[全站仪极坐标法测设物探网的一种新方法]全站仪极坐标放样步骤

　　摘要：介绍了全站仪极坐标法布设、测定点位的基本原理以及工作方法,指明了传统测设物探网方法的不足,并对点位精度问题进行了探讨，提出了一种能够满足物探网精度要求,又能加快放样速度、节省人力、提高经济效益的新方法。
　　Abstract: The paper describes the basic principles and working methods of total station polar coordinates layout method and spotting, points out the lack of traditional surveying methods of geophysical prospecting network, discusses point precision issues, raises a new way which can meet the accuracy requirements of geophysical prospecting network, and can speed up the layout, save manpower and improve economic benefit.
　　关键词: 全站仪；极坐标法；测定点位；物探网；点位精度
　　Key words: total station；polar coordinates method；spotting；geophysical prospecting network；point accuracy
　　 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）11-0026-02
　　
　　0 引言
　　随着科技的发展，全站仪在测绘中应用越来越广，且技术越来越成熟。它汇聚电子经纬仪、光电测距仪和数据记录及处理于一体，其测量距离和测量角度精度有很大提高，在野外矿区测量中，由于全站仪测设角度方便、测设距离较长，并且该仪器在一个测站点能快速进行三维坐标测量、定位和自动数据采集、处理、存储等工作，所以很受测绘人员的青睐。另外极坐标法布设灵活，只需要两个已知点，就可测设多个未知点，劳动强度低、效率高，因此全站仪极坐标法是点位测设中最常用、最灵活的一种方法。
　　1 极坐标法测设原理和工作步骤
　　如图1所示，A、B、C为已知控制点，P点为待定点，测设前先根据已知点A、B、C及待定点P的坐标，利用计算器求出A点到B点的方位角αΑΒ，A点到C点的方位角αΑC，以及A点到P点的水平距离S和方位角αΑP，然后再根据方位角求出水平角β。
　　全站仪极坐标法工作步骤如下：
　　①在A点安置全站仪，对中整平，初次开机设置：气温、气压、棱镜常数、对比度等；紧接着把测量模式设为“放样”。
　　②输入已知A点坐标，照准C点，输入A点到C点的方位角αΑC，转动仪器照准B点，读出数据，作为检核，使测出的数据与设计数据误差很小。
　　③输入待测点的坐标，转动仪器，屏幕上显示出当前视线方向与设计方向之间的水平夹角，当该夹角接近0度时，用制动旋钮制动仪器，转动水平微动螺旋使夹角为0°00′00″。
　　④用对讲机机指挥立尺员将棱镜立于视线方向上，按“测设”键，全站仪即测量出测站至棱镜的水平距离，并计算出该距离与设计距离的差值，在屏幕上显示出来。
　　⑤观测员通过对讲机将距离偏差通知持镜员，持镜员按照此距离靠近或远离仪器（一般距离为正表示需要靠近仪器，距离为负表示需要远离仪器），当偏差值不大时，在地面上做记号，打下木桩。
　　⑥手持小红白旗，在木桩顶端靠近仪器的一端左、右移动，当观测员从望远镜中瞄准小红白旗尖端时，在木桩的此位置做一标记 A。同样手持小红白旗，在木桩远离仪器的一端左、右移动，找到另外一点做好标记B。
　　⑦将木桩顶端A，B两点连线，这条线即为设计方向线。在此方向线的中点位置手持棱镜测距，然后根据屏幕上显示的距离，在方向线上移动，直至dHD=0时，在此点位打上小铁钉，立棱镜点即为实际的点位。然后回到常规测量界面，定测出该点的坐标，就算这点放样完成。紧接着下一点的测量，在同一个测站上，测设多个坐标点时，重复③～⑦步操作即可。
　　2 常规物探测网测量
　　①在物探线端点架设仪器，对中整平，打开全站仪开关。设置气温、气压、棱镜常数、对比度等。
