全站仪施工放样测量的精度探讨.doc

第 5期2008年 5月山 西 焦 煤 科 技Shanxi Cok ing Coa l Sc ience & Techno logyNo. 5M ay. 2008试验研究 全站仪施工放样测量的精度探讨刘文亮 (山西省煤炭规划设计院 )摘要通过对全站仪用于放样平面点位和高程的误差来源进行分析探讨 ,提出了在施工测量中放样点位的误差估算方法及控制误差影响的方法 ,对施工放样测量具有指导意义 。关键词全站仪 ;施工测量 ;放样测量 ;精度估算 ;探讨文章编号 : 1672 - 0652 ( 2008 ) 05 - 0032 - 02中图分类号 : TD 172 文献标识码 : B全站仪因其能够方便精确地测量出角度 (水平角和垂直角 ) 、距离 (平距和斜距 )以及点的平面坐标 和高程 ,在施工放样测量中已经被广泛应用 。全站仪 的标称精度是指仪器在正常使用条件下所能达到的 测量精度 。各种工程建设项目的施工精度要求有所 不同 ,在确定施工放样测量所使用的全站仪时 ,应该 参照施工测量规范 ,以全站仪标称测角测距精度能够 达到施工测量精度要求为基本原则 。对于不同工程 建设项目和不同测量条件 ,全站仪施工放样点之平面 位置和高程位置所能达到的精度也不相同 。因此 ,在 施工放样时 , 应该对全站仪所能 达 到的 精度 进 行估 算 ,以保证施工放样测量满足施工精度要求 1 。1 全站仪精度匹配及其选择 2 现在常用的全站仪标称测距精度为 ( 2 mm + 2 ppm S) , 施工放样测量时平均测距长度取 S = 200 m。设 m s 为 全 站 仪 测 距 精 度 , m 为 全 站 仪 测 角 精图 1 全站仪极坐标放样平面点位示意图1 ) 在已知控制点 A 上安置全站仪 ,整平对中仪 器 ,后视已知控制点 B ,拨角 ,确定方向线 A P 。2 ) 在 A P 方向上放样长度 S ,确定出要放样的点P 的位置 。放样点 P 的点位误差 m 由测角误差 m 引起的横向误差 m 和测距误差 m 引起的纵向误差 m 以及ustP 点标定误差 、已知点 A 的点位误差共同构成 。如果忽略后两项误差影响 ,则 : m s m2sm度 ,按测距测角精度匹配的原则 ,有=,即m 2= m 2 + m 2 =2s( )+ m1sut m s 2 m a = 200 000 206 265 = 2 其中 ,测角误差 m 包含了仪器整 平 对中 误差 、s目标偏心误差 、照准误差 、仪器本身的测量误差以及外界影响产生的误差等 。假定所使用的全站仪的测 角标称精度为 2 ,考虑到以上诸多误差因素 ,参照导 线测量的主要技术要求 ,取一测回测角中误差 m =8 。由于实际操作中 ,角 只测半个测回 ,故取 :m = 2 ( 8 ) = 11 可见 ,当选用的全站仪标称测距精度为 ( 2 mm+ 2 ppm S)时 ,其标称测角精度以 2 为宜 。2 全站仪极坐标放样平面点位的精度估算 全站仪极坐标放样平面点位示意图见图 1。 全站仪极坐标放样平面点位的步骤是 3 : 作者简介 :刘文亮 男 1963 年出生 1993 年毕业于武汉测绘科技大学 工程师 太原 030045mm + 2 ppm S) ,取放样的平均距离为 200 m , 测站上放样距离的读数误差为 2. 5 mm ,则 :对高差的影响 ,加两差改正后 , A、B 两点间的高差为 :h = S sin + 1 - K 22S cos + i - 1( 5 )2R22002m s = 2 + 2 + 2. 5 = 3. 5 mm式中 :R 为地球曲率半径 ;K大气折光系数 。对式 ( 5 )应用误差传播定律得 :1000将 m = 11 , m s = 3. 5 mm 代入式 ( 1 ) ,得 : sm 200 1000 11m u = = = 10. 7 mm;2062652 2m而 : m t = m s = 3. 5 mmSm 2 2 2224 2h = m s sin + S cos+cos m K +2R2则 : m = +m 2 = 10. 72 + 3. 52 = 11. 3 mmm 2u tm 1 - K22S sin2 m i + m l +由此可以看出 ,放样点时 ,测距误差对放样点位误差影响较小 ,测角误差对放样点位误差影响较大 。 因此 ,放样测量中应时时注意提高测角精度 。由式 ( 1 )可得 :2R21 - K2S cosm sR对于 s = 1 000 m , m = 2 , m s = 10 mm ,计算22- 3上式的最后两项的平方根均小于 10mm ,故可忽略不计 。则 :S2 = m- m s( 2 )2(m /)而 : S2 = ( X - X ) 2 + ( Y) 22S2- YmP APA2 2 2224 2m h = m s sin + S coscos m K +2R22m - m s22故 : ( XP - XA ) + ( YP - YA ) =( 3 )22( 6 )2m i + m l(m /)放样高程点时 ,一般能够使 角较小 ,测距误差m s 对测定高差的影响与竖直角 的大小有关 ,但这 种影响很小 。采用精确对中 ,仪器高和棱镜高的测量误差 m i , m l 大约为 1 mm。竖直角的观测误差 m 对测定高差的影响 ,随边长的增长而增大 ,大气折光系 数误差 m k 对测定高差的影响随边长的增长而大幅 度增大 ,这两项误差是影响高差 测定 精度 的 主要 误差 。因此 ,保证竖直角观测精度 、尽量克服大气折光 影响 ,并限制一次传递高程的距离 ,是全站仪放样高 程点时提高放样精度的很好的方法措施 。为提高放样精度 ,操作中应注意 :1 ) 放样前 ,应对已知控制点的点位及资料进行检 查 ,检测已知点间距离和角度 ,并与坐标反算值比较 。2 ) 仪器必须精确整平对中 ,整平误差以长水准 管气泡偏离不超过 1 格为限 。3 ) 后视点 、放样点树立棱镜要使用三脚架或棱 镜杆 ,利用其上水准器强制整平对中 ,照准目标测角定向时 ,瞄准目标下部 。