无棱镜全站仪在桥梁通航净空测量中的应用

《无棱镜全站仪在桥梁通航净空测量中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、无棱镜全站仪在桥梁通航净空测量中的应用黄志行王灵锋周小峰（浙江省河海测绘院，浙江杭州310020）摘要:通过对无棱镜测距的介绍，精度的分析，提出无棱镜测距全站仪的优势，在针对桥梁通航净空测量时候，对工程实践此类设备技术的应用有一定的参考价值。关键词：全站仪；无棱镜；桥梁净空测量；应用中图分类号：文献标识码：B文章编号：1问题的提出随着我国经济的不断发展，交通流量的不断增加，为方便交通，各地河流、航道上兴建大桥也日益增多。桥梁建设前期要先论证桥梁通航净空尺度，因为桥梁的建设是按高于此标准来建设的，而竣工后,桥梁在一定时间内会产生变形沉降。因此，在桥梁建成一定时候后

2、必须经过通航净空测量，才能确保通航质量，保证来往船只的安全。桥梁净空测量是否准确直接影响到过往船只能否顺利通航，同时影响到大桥是否安全，是审批桥梁通航前不可缺少的一项重要工作。针对大桥净空测量，常规测量工具有测绳、钢卷尺、皮尺、测距仪、全站仪。由于人工不能直接量取桥底面高程，只能采用激光类仪器设备，随着无棱镜全站仪的问世及其测量精度的不断提高，为测量桥梁通航净空提供了一种很好的设备与方法。笔者在舟山大陆连岛工程中已竣工的响礁门、岑港大桥、桃夭门大桥通航净空测量工程中，采用无棱镜全站仪，使用三维极坐标法进行施测，证明采用此类测量技术能够节省大量的外业时间，对类似的

3、项目具有很好的借鉴意义。2无棱镜全站仪全站仪是由电子经纬仪、光电测距仪微处理器与数据记录装置等部件组成，其测距功能需要棱镜反射信号。而无棱镜全站仪与一般全站仪不同之处在于它不需要棱镜反射就能测距，并通过所测得的距离、水平角度和天顶距自动计算得到照准点的三维坐标。2.1测距原理测距原理分脉冲法、相位法两种：脉冲法是根据测定仪器发射的高频率脉冲信号往返于被测距离的传播时间而获取距离值；而相位法则使用连续信号，以不同的频率来调制基本信号，测出发射和接收信号之间的相位差，从而求得被测距离。[1]以拓普康公司产品GPT-3002LN全站仪为例：GPT-3002LN全站仪采

4、取了脉冲激光技术，拥有双光学系统：一种是无棱镜模式下的窄光束测量，使用稳定清晰的不可见的Ⅰ级激光（Ⅰ级激光在任何条件下，光弧不会超过最大允许范围，因此对人体健康无害）。另一种是有棱镜模式下的宽光束测量，可提供长距离测量，有效测距长达3000m。同时GPT-3002LN装有可见红色激光指示器，以确保瞄准点正好是被测点，方便了放样测量。GPT-3002LN在无棱镜模式下50米距离时的发射的光斑尺寸大小：长30mm，宽10mm，照准柯达灰度尺或白色表面有效测距达250M，在工程测量应用中精度相当高，GPT-3002LN全站仪精度指标见表1[2]。表1GPT-3002L

5、N全站仪精度表型 号角度测量精度距离测量精度测程（kM/p）测量模式GPT-3002LN±2″±3mm+2ppm×D3.0/1P有棱镜模式±5mm(D>25M)0.25/NP无棱镜模式±10mm+10ppm×D1.2/LNP无棱镜超长模式2.2坐标计算原理普通全站仪进行三维坐标测量时需要输入测站数据：包括测站坐标(Xs、Ys、Hs)、仪器高i、棱镜高v和后视方位角αsb（或者后视坐标），从而求解出未知点坐标，参见图1[3]。图1全站仪坐标测量示意图则有：方位角为：αst=αsb+β未知点坐标为：Xt=Xs+Dst·cosαstYt=Ys+Dst·sinαstHt

6、=Hs+i+Dst·sinαst-v当使用无棱镜全站仪进行无棱镜三维坐标测量时、棱镜高为0，直接照准观测目标,则有：未知点的高程为：Ht=Hs+i+Dst·sinαst2.3精度分析全站仪无棱镜测量是全站仪发展的方向，无棱镜测量技术作为测绘界的一项新技术应用于生产，其精度一直是人们最关心的问题。由于我们使用无棱镜全站仪时施测距离不超过250m，斜距的气象改正、加乘常数改正、倾斜改正、投影改正都非常小，其影响可忽略不计。在不考虑以上误差的情况下，对GPT-3002LN无棱镜全站仪测距精度进行了测试，每次测量距离增加，测量位置改变（墙面质的一样）。用全站仪分别测量A

7、BCD、EF、GH间高差，高差值为三次测量结果取平均；钢卷尺测量读数为两次量取结果取平均，比对成果见表2。表2精度比对统计表编号测距(m)起点名终点名全站仪无棱镜模式测取起终点高差(m)钢卷尺量取起终点高差(m)较差(m)110.2AB1.6441.647-0.003262.18CD0.1500.151-0.0013141.58EF1.5731.5650.0084215.10GH2.4352.4180.017由上表可以看出长距离下GPT-3002LN无棱镜全站仪采集的数据精度较高，最大较差为0.017m,。但需要注意的是全站仪照准点位置对测量结果有很大影响；且随

8、着距离的增大，光圈随着放