全站仪在高速公路纵断面测量中的应用--－以沈阳高速段工程为例

全站仪在高速公路纵断面测量中的应用--－以沈阳高速段工程为例

孙义豪

131102199505090216

摘      要

近几年，随着国家高速发展，国家大力推进“西部大开发”，西部地区的道路工程建设面临的挑战日益突出。纵断面是公路勘察设计施工中不可或缺的一环。山区地势较陡，较高差异较大，因此，采用常规的测量手段已不能很好的满足山地的要求。所以，对纵断面进行新的检测是非常必要的。公路纵断面测量是勘测、设计初期或测量时的一个主要工作，传统公路纵断面测量通常包括水准测量和纵断面测量，所采用的工具主要是水准仪和钢尺具，在山峦的高低上，高低是测量高低的标准，常常会有许多拐角，由此得出一个标高。采用钢尺进行横向测距时，由于受到地势的极大限制，不但难以进行，还存在着很大的偏差，造成了工作的低效和劳动强度。通过采用全站仪器进行路面测试，可以在任何位置安装单独的沉降计，采用坐标转换的原理对纵断面进行测量，充分发挥其优点，并进一步减小了误差的传播和累积，提高精度和效率。本文以辽宁省沈康高速公路为例，对其纵断面进行测量，以促进全站仪在公路测量中的应用。

关键词： 1、全站仪2、公路测量3、纵断面

一、公路测量

公路测量是为兴建公路而进行的测量工作。一般分两个阶段进行：

勘察设计阶段的测量是为选择一条由甲地到乙地合理、顺畅、经济、适用的路线,提供设计资料的测量。

（1）踏助选线：由有经验的选线工程师主持,从甲地到乙地实地踏勘,选择符合上述要求的线路。为了确定最优路线,需要选择不少于两个方案,以便比较彼此的优劣

（2）初测：对选定的比较路线进行调查研究及收集有关资料。其任务为：

①沿选定的比较路线,分别布设一根符合导线,作为进一步测量的控制

②沿导线测量一带状地形图,一般沿选线两侧各测100-200m范围,比例尺多为1：2000。

③测量线路的纵断面图。

④调查收集设计所需的沿线地质、水文、植被、经过城镇状况（包括人口、农工、商业等经济情况、名胜古迹的分布、民族状况等)资料

⑤纸上定线：根据收集的资料进行充分的比较研究,在地形图上确定线路的中心线及转弯处的交点位置。并选定弯道处曲线的有关资料。

（3）定线测量：定线测量：首先选定路线的方案,之后进行定线测量。由断面组作路线纵断面及横断面的测量，由中线组作中线的测设。定线测量简称“定测”。

二、全站仪

（一）全站仪的概念

全站仪是一种可以从某一测量站可共同进行对于任意点的平面位置和高程的测量仪器。最初，转速表的距离效益是通过光学方法实现的，称为“光学转速表”。随着电子测距技术的出现，测速仪得到了很大的发展，出现了一种利用电磁波测距仪测量距离的测速仪。

（二）全站仪的基本组成与分类

全站仪是一种自动化测量设备，其由两大部分组成分别为电子计算系统与存储系统，是具备专业计算机的智能控制系统。可以完美体现设备的有序性，其主要包括外接组设备和一个微型处理器，两部分共同作用，组成了可以全自动化测量存储的精密仪器。由于自动化测角技术和电子测距技术的发展，使得全站仪有多种形式：方块型和单组型。

