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1、山东科技大学测绘工程10-1班全站仪免棱镜测绘线路横断面前言在公路、铁路的线路勘测中,测绘横断面的工作量非常大,并且横断面是土方计量、道路横坡设计、支挡防护设计的重要依据。测绘横断面的重要性提出问题测绘横断面的传统方法有经纬仪视距法、水准仪法、皮尺花杆法等,但在一些困难地区、特殊地形条件下,在横断面测绘点上难以放置棱镜或立尺,若能简捷高效地解决这个问题会取得显著的经济效益。前言在此以在闽清站场改造工程中的勘测为实例,介绍了在测点无法放置棱镜时用LeicaTCR1102全站仪免棱镜测绘横断面的具体应用和应注意的问题。全站仪免棱镜测量的基本原理和测量精度分析全站
2、仪免棱镜测量的基本原理和测量精度分析免棱镜测量介绍：免棱镜测量(Reflectorless)又叫无合作目标测量,是不需用反射棱镜而依靠被测物体自然表面反射光线来进行测距。LeicaTCR1100系列全站仪EDM(ElectronicDistanceMeasuringinstrument)模块被集成在全站仪中,可以产生一束与望远镜同轴的红外激光IR(Infra-red),作为相对于红外光束的一种，选择其还可产生可见波段的红色激光束RL(RedLaser),相应地有IR和RL两种测距方式,通过全站仪键盘上的按键可完成两种测距模式的转换。IR测距方式需要反射棱镜或
3、反射片。RL测距方式可以不用反射棱镜,也可以用反射棱镜测量(长距离测量,>1000m),其波长为0.67um,基础频率100MHz,精测尺长1.5m。免棱镜测量有效距离为80m,XR型为170m,标称精度±(3mm+2×10-6D)。激光点在20m处7mm×14mm,在50m处为10mm×20mm。当被测距离≤30m时单次测量时间≤3s,被测距离>30m时单次测量时间为3s+1.0s/10m[1]。此外,测距的激光束非常细,可以精确测量墙角、屋檐等细小的被测物体。索佳SET30R系列,拓普康GPT-8200A,GPT-7000i系列,Trimble5600、
4、3600、3300系列以及徕卡TCRAPTCR系列全站仪都具有免棱镜测量功能,且售价越来越便宜,可供测量人员自由选择。全站仪免棱镜测量的基本原理和测量精度分析能不能用：免棱镜测距的标称精度为±(3mm+2×10-6#D),即每公里测距误差±5mm,这是采用目标板(no.710333)在测距≤30m时通过实验获得的精度。但在不同大气条件和测量环境下,测量结果会受到各种因素的影响,实际测量精度往往达不到仪器的标称精度。文献[2]实验表明,不管距离远近,IR和RL模式下水平角观测值和天顶距观测值基本一致,即免棱镜测量模式对测角精度无显著影响,经多次观测计算得到水平
5、方向和天顶距的均方差最大值为3d。在免棱镜模式下,对玻璃幕墙、光滑墙壁、平静水面、灰色墙壁、三角铁架、水泥路面、沙土路面、树干、褐色雨伞、草丛、阔叶树叶等常见的反射面进行多次观测,每个点测量40余次,所得观测值均方差最大值为27.10mm[2]。全站仪免棱镜测量的基本原理和测量精度分析下面分析距离和角度共同对高差的影响:h=D#tanA.式中:h为高差,D为平距,A为竖直角。全站仪免棱镜测量的基本原理和测量精度分析一般测绘横断面的范围为线路中线两侧各100~150m[3],取D=150m。由上述实验可取测距中误差mD=±27.10mm,测角中误差mα=±3″
6、。(1)式中它量不变时高差h的中误差随竖直角A的增大而增大,且实际勘测中竖直角一般不会超过60°,所以取A=60°进行计算。则高差的中误差mh为全站仪免棱镜测量的基本原理和测量精度分析按三倍的中误差作为测量误差的极限值,即高差的极限误差(3)距离的极限误差(4)《新建铁路工程测量规范》[4]规定,横断面检测限差如表1所示。全站仪免棱镜测量的基本原理和测量精度分析表2中,L为测点至中桩的水平距离,h为测点至中桩的高差。(3)式和(4)式计算的极限误差小于表1、表2规范规定的检测限差,从理论分析可以看出利用全站仪免棱镜测绘横断面的精度能满足规范的精度要求。在闽清
7、站场改造勘测中,利用全站仪无棱镜测绘的横断面资料进行施工图设计,在施工中现场放样也验证了其测量精度比较高,实践证明了全站仪免棱镜测绘横断面的精度能满足设计、施工的需要。全站仪免棱镜测量的基本原理和测量精度分析全站仪免棱镜测绘横断面的实际应用一、工程概况闽清站为铁路货运站,位于直线段上,绝大部分是高路堤地段,右临闽江。计划在右边增建1股道(5道)及货运配套设施。在欲测横断面方向上,既有边坡为浆砌片石护坡,坡度陡且高差大,测绘人员难以到达被测点放置棱镜。每隔5~10min就有列车通过,对测量干扰很大。二、横断面实测1.确定横断面方向安置仪器：全站仪免棱镜测量横断
8、面时仪器应安置在线路中线断面点(中桩)或在横断面方向
