长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局湖北荆州434000
摘要：目前全站仪在测量领域的应用，已经基本替代了传统的光学经纬仪测角和传统水准仪测距，这主要依赖于电子测距技术和电子测角技术的快速发展。全站仪在的电子经纬仪具有自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，提高了测量作业的自动化程度。基于此，本文阐述了全站仪的工作原理及其工作性能以及全站仪工作的测量方法及其注意事项，对全站仪在水文大断面测量中的应用以及与常规测量方法的比较进行了探讨分析。
关键词：全站仪；工作原理；工作性能；测量方法；注意事项；水文站；应用
1全站仪的工作原理及其工作性能
1.1全站仪的工作原理。全站仪是一种集光、机、电为一体的测量仪器，是集水平角、垂直角、距离、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。其能自动地测量角度和距离，并能按一定程序和格式将测量数据传送给相应的数据采集器。全站仪具有自动化程度高、功能多、精度好的特征，通过配置适当接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理或进入自动化绘图系统。全站仪的工作原理分测角原理和测距原理，测量就是利用了数学的平面几何、立体几何，结合测距数据测算其它边的距离、及相关角度。测角和测距程序内部主要应用到微分和积分等知识。测角部分采用“角度度盘+角度传感器”获得角度的数字话数据；测距部分与光电测距仪完全相同。
1.2全站仪工作的性能分析。当前全站仪是普遍使用的一种的测量仪器，它同时具备了光学经纬仪和电子测距仪的功能，能够方便、快捷地进行高精度测距仪的测量工作。全站仪是一种集光、机、电为一体的新型测角测距仪器，与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统，电子经纬仪的水平度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用（编码盘）或两个相同的光栅度盘和读数传感器进行角度测量的。根据测角精度可分为0.5″，1″，2″，3″，5″，10″等几个等级。
2全站仪工作的测量方法及其注意事项
2.1全站仪工作的测量方法。主要有：（1）电子平板法。随着现代科技的发展，回测人员己不满足于全站仪自带的显示仪，因此就以便携式的电脑来作为外置显示设备，由于全站仪有与外围设备交换信息的性能，因此全站仪可以将信息以及数据传输到其他电子设备上，这样就更具操作性、准确性，能对施工现场的复杂环境进行细致的测量以及描绘。（2）内存法。通过对全站仪自动测量所得的数据进行编码和编译，这样所得的结果会由全站仪自带的存储器来存储数据。这样的全站仪内存数据法可以不利用其他设备进行存储，更具测量存储灵活性。（3）电子手薄法。与电子平板法相类似的是电子手簿法，也是依据全站仪与外围设备交换信息的性能来将全站仪的数据与相应的外置软件相结合，数据一传出就可以在施工测量现场被相应的软件进行分析和处理。这一种高效率、高准确性的方法将会成为当前建筑工程测量作业选择的必然趋势。
2.2全站仪测量的注意事项。主要表现为：（1）仪器架设。由于仪器架设需要一定的条件，当断面桩所处环境不适宜全站仪设站观测时，可利用钢尺沿断面线方向从断面桩处丈量一段距离，量至适宜位置标记点位，进而观测，后期处理中将起点距数值换算即可。设站点在断面桩桩上可直接量取仪器高，设站点不在断面桩桩上的可接测断面桩桩上高程然后反算出设站点高程。（2）仪器观测人员。观测人员应在测量全程保护好仪器，不要受到碰撞等影响，以免造成测量误差。应做好与持杆人的交流沟通，指挥其放杆点位置不要偏离断面线，控制好整十米数的起点距。注意在测量过程中仪器参数的设置。在测量过程中，不要碰触水平螺旋，并在测量结束后，校核后视瞄准方向是否有偏差，如有偏差超限，重测。（3）持杆人员。持棱镜杆人员应在测量过程保护好棱镜，不要使镜头沾水或掉入水中，以免影响测量。应做好与仪器观测人员的互动，沿断面线控制好高程的变化。棱镜杆位置放好，杆子扶垂直，避免造成测量误差。（4）故障处理。在全站仪的任何部位发生故障时，都不能勉强使用，应当立即送至相应的维修地点进行维修，避免因为在损坏的情况下使用而导致仪器的损坏程度加剧，严重影响测量数据的准确性。
3全站仪在水文大断面测量中的应用以及与常规测量方法的比较分析
结合某水文站，对全站仪在水文大断面测量中的应用进行分析：
3.1全站仪在水文大断面测量中的应用分析。主要表现为：（1）测前准备分析。将全站仪架设在某水文站右岸断面零桩上，设置好任务文件及设站信息，后视大断面左岸断面桩，对中置零，然后把全站仪水平螺旋旋紧。水平螺旋旋紧固定后在大断面测量过程中不能再次旋转，只可利用垂直螺旋旋钮上下转动镜头，以确保断面线定位精度。（2）测量数据采集分析。由测量人员持棱镜杆沿着断面线测量，并严格控制断面变化，仪器测量人员利用对讲机时刻提示持杆人偏离断面线的位置，断面变化测点在仪器中直接测存，整十米数起点距，可先利用测距功能将距离放出来，待持杆人到位，再测存。水下部分测量，用4m棱镜杆直接实测水下高程，断面线控制办法和水上部分相同。（3）全站仪在水文大断面测量中应用的数据处理。将测量设备正确回收放置后，利用配套的数据下载软件和数据处理软件将测量数据下载进行后处理，形成所需要的测量成果，并利用Excel或CAD生成水文测量大断面图。
3.2全站仪与常规测量方法在水文大断面测量中应用的比较分析。某水文站通过全站仪测量法与水上部分水准仪水下部分测深杆的常规测法进行比较分析。常规法岸上部分的测量需架设水准仪，并派人扶水准尺；大断面起点距水上部分利用皮尺丈量，量至水边，水下部分利用缆道起点距控制，水深用测深杆测量；水上部分断面变化较大，河堤陡峭导致搬站较多，测量记载内容繁琐，须专门有人记载。常规法用人较多，测量程序十分麻烦不便，断面线方向难以控制，起点距控制误差较大。采用全站仪法测量大断面，则不受河堤陡峭变化等限制，无需搬站，一站式解决了所有的测点测量。并且测量精度高，断面线方向控制好，数据自动存储，无需记载。测量结束后利用专用软件，完成大断面数据成果和断面图绘制，测量工序少，效率高。而全站仪的应用主要表现为：（1）全站仪法能够更好的控制断面变化，操作起来更加的灵活方便，尤其当局部断面变化较大时，控制的很好。（2）在起点距的控制上，常规测法利用皮尺和缆道循环索控制，由于断面较宽，钢丝绳具有张力，编码器和滑轮间滑动摩擦，循环索与水平线存在一定的夹角，这些都是造成起点距误差的原因，虽然进行了一些换算，但最终与全站仪法比较，两岸断面桩起点距相差1.8m。
4结束语
综上所述，全站仪在水文大断面测量中的应用，可以减少测量及记载计算工作量，且受周围地形条件的限制较少，可以提高工作效率和减轻劳动强度，能够满足水文信息化建设对水文的测量要求，因此对其分析具有重要意义。
参考文献
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