免棱镜全站仪在工程测量中的应用

宫传蛟

（山东省地矿测绘院 山东济南 250002）

免棱镜全站仪在工程测量中的应用

宫传蛟

（山东省地矿测绘院 山东济南 250002）

随着科技的发展，免棱镜全站仪越来越多的应用到地形测量当中去。相比有棱镜全站仪、GPS－RIK联合全站仪，免棱镜全站仪在地形测量中测量精度要明显比较高，特别是在大比例尺测图中，免棱镜全站仪有着明显的优势。免棱镜全站仪的使用，很大程度上节省了人力与时间，提高了工作效率。本文主要介绍了免棱镜全站仪的测量原理及其特点，并结合实际对免棱镜测量技术在工程测量中的应用进行了探讨。以期为相关人士提供帮助，提高工程测量的质量和效率。

免棱镜全站仪；工程测量；应用

1 免棱镜全站仪测量原理

免棱镜全站仪即不需要棱镜作为合作目标就可以进行测距的全站仪。免棱镜测量又叫无合作目标测量，是不需要反射棱镜而依靠被测物的自然表面反射光线来进行测距。免棱镜测距的方法有两种：①脉冲法；②相位法，脉冲法用测量时发射和接收信号之间的时间间隔来计算距离，多次测量得出平均距离。相位法测量使用连续信号，以不同的颇率来调制载波信号，测出发射和接收信号之间的相位差，从而求出被测距离。由于无需反射棱镜，因此它在人员不易达到地区，以及常规的地形测量、地籍测量、工程测量、房产测量、施工测量等领域所发挥的作用越来越大。

2 免棱镜全站仪的特点

2.1 效率高，使用范围广

免棱镜全站仪最大的优势就在于不需要接触被测点，就可获得被测点的3维坐标。这一来，一方面省去了作业员爬高上坡的奔波之苦，作业强度和危险性大大降低，另一方面也对一些重要的比如文物之类的建筑起到了一定的保护作用。此外，有的仪器还提供了可见激光的无反射棱镜方式，可见激光光束可以作为指向器使用，即可根据光斑的位置确定测量位置，因此没有必要总是通过望远镜寻找目标，这也给全站仪在室内测量的应用扩展了空间利用这一特性，可以轻易完成建筑物表面测量、房间空间测量、航空摄影测量中的图根点测量。

2.2 测距速度快、精度高

免棱镜全站仪的测距速度一般在1s左右，是无反射梭镜测距仪或掌上型激光测距仪的好几倍，测距精度为2mm+2ppm，这样不仅减轻了作业人员的工作强度，也提高了工作质量和效率。

2.3 测程远

一方面红外二极管的发射功率提高了，另一方面是免棱镜全站仪可以在RL状态便用棱镜，这样就大大提高了它的测程，如有的仪器使在IR模式测量时单棱镜测程3km，在RL模式下用单棱镜测量测程5km，测程几乎提高了一倍。

2.4 安全性好

激光对眼的安全性是一个很重要的问题。根据IEC60825-1标准，测量员使用望远镜直接观察不符合等级的激光束，不管该激光束是可见光还是不可见光，都可能会受到伤害。一些全站仪的光路中包含了切换返回望远镜可见红色激光的减光板，因此通过望远镜不会看到红光，这样不但使返回到接受光路的信号最大，也保证了眼睛的安全，但当信号特别强烈或者使用反光镜时，也会看到红斑，不过也是安全的。

3 工程测量中应用免棱镜全站仪的方法与策略

3.1 地形测量

（1）免棱镜全站仪应用于建筑区，实现了可见即可测的目的，减轻劳动强度、节省跑尺员跑点的时间，大大提高了作业效率。

（2）一个作业组两个人就可进行野外作业，一个操作，另一个跑杆进行转站点的测设。

（3）在沟壑、悬崖等人员无法到达和到达困难的地方，免棱镜全站仪可轻松地获取这些地物点的空间位置，从而避免人员的安全问题、并节省时间，提高了工作效率和作业精度。

3.2 地籍测量

常规测距仪或全站仪测量界址点时往往存在棱镜不能严格放置在界址点点位上的问题，常规圆棱镜从棱镜中心到棱镜厚壁厚2.8cm，左右宽各4.5cm。使用常规测量方法进行界址点测量时，很难消除棱镜厚度或宽度原因带来的棱镜不能严格放置在界址点点位上产生的方向及距离误差。使用免棱镜全站仪进行城镇地籍调查界址点测量时，完美解决了常规全站仪反射棱镜不能严格放置在界址点位置上的问题，减小了仪器照准误差和距离误差，对地籍要素，建筑物、构筑物的测量大大提高了测量效率，减少了设站次数，既节省了人力和时间，又提高了界址点测量精度。

3.3 断面测量

3.3.1 隧道断面测量

随着铁路电气化的普及，传统隧道断面测绘方法已经不适应铁路的发展（要在接触网停电时才能进行隧道断面测绘）。免棱镜全站仪可以较好地解决这些问题：将其直接架设在隧道内任意一根钢轨上，利用该仪器的激光对中和电子整平功能精确安置好仪器，转动望远镜直接用可见激光束照射所测点位，即可测出点的平距和高差望远镜旋转一周即可测出既有隧道断面的点位数据，通过现场笔记本电脑绘图可以直接看出隧道变形情况。如广州地铁1号线隧道整治工程隧道断面测量，在供电接触网不停电、不影响正常行车的情况下实施了测量作业，全部隧道断面测量作业过程共测断面20个，累计用时1h，测量人员为3人所测隧道断面数据真实、细腻和准确，保障了设计工期。

3.3.2 工程断面测量

在视野开阔、山势陡峭、无茂盛植被地区，尤其是地形陡峭险峻地段，作业人员攀爬会造成极大的安全隐患，这种情况下免棱镜全站仪的优势体现的更为明显。在某道路工程线路横断面测绘过程中，经常将免棱镜全站仪架设在沟谷的对岸来对陡峭的地貌进行断面测量。测量方法是将仪器架设在视线开阔处，将棱镜对中杆安置于线路中心对应断面里程处，设置好仪器，利用全站仪免棱镜测距功能结合全站仪内置对边测量应用程序，直接瞄准所测目标点的位置，测出目标点离线路中心的距离和高程，在现场用笔记本电脑进行断面图绘制。断面测量过程中充分发挥了全站仪免棱镜测距功能，减轻了作业人员的劳动强度和作业危险性，提高了测绘速度，缩短了外业作业时间，取得了明显的经济效益。

4 结束语

综上所述，使用免棱镜全站仪在工程中测量，不但能够有效保障监测人员的安全，而且还能保障作业的精度和工作效率。文章首先阐述了免棱镜全站仪的测量原理及其特点，然后从实际出发，探讨了对免棱镜测量技术在工程测量中的应用，旨在提高工程测量技术水平。

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TU198+.2

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1004-7344（2016）32-0207-01

2016-10-24