基于无反射棱镜全站仪的改进高墩垂直度测量法

基于无反射棱镜全站仪的改进高墩垂直度测量法

王小刚1邵兴伟2

中铁二十局集团有限公司1中铁建宁夏高速公路有限公司2甘肃兰州730030

摘要：无棱镜全站仪是一种组合仪表和经纬仪，其工作原理是发射激光束和接收反射信号。其最大的优势就在于实现了“所瞄即所测”，不需要接触被测点,就可获得被测点的水平角、垂直角和距离3个维度的信息。在此基础上，下文讨论了基于无反射棱镜的改进高墩垂直测量方法，以供参考。

关键词：无反射棱镜全站仪；改进高墩垂直度测量法；改进策略

引言

在现场施工中，典型的建筑物测量确定方法是悬浮球法、水平角度法、经纬仪投影法等。所有这些方法都会进行测量和计算，以获得所需方向上的偏差值，从而获得建筑或结构的坡度数量。对于工程中高桩施工工艺一般采用吊球法，虽然该法简单直观，但容易出错。由于垂直球的重量不足，垂直线可能会受到风荷载的严重影响，从而导致不准确的结果。

1问题研究背景

无反射棱镜终端测量措施的准确性可以满足现行规范的要求，但在未经深思熟虑的实际应用中仍然存在问题，作者首先介绍了未经深思熟虑的测量实际应用情况，然后根据工作经验提出了在实际应用中应考虑的问题，希望今后在地籍测绘工作中充分发挥地籍测量的作用，从而确保地籍测绘的有效性和测量结果的准确性，并最终为改进测量方法发挥一定作用。

2无反射棱镜全站仪的工作优点

本文主要论述了无棱镜全站仪终端测量距离的相关问题。无棱镜全站仪终端一种组合仪表和经纬仪，其工作原理是发射激光束和接收反射信号，角度测量与普通全息图相同，无棱镜测量方法在进行测量时具备两个优点:(1)无需制定棱镜等合作目标，使操作者避免攀登顶部和底部，从而简化操作，特别是，在悬崖、断面、主要河流、人口流动频繁的地区、易受辐射和危险的地区等很难或不可能建造水坝的地区，可以大大降低操作风险和强度，优势更为明显。(2)测量点只需经所测光束对准，无需安装平台、粘贴介质等，不与测量点进行物理接触，可以避免测量点的变形，提高测量结果的准确性，对文物等重要建筑测量时也起到了一定的保护作用。尽管无反射棱镜全站仪具有上述优点，但在执行过程中仍受各种因素的限制，例如：仪器本身的性能和测量环境，在同样的条件下，它的性能要求比普通仪器更为严格，只有消除这些影响因素，才能保证测量的准确，结果合格。

3基于无反射棱镜全站仪的改进高墩垂直度测量法

3.1坐标检测方法

在日常测量工作中，坐标测量经常遇到的无反射棱镜模式是测量三维坐标(例如拉伸点坐标、测量空间点坐标等)，尤其是在安装和装配结构件时。因此，探索测量三维坐标精度的无反射棱镜模式非常有用。具体设想是在距仪器一定距离处建立一个标准栅格阵列，使其中心与所需的全站仪等仪器的基准轴正交。然后，可以通过分别观察每个零件栅格点的坐标和计算与理论值的差值来测量精度。

3.2强制对中测量方法

以变截面主桥墩的桥墩测量为例，在主桥墩范围内增设加密控制网，桥墩本身的设计高度为h=102m，通过全站仪平面放样减少仪表安装误差，结墩基对中间控制点强制采用强化的基础形式，控制点高度尽量选择高、低的结合。