如今的全站仪已经具有记忆、防水、防爆、电脑控制等功能。该仪器使得全站仪作为最常用的测量仪器，使多数测绘任务可以顺利进行，使其起到大量作用。

三、纵断面测量

（一）高速公路纵断面布局

在纵断面设计中，首先是选择纵向坡度，确定纵向坡度线，设置垂直曲线。将纵向线条的元素组合成流畅、视觉上连续、流畅的道路线条形状。

坡度选择：考虑地形地貌，在给特定设计速度区间内尽量选择平缓坡度。

纵断面线设计：与平坦曲线紧密匹配，使线形能满足各种车辆的需求，并力求在适度地纵向坡度下保持平衡的运行速度，使满载车辆尽可能保持高速行驶。

在开车时，在设定一个直角转弯时要格外留意。所以，为了达到良好的视觉效果和良好的路面效果，必须采用最大的纵向弯曲半径。

绘制纵断面图是道路设计中的重要环节,其设计步骤为：

①按水平记录及中桩，画出纵断面的地平线

②熟悉工程设计规程，熟悉测量数据

③根据所测的中线资料，绘制出线交角点、平曲线以及其他元素

④选择垂直方向的控制线，进行初始拉伸试验

⑤斜率调节

⑥根据剖面检查

⑦得到纵坡度

⑧对竖曲线进行得出运算

（二）高速公路纵断面测量方法

1、逐桩设站法

逐桩设站法宜于在通视情况良好，易于在中桩附近布置仪器的地形下进行。高速公路测设工作完成后，需要在各个中桩架设全站仪，整平对中量取仪器高、棱镜高输入存储，照准邻近中桩定向，每隔15米以下进行设站，水平度盘设置0度，全站仪旋转90度或270度方向进行纵断面点测量，且对地形改变处进行加密测点，按中线左、右侧记录测定纵断面点到中桩的距离和高差，纵断面长度应满足设计要求。其优点是测量数据直接、准确，缺点是需要逐桩设站，设站次数多，速度较慢。

2、坐标增量法

坐标增量法适用于加宽中线左右视场，并将车站桩前、后线设为直线。在桩点上设置一个全站仪，在一个高视野的开放视野线上。在对中心柱的前、后两个位置进行照明之后，把横转转到0°或180°，在站点上分别按“N=0”、东方“E=0”、“仰角” Z=0、高精度的位置。当测量每个纵切面中线,如果没有中间桩高程数据,mirrorman集镜子中间堆在地上,和观察者确定高度差逆站的标志进入车站的坐标。如果中平测量已经完成,每个媒介的高程桩已经获得,需要计算的高度在站桩－桩的高度的不同部分来衡量,而不同之处在于输入坐标仪测量站的“Z”。在纵截面薄点的测量中，整个工作台显示，北坐标“N”为中桩链锯，东坐标“E”为纵截面薄点到中桩点的水平距离，“Z”坐标为中桩到薄点的高差。在测量过程中，观测站的观测员通过对讲机指令镜控制纵断面的方向和距离。其优点是减少了测站数量，有效提高了测量速度。

四、结论

该文主要探讨了山地公路纵断面的检测技术，并给出了一种适用于山地高等级公路纵断面的全站仪技术。在本论文的研究和分析中，得出了以下几个主要的结果：

(1)该方法可用于山地地形地貌资料的处理与分析，从而有效地提高了计算的速度和精度。

(2)采用手持简易全站仪和手持简易全站仪，尤其是手持简易全站仪，在人力、时间、机动性上均具有明显的优越性。

(3)以论文开发的山区高级道路纵断面测量为基础，能够满足山区高级道路纵断面测量要求，实现测量数据收集、记录、计算和图形显示纵断面的综合工作，具有良好的宣传和应用价值。

(4)系统的算法根据特定的测量方法进行了进一步优化，提高了计算效率和精度。

参考文献

[1]李勇,尹泽成,江木春. 无人机LiDAR技术在山区公路断面测量中的应用探究[J]. 工程勘察,2021,49(07):50-54.

[2]刘云,邹江保. 干渠渠道断面测量中GPS-RTK技术的应用[J]. 黑龙江水利科技,2021,49(06):150-151+182.

[3]阳杨. 三维激光扫描技术在道路工程断面测量中的应用[J]. 企业科技与发展,2021,(06):71-72+75.

[4]张鹏鹏,王世东. 基于全站仪的道路纵断面测量研究[J]. 地理空间信息,2020,18(08):76-78+109+7.

[5]赵军霞,雒仪. 浅析RTK测绘系统在水文大断面测量中的应用——以元龙水文站为例[J]. 江西水利科技,2020,46(04):280-285.