用全站仪采用自由站法测量横断面__墨水学术,论文发表,发表论文,

所属栏目：应用电子技术论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:163

副标题#e#摘要：横断面测量是公路建设中经常性的测量工作，它的准确与否直接影响土方量计算、路基设计和工程造价。传统的测量方法有经纬仪斜距法、经纬仪视距法、水准仪法、交会法和断面仪法等。当线路穿越通视条件差或者难以架设仪器或者高差较大的地区，上述方法就会受到一定的限制甚至无法测量。使用全站仪自由站法测量横断面，能克服上述不利条件，使得测量工作变得容易、简单、高效。
　　关键词：全站仪,自由站法,横断面
　　
　　1.基本原理
　　全站仪是电磁波测距仪、经度仪以及计算机三者的有机结合体，它能直接获取测点相对于测站的位置和高度。利用全站仪的这一功能，只要将测站与线路纳入统一坐标系，经过坐标轴旋转，建立以线路方向为纵坐标轴、垂直于线路方向为横坐标轴新的坐标第；在已知点上架设全站仪并输入测站相对于线路中的里程和距离，即可将测站平移至线路中线某一里程点上，此时，测点的纵、横坐标值就是该点的里程和该里程点的横断面点。
　　2.直线段上的横断面测量
　　2.1建立统一坐标系
　　在测区内建立统一坐标系。下面以高斯平面直角坐标系为例（假定坐标系更为简单），如图1。
　　
　　
　　图1假定坐标系
　　设某线路中线纵向方位为α0并且线路中的里程由小到大，直线段上一点B的里程为DK，坐标值为XB，YB；在附近通视条件好的地方建立控制点A，并设A点的坐标值为XA，YA，此时，由A，B2点进行坐标反算，即可求出SAB，αAB，β。
　　由已知点A想路线中线做垂线并交于C，并有
　　AC＝SABsinβ
　　BC＝SABcosβ
　　以A点为原点，将高斯平面直角坐标系旋转至α0并以此为X＇轴，垂直于此方向Y＇轴，建立新的直角坐标系Ｘ＇AY＇。此时，已知点A在线路中的里程为DK±BC（在Ｘ＇AY＇直角坐标系中，若线路上的点B位于Ⅰ、Ⅳ象限时，取“＋”；位于Ⅱ、Ⅲ象限时，则取“－”），A点到线路中线的距离为AC。
　　将测站纵横坐标分别置入A点在线路中的里程值和A点至线路中线的距离（当已知点A位于线路中线方向的左侧时，输入－AC；当已知点A位于线路中线方向的右侧时，输入＋AC）。在新的直角坐标系中，坐标观测量值X为测点在线路中线上的里程，Y则为该里程上的横断面点。
　　注意：Y值有正、负之分（当Y0输入0时，有可能全正或全负）。正、负分别表示测点位于中线的右、左侧。
　　2.2操作步骤
　　1、    计算。如图1，根据已知点A，B分别计算出SAB，αBA，β，AC和BC。
　　2、    输入必要的起始数据。在A点处假设全站仪，按上述方法输入侧站坐标和搞成（X0，Y0，H0），仪器高ί，以及觇标高υ。
　　3、    定向。精确照准后视点B（或其他已知点），并输入方位角αAB，确认后，旋转照准部，使水平角等于α0时再将水平角置零。
　　4、    观测。在完成上述步骤后，开始观测。根据测点的纵、横坐标值判断立镜点是否位于指定里程上或者是否超出测区范围。
　　3.曲线段上的横断面测量
　　与直线段横断面测量方法一样，关键是确定出位于曲线段上某里程点的切线方位及该点的坐标值，同样将X轴经旋转至切线方向，垂直于切线方向（即法线方向）就是断面方向。
　　3.1曲线段上任一点坐标和切线方位的确定
　　1、    缓和段上任一点K1的坐标计算及切线方位的确定。如图2（假设线路为右偏）。
　　
　　图2缓和曲线段
　　曲线起点或终点至K1点的偏角
　　
　　曲线起点或终点至K1点的弦长
　　
　　K1点切线的倾角
　　β1＝3δ1
　　式中，L1为ZH（或HZ）至K1点的曲线长（里程差）；LS为缓和曲线总长；R为曲线半径；C1点的方位αc1＝α0±δ1（左偏为“－”）；K1点的切线方位αk1＝α0±3δ1（#p#副标题#e#左偏为“－”）。
　　由此可列求出K1点的坐标为
　　XK1＝XZH＋C1cosαc1
　　YK1＝YZH＋C1cosαc1
　　2、    圆曲线段上任一点K2的坐标计算及切线方位的确定，如图3。
　　
　　
　　图3圆曲线段
　　β0＝(LS/2R)×(360/2π)＝90LS/(Rπ)
　　Φ＝(LS/2R)×(360/2π)＝90L2/(Rπ)
　　C2＝2R*sinΦ
　　式中，L2为HY（或YH）至K2点的弧长（即里程差）；β0为缓和曲线终点的倾角；Φ为HY或YH至K2点的偏角；弦长C2的方位
　　αc2＝α0±β0±Φ(左偏为“－”)
　　K2点切线方位
　　αK2＝α2±β0±2Φ(右偏为“－”)
　　由此可计算出K2点的坐标：
　　XK2＝XHY＋C2cosαc2
　　YK2＝YHY＋C2cosαc2
　　上述计算可采用程序计算器编程计算，十分方便。
　　3.2坐标反算
　　坐标反算原理如图4。根据测站和测点反算边长SAKί，测站到测点的方位αAKί，以此计算切线方向与αkί方向的夹角θ，即
　　θ＝αAKί－αKί
　　及Kί点在X＇AY＇直角坐标系中的坐标增量为
　　ΔX＇＝SAKίcosθ
　　ΔＹ＇＝SAKίcosθ
　　其他方法于步骤和直线段横断面测量相同，不再赘述。
　　
　　
　　图4假定坐标系中曲线段
　　4.结束语
　　在汕头市潮阳区过境公路横断面测量中，由于测量条件差，我们采用全站仪自由站法测量横断面，不但解决了线路中线断面点难以架设仪器的问题，而且大大提高了效率，降低了劳动强度。因而该法实用、可行。