4 ) 距离测量应加气象改正 ,距离计算应加高斯 投影改正 ,还应保证实测值与计算值之差在 5 mm式 ( 3 )表明 ,对一定的仪器设备 , 采用相同的方法放样平面点时 ,误差相等的点分布在一个圆周上 , 圆心为测站 A。因此 ,对每一个放样控制点 ,都可根 据点位放样精度 m 计算圆半径 S ,在半径范围内的放 样点都可由该控制点用极坐标法放样 ,且能满足精度 要求 。比如 ,要保证点位放样精度 m 20 mm , 由 式 ( 2 )计算 ,放样距离不得超过 350 m。3 全站仪三角高程标定点位的精度分析全站仪三角高程标定点位示意图见图 2。图 2 全站仪三角高程标定点位示意图图 2中 , A 为已知高程点 , B 为未知高程点 ,为求 得 B 点高程 ,须测出 A、B 两点间的高差 。在 A 点安 置全站仪 ,量得仪器高为 i,测出 A、B 两点间的斜距为 S ,竖直角 , B 点安置反射棱镜 ,棱镜高为B 两点间的高差为 :h = S sin + i - 1l,则 A、( 4 )(下转第 46页 )范围内 。满足安全 (瓦斯 )对风量要求下 ,可尽量把转速调低 。另外 ,巷道掘进初始安装的局扇 ,往往不能满足掘进 后期对风量的要求 ,传统的解决办法是更换功率大的 局扇 ,而 SRD 能很好地解决这个问题 ,掘进后期调节参 考SRM 转速 ,使其超过额定转速运转 ( SRM 速度可大大超过 3 000 r /m in运转 )以满足加大风量的要求 。收稿日期 2008 - 03 - 24文 献 1 Step hen son J M , Comp rta tion of to rque and cu rren t in doub ly sa lien t re luctance mo to rs from non linea rm agne tisa tion data. IEE p roceed ings, P t, B , M ay,1979. 126. 2 王振民. SR 电机的自然机械特性 J . 煤炭学报 , 1989 ( 6 ) : 642 - 643.SRM Speed Govern ing System of D r ive BlowerZha o ShufenA b stra c tExpound s the ba sic struc tu re and p rinc ip le s of sw itch re luc tance mo to r ( SRM ) , deduce s the to rque exp re ssion, d iscu sse s the m echan ism of va riab le vo ltage sp eed regu la tion of rea lizing tha t u se s the p u lse w id th modu la2 tion ( PWM ) con tro l techno logy in the se lf - deve lop ed SRD of d rive b lowe r, in troduce s the u sage of SRM d rive b lo2 we r, so tha t imp rove s the cond ition s of the wo rk ing face, sa tisfie s the requ irem en t of the a ir vo lum e in safe ty p roduc2tion, and save s powe r.Key word sSw itch re luc tance mo to r ( SRM ) ; Sp eed con tro l system; Sp eed regu la ting system of b lowe r; V a riab levo ltage sp eed regu la tion; Pu lse w id th modu la tion ( PWM )con tro l techno logy(上接第 33 页 )5 ) 应避免视线过低 、视线跨越水面和沿线地形 严重不对称等情况 。6) 每测站结束时 ,注意检查后视方向归零差 ,对2 仪器 ,方向归零差不得超过 12 。7) 实际操作中 ,为控制三角高程精度 ,一般放样 距离控制在 500 m 以内 。4 结束语在地形平坦地区放样点位 ,已有资料和其它条件 具备且精度要求较高时 ,点之平面位置和高程位置可 以分 2步标定 :平面位置用全站仪标定 ,高程位置用参 考水准仪标定 。这样可确保放样精度 。几何水准虽然可以达到较高精度 ,但也存在以下 不足 :地球磁场对补偿式水准仪的影响达 2 mm / km; 当在坡度较大的水准路线上进行测量时 ,受大气折光 影响大 ;丘陵 、山地难以实施等 。采用全站仪三角高 程放样高程点 ,可以达到较高的放样精度 。本文所做的探讨是以仪器性能 、精度指标均处于 正常状况为前提的 。在放样测量前 ,要对仪器设备进 行检定 ,使其达到标称精度 。在此前提下 ,按照工程技术规范要求进行放样测量 ,方能达到放样精度 。收稿日期 2008 - 03 - 31文 献 1 2 3 聂让. 全站仪与高等级公路测量 M . 北京 : 人民交通出版社 , 1995: 22 - 23.刘培文. 公路施工测量技术 M . 北京 :人民交通出版社 , 2003: 35.王金山 ,周 园. 测量学基础 M . 北京 :教育科学出版社 , 2003: 148 - 150.D iscussion on Prec ision of Con struction L ofting Survey w ith Tota l Sta tionL iu W en l ian gA b stra c tTh rough the d iscu ssion and ana lysis on e rro r sou rce from lofting su rvey of po in t po sition of p lan and e leva tion w ith to ta l sta tion, p u ts fo rwa