免棱镜全站仪在特殊工程中的应用

免棱镜全站仪在特殊工程中的应用

肖永清

乌海职业技术学院 内蒙古自治区乌海市 016000

摘要：现阶段，我国科学技术水平显著提升，免棱镜全站仪得到了普及应用，在测绘工程中发挥着越来越重要的作用，本文介绍了免棱镜全站仪在一些特殊工程中的应用及应注意的事项。

关键词：免棱镜；全站仪；地形测绘；变形测绘

引言

免棱镜测距，又叫无合作测距，指的是全站仪发射的光束经过物体表面的反射后直接测出距离，实现了“所测即所得”。使得工程项目测量更为方便、快捷。近些年来，随着科学技术的日益发展，和一些大型工程的出现，全站仪的免棱镜测距技术在工程作业中所发挥的优越性也越来越受到人们的关注。对于工程项目中一些人员无法到达的地方以及危险点的测绘，免棱镜测距有着广泛的应用。

1免棱镜全站仪

1.1免棱镜全站仪简介

免棱镜全站仪是相对于普通全站仪的一种通俗称法，即全站仪在测量过程中无需照准反射工具（反射棱镜、反射片等）即可测量的一种全站仪。其测量原理是免棱镜全站仪发射激光束打到待测点上，然后有待测点对激光信号进行慢反射返回免棱镜全站仪。免棱镜全站仪通过对反射回的激光信号进行分析，准确测定待测点的三维坐标数据。在测量过程中由于无需使用反射棱镜，方便测绘人员的工作，因此在诸多常规测量领域发挥着越来越大的作用。

1.2测量原理

该项测量技术是在相位法原理基础之上发展而来，仪器可以发出非常窄小的激光束，这样对于目标点的测量会非常精准，同时也对距离给予了保障。免棱镜全站仪测量技术，因为免棱镜的独特优势，所以在很多不能放置棱镜的区域，也可以完成测绘工作，如悬崖、车流量非常大的公路、陡峭溪谷或其他存在危险的区域。同时，反射条件非常理想的地形、城市测量也可以使用这样的方式，不但准确而且快速，可以节约很多的人力及物力资源，甚至还可以通过单人完成测量作业。所以在对建筑物立面图开展测绘工作中，该项技术的使用有着非常突出的优势。

2免棱镜全站仪的优点

免棱镜全站仪具有自动化程度高、方便快捷的优点。对于视野开阔、视线内无遮挡、反射物体完全暴露的地方，如天然石头、建筑物墙面、空旷的大地、公路面等仪器视线能看到的地形、地物点，免棱镜全站仪直接瞄准被测物体即可轻松地获取被测目标的三维坐标，实现了单人测量模式；在免棱镜测距中由于无需作业人员到达被测点立杆，大大降低了野外作业人员的工作强度，节省了工作时间，提高了工作效率；工程项目前期地形测量中往往会遇到悬崖、溪谷、公路、有危险的地物特征点，立杆人员不必到达的目标点立杆，免棱镜全站仪也能轻松测出，大大降低了危险性。工程项目施工中免棱镜全站仪在对多层建筑物的形体以及变形沉降问题观测中带来了方便。

3特殊工程中免棱镜全站仪的应用

3.1输水隧洞中贯通施工中的应用

在具体的测量过程中，首先需要根据隧洞设计的开挖断面形状以及洞门点的坐标，将这些数据输入到测量仪器中，并且将仪器放置于自右侧站点或者是导线点处，这样就能够在一定程度上实现测站点的三维坐标、方位角以及仪器高度的位置设置点。除此之外，免棱镜全站仪还能够实现对输水隧洞断面和围岩净空位移的准确测量，免棱镜全站仪在该项目的测量过程中，能够进行大量程的测量工作，操作起来也非常的简便快捷。

