摘要：随着人们对测量精度的要求不断提高，全站仪的出现对测量精度带来了新高度，并且在测量领域得到了广泛的应用。本文首先简要地介绍了全站仪的概念，接着介绍了利用全站仪进行导线测量的三个步骤和四种平差方法，最后以蔡司C20的全站仪为例介绍了其在福建省永安市下尧溪水电工程中进行导线测量的应用。
关键词：全站仪导线测量；基本概念；应用
1.引言
自从出现了全站仪，就为测量工作提供了非常多的便利。与传统测量光学的仪器相比较，全站仪凭高效和便捷的特点在测量领域得到了广泛应用，其不仅能够自动测量水平角、竖直角和斜距等有关数据，还可以在此基础上运行内置的特殊程序功能来完成更复杂的光学测量工作，像“导线测量”、“悬高测量”、“对边测量”和“三维的坐标测量”等。接下里，简要介绍全站仪导线测量的基本概念及其应用。
2.全站仪导线测量的基本概念
一般情况下，全站仪导线测量是指全站仪利用预先内置的特殊程序功能进行“导线型”的坐标测量。
2.1全站仪的概念
全站仪，全称“全站型的电子速测仪”，它是随着现代计算机技术和电子速测技术的发展而产生的既能够测距又能够测角的新一代仪器。全站仪同时结合了近代光学经纬仪与电子科技，是建立在电子光学经纬仪的基础之上，添加了电子测量距离的功能，并且该功能比较强大不仅能够测量的距离长而且还呈现出精度高、时间短的特点。作为由电子测距、电子测角、数据存储单元和电子计算所组成的一个以三维坐标显示的多功能测量系统，全站型的电子测速仪能够自动显示其测量结果，还能够与外围设备进行信息交换的，完美地实现了处理过程与测量过程的一体化和电子化，减少了传统测量过程的繁琐记录与计算，有效地提高了测量工作的效率。
2.2全站仪导线测量作业的方法
一般情况下，利用全站仪进行导线测量作业时可以分为以下三个步骤工作：
（1）布设导线网
根据目的测区的范围把控制的网布设计成形状不同的闭合导线。如果目的测区的形状呈现出块状时要将到导线设计成常见多边形的闭合导线；如果目的测区的形状呈现出长条时需要将导线设计成往返交错的导线。在往返交错的导线中，若返测时，每条导线的设计业保证距离往测各条导线旁边10至15米位置处，并且还有使用油漆示意以降低山区地形造点和通视的难度。所有导线的变成应该基本相等，相邻导线的变成不应该相差过大，若导线边长比较短的时候应该控制导线的边数，以利于分配测量误差。
（2）测量坐标
每个全站仪都有其各自的测距和测角精度，比如常见的全站仪――蔡司C20，它的测距精度控制在5毫米每千米之内，测角精度在1秒之内.在测量三四等控制时，在设置好每个测站上的方位角之后需要对后视点的一次返测进行测站和误差的限检核，然后选取返测坐标的平均增量进行测站点坐标的计算.这样就可以使得全站仪的坐标测量精度提高2倍，接着根据后视点坐标和测站点的往返测的坐标均值对方位角进行重新设置以测量前视点的坐标.
（3）调整导线点的闭合差
导线点的评查是在导线测量功能之下的导线通过对子菜单功能进行自动调整完成的，可以根据需要选择导线坐标进行平差也可以根据导线的长度进行简易的平差，并且还可以选择关闭或者打开角度调整闭合差.
2.3全站仪导线测量的平差方法
在日常作业中，全站仪导线测量常见的平差方法主要有一下四种：
（1）第一种方法是把具有观测误差坐标值经过坐标的平移、旋转和统一尺度等方法进行转化归算为平差之后的坐标值。首先依据导线的起点及终点坐标的闭合差得到坐标的转换参数，然后利用这些转换参数转换其他的导线点观测坐标，计算出各个点坐标的改正值，进而计算得到属于各个导线点平差之后的坐标。
（2）第二种方法是将平差过程中待定点坐标的平差值看作未知数，进行平差之后就能够得到待定点坐标的平差值。此种平差法得到的误差方程式有边误差与角误差两种类型的方程式。对全部的边及角误差方程进行审核确定无误之后，就可以根据一般的平差步骤间接计算出待定点坐标的平差值。
（3）第三种方法是通过对观测条件进行完善，也就是增加测量终边的另一个端点的坐标，并且构建方位角与坐标的条件，得到角度与坐标的闭合差，继续分析误差推导出坐标受角度误差的影响，然后将坐标的闭合差分解为边长与角度误差，在分别对这两个误差进行平差。
（4）第四种方法是依据已知坐标与观测坐标计算出各个导线点的闭合差方程的系数αm1，αm2以及βm1，βm2（m=1，2，…），接着计算导线的角度改正值和测距的相对误差，然后在计算每个未知的导线点闭合差fxm，fym（m=1，2，…，n）最后再计算每个未知导线点坐标的平差值。
以上四种常用的方法，第一种方法的数学模型比较简单，只需要简单四则运算就能够进行计算；第二种方法的方程以及计算比较繁琐；第三种方法对于曲线形状的导线计算误差比较大，比较适用于直线形状的导线；第四种方法适用于完整附和型的导线。
3.全站仪导线测量的具体应用
近年来，全站仪导线测量随着其测量精度的大幅度提高和作业方式的改变在测绘方面得到了广泛的应用.在具体生产过程中，采用全站仪导线测量的方法增加若干测站点，可以保证图根控制与碎部测量同时进行.下面采用型号为蔡司C20的全站仪例子探讨其在福建省永安市下尧溪水电工程中的应用。
该工程是由独立网控制，有一个已知的点以及一条边已知的方位角作为起始数据，不需要同其他的控制网联合平差，所以就不需要将起算方位角误差考虑在内。进行导线测量时候原始的观测值包含边长和角度两大类，高差的精度主要受到测距精度和天顶距的影响。平面位置对天顶距的要求不是很高，主要受到水平角精度以及平距的影响。所以在进行测距的时候需要进行往返测和用往返测距离之间的差值来评定侧边的精度。蔡司C20应用在福建省永安市下尧溪水电工程中的具体结果，如表1所示。
由上表1可以看出：
（1）每个测区都是采用的三维坐标进行测量的，导线点位的全长相对的闭合差fd/∑D都是比较小的，均达到了三等导线的测量精度。
（2）当边长较短、控制点个数较少的时候，导线点位的闭合差fd=2mm小于3mm。当b10.4B（b表示由控制点的误差引起的误差；B表示放样之后点位的总误差）时，控制点误差对放样点为不会发生显著的影响，所以坐标测量的方法能够保证放样点位的误差之和小于5mm.
（3）高程控制下的测量高差闭合差为fb=±12mm，这个值小于三等导线测量限差的要求，这也说明了使用蔡司C20进行三维坐标的导线测量精度已经达到了三等水平的测量精度。
4.小结
随着人们对于测量精度的要求不断提高，全站仪导线测量已经在测量领域得到了广泛的应用。传统的测量控制方法将逐步被全站仪导线测量方法所取代，在采用全站仪进行导线测量时，要牢牢记住全站仪的测量计算方法和误差分析方法，充分发挥其内置导线测量的程序，这样不仅可以提高测量效率更重要的是能够比较有效减少作业工作量及其错误。因此，采用全站仪可以对导线一次测量成功的概率是非常大的。（作者单位：中铁三局桥隧公司）
参考文献
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