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怎样使用全站仪三维坐标测量功能解决高速公路基准点复测

时间:2013-10-17浏览:责任编辑:四川拓图测绘仪器

摘要:随着高速公路建设规模的加大和建设速度的加快,对高速公路基准点复测的速度有了更进一步的要求,本文就利用南方测绘生产的全站仪的三维坐标测量功能代替普通的导线测量和水准测量来解决高速公路基准点复测作简要的分析,并举例说明。

关键词:南方全站仪;三维坐标测量;基准点复测

众所周知,全站仪三维坐标(X,Y,Z)测量实际就是平面二维坐标(X,Y)和高程H的测量,而平面坐标(X,Y)的测量实际就是由平面角度α和距离S推算得到,高程测量就是测量竖直角和斜距组成的三角高程测量。

现代高速公路建设,一般从施工单位进场准备到正式开始施工不到一个月的时间,而设计提供的基准点都要求必须先复测,满足一定的精度要求方可使用,基准点复 测的传统方法一般都是采用平面导线测量和水准导线测量,这就要求施工单位准备两组人员和两套仪器,一组进行导线测量,一组进行水准测量,然后分别平差计 算。如我们充分利用全站仪的三维坐标测量功能,则只需一组即可完成,平差计算也一次完成。下面就具体过程举例说明。

一、外业测量

1、首先看下图(图1)

已知高级控制点A、B、C、D各点的三维坐标(XA、YA、HA)、(XB、YB、HB)、(XC、YC、HC)、(XD、YD、HD),为描述方便,本文用Z代替H。

2、先把全站仪置于B点上,后视A点,设置气象改正(温度、气压)等数据,输入测站点B的三维坐标(XB、YB、ZB)和后视点A的平面坐标(XA、YA)以及仪器高、目标高等测站设置数据,瞄准点2测量并记录2点的三维坐标(X'2、Y'2、Z'2)和平距SB2。

3、仪器移置到2点,同上输入测站点B所测的2的三维坐标(X′2、Y′2、Z′2)和后视点B的平面坐标(XB、YB)以及仪器高、目标高等测站设置数 据,瞄准点3测量并记录2点的三维坐标(X′3、Y′3、Z′3)和平S23。依此类推直到测出C点的三维坐标(X′C、Y′C、Z′C)。

二、内业计算:

1、从测量过程可知,普通导线测量中的不少计算工作都由仪器完成,平差计算就简单得多,不需像普通导线测量那样,先进行角度闭合差和坐标增量闭合差的分配,再进行坐标计算。这里应直接按三维坐标闭合差分配。

2、由于测量本身不可避免有误差,所测导线必定出现全长闭合差f,由图知

fX=X'C- XC(1)

fY=Y'C- YC (2)

同样有fZ=Z'C- ZC (3)

即可求得导线全长相对闭合差

K=1/(∑S/f)= f/∑S (4)

坐标闭合差分配是以累计边长成比例分配:

υxi=- fX(SB2+S23+……S(i-1)i)/ ∑S

υYi=- fY(SB2+S23+……S(i-1)i)/ ∑S

υZi=- fZ(SB2+S23+……S(i-1)i)/ ∑S (5)

改正后各点坐标为:

Xi=X'i+υxi

Yi=Y'i+υYi

Zi=Z'i+υZi (6)

三、计算事例如图2:

四、精度:

由《公路勘测规范》知高速公路对导线测量的精度要求是达到一级导线精度,作为全站仪测量来说,这是很容易的;对于水准测量,规范要求是四等水准测量标准。 本文论述的方法,实际就是利用三角高程测量代替常规水准测量。作为三角高程测量,具体操作时必须准确量取测站仪器高和前、后视棱镜高,以保证高程测量的精 度。采用本文的测量步骤,国内已有多篇论文论述,完全可以达到四等水准要求,精度足够。

结束语

本文论述的方法是一种通用的方法,它不但可以用在高速公路基准点复测上,也可用于勘测设计时的基准导线、水准测量及其它各行业需布置三维导线的情况,利用这种方法省时省力,计算简单明了。
三维坐标导线测量平差表
 

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