3.2工程规划阶段地形图测量中的应用

规划阶段测量任务是为工程设计用图需要而测制大比例尺地形图。在该测区中一些比较开阔的地方可以直接利用RTK进行碎部采集，但在一些视野不开阔和树林茂密地区则需要用全站仪采用有棱镜方式来进行测量。在测区内由于规划道路的开挖动工，随着泥土的剥离，项目区与规划道路相接的地方已形成了一些陡峭的不规则的陡坡。作业人员很难到达，要想测出坡顶线以及对坡中不规则特征点采集存在很大的危险性。如果采用从坡顶到坡底的斜坡符号表示却很难反映出现实的地貌。实际作业中，我们可以使用LeicaTS06在陡坡对面视野开阔的位置摆站，利用免棱镜模式对陡坡的坡顶及坡中的地形进行一一详细测量，直接测出地形变化点的三维坐标。从而绘制出该项目区的现势性地形图，为工程规划、工程土方量测算等提供重要保障。

3.3在变形测量中的应用

在一些变形测量中，大多数情况都是测区地质条件不好，或者发生泥石流、塌方等情况，这时候利用免棱镜全站仪测量就有很大的优势。由于雨季暴雨原因，铁塔附近的边坡发生滑坡，铁塔发生倾斜、形变，需要对其进行变形监测，滑坡比较严重，观测人员无法靠近铁塔测量，通过实地勘察，我们在铁塔对面选取了地质条件非常好的A、B两点作为观测基准点，每次只需在B点架设仪器，采用极坐标法测出铁塔的三维坐标即可。我们选取了上中下三层进行测量，分别测出图中1~9号点的三维坐标，通过每次对比对应点的坐标变量，可以很直观的反应出铁塔的上中下各个部分的形变情况。此案例中充分发挥了免棱镜全站仪测量的优势，不但保证了测量人员的人身安全，而且高效、准确无误的完成了测量任务。

3.4高压线净空高测量运用

在道路设计时会充分考虑高压线的位置以及离地面的高度。一般的全站仪测量高压线最低点净空高存在一些问题，首先道路范围内最低点不容易判断，只能靠目测；其次由于高压线在空中无法进行放置仪器测量，通常采用的方式是在高压线旁布设图根控制点，直接测量高压线最低点投影至地面点的高程、坐标然、垂直角然后再将仪器抬高瞄准至高压线最低点，记录此时仪器的垂直角，这样就可以计算得到高压线最低点净空高。为了避免出现错误，测量时利用仪器在高压线的两侧分别设站，且同一站点上用正倒镜分别进行测量总共测量目标点4次，4次测量结果的互差在误差范围内得到最终测量结果。可以外业测量比较麻烦，内业计算也比较繁琐。免棱镜全站仪测量高压线最低点净空高的过程就简单多了，仪器可以直接照准高压线测量高压线在空中的高程值，内业计算都省掉了。众所周知高压线在空中的姿态类似于抛物线，抛物线的特点是在抛物线最低点两端数值都是慢慢增大。基于此特征我们可以利用免棱镜全站仪按照水平距离间隔2米左右在高压线道路设计范围内测量出一系列高程值，在计算机中将测量成果进行展点一目了然，当高压线在空中姿态中的最低点不在道路设计范围内。通过比较测量高程值的数值，我们很快就能够找出高压线上最低点的高程值；当高压线在空中姿态中的最低点在道路设计范围内，此时很可能没有测量到最低点高程，我们可以通过高程内插方式找到最低点及高程值。再结合地面点高程，从而可以算出最低点净空高。整个过程中在确定高压在道路设计范围内最低位置也是比较准确，在外业测量时也比较简单同时又省去了内业计算高压线上高程值的步骤，最终得到的结果相比之下也更准确。

结语

免棱镜全站仪的在工程应用中，确实大大提高了工作效率，具有广阔的应用前景。相比使用常规测量工具，使用无棱镜全站仪测得更快、测得更准，技术上有着多方面的优越性能和先进性。免棱镜测量技术虽然有多方面的优越性，但是并非是万能的。针对千变万化的测量工程，测绘专业人员在应用这一技术的同时，只有采取必要措施、扬长避短，按规范要求进行施测，才能获得更高更优的观测成果和创造出更高的经济效益。

参考文献

[1]杨晓峰．免棱镜全站仪在地形测量中的精度分析［Ｊ］．江西建材，２０１４（１５）.

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[3]罗宏强.水利水电工程测量中免棱镜全站仪的有效运用研究[J].江西建材，2016（16）：149-149.