3.2.1墩身模板定位要点

首先，放样出连接部的纵向轴和横向轴的准确点位，再开始进行定位点连接，并将左侧、右侧、前面和后面的检查控制点外引在外部的某个不易破坏，又方便使用的位置。这些检查控制点的作用是，在连接点和连接部垂直观察及实施连接时，将根据不同的标高计算相应连接设计部分的尺寸。镜像外引顶部入口的四个角点，测量实际坐标，查找x，y值，将测量结果转换为垂直和水平偏差(根据x，y轴与垂直和横坐标之间的角度)。使用垂直球对齐检查控制点，检查模型的安装高度，然后根据测站仪器检查结果。如果两个检查结果相符，则模型的安装位置准确，并且可以进入下一个作业以执行建构。如果两者相差大于5毫米，则应分别进行检查。

3.2.2墩身高程定位

第一墩身从桥一端的永久拟合点开始测量，然后逐桩测量，最后在桥另一端的永久拟合点闭合形成闭合环，闭合极限差在≤4NMM(n为站数)范围内进行控制。墩身基点可以设置在不同的高度。如果无法及时进行辅助测量和导线测量，则必须根据闭合平面路线的要求控制高程。闭合极限差必须满足施工要求。

3.3角度检测方法

具体方法是在距仪器约100米的水平位置上建立测站水平标尺，使标尺和测站仪表形成等腰三角形。然后，可以通过定期观察不同细分的方向值，将理论值与差值进行比较的方法来测量精度。

3.4无棱镜模式测距精度检定

TopconTPS3002N是日本topcon公司生产的一种新的高精度测量仪器，其额定精度为2英寸，反射棱镜距离为2+2ppm(或10+10ppm)，有无快速切换且易于使用反射棱镜模式。试验使用TopconTPS3002N仪器和不同距离的观测桩，通过FDC061型腔反射棱镜(棱镜镜像φ2.5cm)监测大坝目标的位移(带棱镜或非棱镜)，检查两种模式(带棱镜或非棱镜)的测量精度。测量条件是，斜距离测量:①棱镜模式(10次，取平均值确定预期值)；②无棱镜模式(8次，将精度与棱镜模式确定的期望进行比较)。用十字图确定棱镜的中心位置，缓慢转动水平微动力螺旋，进行最大水平距离偏移测量，测量5次，消除异常值，取平均值确定相应测量的最大偏移。当全站仪、棱镜类型、观测环境条件不同时，试验结果也不同，测量结果只是对相应条件下测量偏差状态的定性描述。其措施见表1。根据对试验数据的分析，该仪器在非反射模式下的测量精度是可靠的。本地块点测量:极坐标、210米测量距离、2.6毫米平均误差、5秒角度误差、10+10+10ppm测量误差、1.26厘米地块点计算误差，测量完全符合规范中指定的地块点类型的精度要求；在反射棱镜模式中，测量的最大偏移也不是线性的，而是随着测量的增加而增加，具体取决于观察到的条件。

结束语

根据上述研究:(1)改进高墩垂直度测量方法采用非接触圆柱形偏心方式测量比传统方法自动化程度更高，计算机化程度更高，工作人员投资仅为传统方法的三分之一。(2)非接触式圆柱形极性检测内容在改进的高墩垂直度测量方法中最多6种，检测数据与传统检测方法相比详细直观，桥墩的倾斜特性可从多个角度表示。(3)与锤球测量法相比，锤球测量法在3级空气环境中振荡达5mm，无法，基于无反射棱镜全站仪的改进高墩垂直度测量方法在3级空气环境中几乎没有振动，可以正常测量。

参考文献

[1]林乐鑫,赵望,张伟,杨一科.基于无反射棱镜全站仪的改进高墩垂直度测量法[J].黑龙江交通科技,2022,45(09):77-79.

[2]郭强,张必奖,刘建伟,杨京云,张永礼.高墩竖直度强制对中测量控制施工技术研究[C]//.2022年全国工程建设行业施工技术交流会论文集（上册）.,2022:800-801.

[3]周一鸣.地籍测绘中无反射棱镜全站仪的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2018(10):94.

[4]鲁勇奇,冯振贵,李法鑫.无棱镜全站仪在应用中的问题探讨[J].海峡科技与产业,2017(07):124-125.

[5]艾泽天,于洋,谷双喜.无棱镜反射测量稳定性和精度探讨[J].赤峰学院学报(自然科学版),2016,32(24):35-37.