　　②按常规测量图标，点击坐标模式，输入A点坐标作为测站坐标，同时也输入测站仪器高，战标高。
　　③转动仪器用望远镜瞄准后视点，输入后视点的方位角，再转动仪器当显示的角度接近设计方位时，制动照准部，转动水平微动螺旋精确达到设计方位，此时视线方向即为设计方向。
　　④仪器观测员指挥棱镜立尺员将棱镜立于视线方向上，按“测量”键，全站仪即测量出测站至棱镜的水平距离，并计算器计算出该距离与设计距离的差值，若该差值为正，指挥棱镜立尺员向靠近仪器方向移动，若该差值为负，指挥棱镜立尺员向远离仪器方向移动，至到棱镜立尺员立的棱镜在设计方向线上且所测距离与设计距离的差值为零时，打下木桩。此点算完成。紧接着下一点的工作。
　　⑤至到仪器观测员看不到棱镜立尺员时，立尺员返回来在能看见仪器且在设计方向线的位置上打桩，并在木桩上立棱镜，观测员按“测量”键，全站仪即测量出此点的坐标，此点就是转站点。
　　⑥搬动仪器，到转站点上架设仪器，重复1-5的工作，直到整条线测完。
　　3 全站仪极坐标法测设物探线的一种新方法
　　本矿区的物探工作是1：5000激电剖面测量，工作网度为100×20米的规则网，测线方位6°，点位精度0.5米，并且在最短的时间内完成任务。本矿区有测量控制点，笔者依据设计方案在矿区布设物探网的对面控制点上架设仪器，实施放样工作。具体步骤如下（如图2所示）。
　　①依照设计图确定出物探网起点1-1的设计坐标。
　　②以1-1的设计坐标为依据，用有程序功能的计算器以设计的方位和设计的水平距离分别计算出其他点的设计坐标如：1-1、1-2、1-3、2-1，2-2、2-3、3-1、3-2、4-1、4-2等点的设计坐标。
　　③以已知控制点和设计点的坐标，分别计算出控制点到设计点的水平距离和方位，记录在笔记本上，以备放样时使用。
　　在C控制点上架设全站仪，对中整平，用仪器望远镜照准D点，输入C点至D点的方位角，转动仪器照准E点读出数据，作为检核，使测出的数据与设计数据误差很小时，就可以测量，否则重新照准D点，重复上面工作，直到使测出的数据与设计数据误差很小时，才能正常工作。工作时可以同时测设1线、2线、3线、4线与控制点通视的点。至于不通视的点，观测员在本子上做好标记，通知棱镜立尺员也在附近做好记号，等在控制点上测完所有通视的点后，再抽出一两天时间进行补测，至于具体点位测设，采用上述全站仪的工作步骤进行布设。在这里不再累述。
　　用以上的新方法，笔者认为第一天工作稍慢些，因为棱镜立尺员对这项工作不熟悉，到第二天至以后，只要棱镜立尺员记住三点一线，并且记住上山时，水平距离20米应大概跑多少步，这样就能迅速地跑到点位，观测员通过仪器照准部照准，用对讲机对话，指挥棱镜立尺员稍微前后左右移动一下，就能精确到达点位。节省时间，提高效率。用此方法在视野开阔的平原地区或地势平坦的沙漠地区效果更佳。
　　4 点位精度
　　检查点位的精度质量问题，我们在野外要抽查一部分点的，在这里为了说明问题，笔者只选取了有代表行的4个点来讨论。
　　从表1，表2可以看出，放样时，点位误差在0.1-0.4之间，抽点检查是点位误差在0.0-0.2之间，完全满足物探的精度要求，质量可靠。
　　5 结论
　　①利用全站仪测设角度方便、测设距离可以较长，所以全站仪极坐标法在矿区布设点位是非常高效灵活的一种实用方法，应以推广。
　　②常规物探剖面测量与笔者所用新方法对比，可以得出：常规方法测设时，只能一条一条测设，遇到地形复杂，海拔较高，高差较大，通视困难地区时，搬站次数多，费时费力。由于搬站次数多，测量误差累计大，所测出的测点误差大，有时很难保证测量精度。用新方法时，在一个测点上架设仪器可以同时测设3-4条线，并且精度较高，减轻劳动强度，提高工作效率。
　　③通过工作验证，常规方法测设时，一天最多测设1-2条线，新方法测设时，4-5条线不成问题。当然以上验证局限于青藏高原高海拔地区，也许在其他地区效率更高。
　　参考文献：
　　[1]李青岳，陈永奇.工程测量学（第2版）[M].北京：测绘出版社，1995.
　　[2]武汉测绘科技大学《测量学》编写组.北京：测绘出版社，1991.
　　[3]GB/T18341-2001《地质矿产勘查测量规范》.

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