的放样工作。
当然在以上放样过程中不可能完全使角度差值和距离差值为0，这就根据设计要求的精度放样，将差值控制在要求精度范围内即可。
上述例子为利用全站仪进行一条地震测线的放样过程，在其他物探工程测量的放样中也是如此进行，全站仪通过与计算机连接还可将需要放样的点设计坐标事先批量传输至仪器存储起来，方便野外直接调用。
可见，全站仪在物探工程测量的放样测量过程中无需计算，操作简单，使用方便，大大提高了工作效率。
四、结束语
通过上面的叙述，可见全站仪在物探工程测量中的应用广泛，成为测量主要仪器之一，使用起来得心应手。随着普及和智能化的发展，全站仪会在更多的测量工作中发挥着极其重要的作用，具有很好的发展前景。
参考文献：
[1] 潘正风，杨正尧.数字测图原理与方法[J].武汉大学出版社.2002，（2）.
[2] 陈改英.测量学(0).气象出版社.2001-06-01
[3] 姬玉华,夏冬君. 测量学.哈尔滨工业大学出版社.2004-6-30
第一作者：王俊营，男，1968.09～，河南开封人，1994年7月毕业于郑州煤田地质职工学院，中专学历，现任助理工程师。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
