临时设站法在工程定位测量中的简单应用

摘要：利用全站仪在施工前期定位测量过程中，常常会遇见已知的两个施工控制点不通视的情况，利用常规的测量方法无法进行下一步工作。此时我们可以用临时设站的方法来解决上述问题，临时设站方法灵活、自用、精度高，不受后方交会对交会角度、距离的要求及危险圆的限制。

关键词：全站仪临时设站定位测量后方交会

中图分类号： C39 文献标识码： A

1、引言。

在工程定位测量中，全站仪以其精确、高效、灵活的特点得到了普及和运用。但是，按照全站仪传统方式进行外业操作时，必须先根据两个已知坐标点进行定向，然后才能开展下一步工作。然而在野外操作时，我们经常遇到类似问题：由于工地建筑材料的临时堆放或野外季节性作物和树木的遮挡，导致所给的两个控制点不通视。为了解决上述问题，本文提出了一种临时设站的方法：即选定一个临时位置架设仪器，保证与两个已知点都通视，通过测设临时点与两已知点间的距离和夹角，结合三角形解析关系，利用坐标正反算的原理求得临时点的坐标，以此来完成定向工作。当然，近几年新出的全站仪带有“自由设站”又可以称为“边角交会”的测量功能，通过其内置的计算模块及能够快速计算出临时点的坐标，其原理都是一样的。

2、临时设站法的测量原理

传统的后方交会方法是指在未知点P上设站，向三个已知点A、B、C进行观测，测得水平角α、β，然后根据A、B、C三点的坐标和角α、β来计算位置点P的坐标（如图1）。

图1

临时没站法是指在待定控制点设站或者临时设站，向多个已知控制点观测方向和距离，并按间接平差方法计算待定点坐标的一种控制测量方法。测站点的X、Y坐标根据方向观测值和边长观测值建立方向误差方程式和边长误差方程，然后根据最小二乘法原理计算待定点坐标平差值。传统的后方交会方法有一个前提：待定点不能位于由已知三点所决定的外接圆的圆周上，否则无法确定P的唯一性。而且越靠近该危险圆，待定点P的可靠性越低。而利用全站仪的自由设站功能无需过多的顾虑危险圆。如图2所示：点A、B为已知点，但是不通视；P为所求点，即仪器架设位置。

图2

3、临时设站法的解算过程

（1）、由全站仪测距功能得到SPA和SPB，再由A、B的坐标算出AB的坐标方位角αAB和A、B间的距离SAB 。

（2）、根据余弦定理公式作如下计算：

S2PA＋S2AB－2 SPA SABcos∠A＝S2PB

∠A＝arccos[(S2PA＋S2AB－S2PB)/ 2 SPA SAB]

（3）、由坐标正算得到P点坐标（XP1，YP1）

XP1＝Xa＋SPAcosαAP

YP1＝Ya＋SPA sinαAP

其中∠αAP＝αAB＋∠A

（4）、重复步骤2、3，利用SAB、SPB和余弦定理及坐标结算过程，得到：

XP2＝Xb＋SPBcosαBP

YP2＝Yb＋SPBsinαBP

其中∠αBP＝αAB＋180°－∠B

（5）、对比步骤（3）和步骤（4）所得的结果，参照工程测量规范要求，如果（XP1 ，YP1）、（XP2 ，YP2）在允许范围内，取两者的平均值（有两个已知点的情况）。

4、工程实践运用

六处福苑小区工程位于平顶山市建设路东段平煤神马建工集团六处院内，本小区工程包括16#楼（建筑面积6490.41m2）、17#楼（建筑面积10707.13m2）、20#楼（建筑面积6444.71m2）、21#楼（建筑面积6458.19m2）、22#楼（建筑面积6497.32m2）、23#楼（建筑面积12900.50m2）、车库一、车库二共8个单位工程。由于场地原因，整个小区分两期施工，先施工16#、17#、20#、21#、22#楼、地下车库一、车库二，最后施工23#楼，这样以来，前期做的小区测量控制网由于一期工程施工的原因被破坏，给后期23#楼定位放线带来了一定的难度。

当施工23#楼时，前期做的定位桩已经不复存在，所以需要对23#楼重新测量定位，但此时整个厂区只剩下两个控制点 ，且彼此不通视，如下图：

K03（x=34361.166,y=38677.682）、K04（x=34338.678,38751.621）为已知控制点，但由于22#楼遮挡的原因不通视，我们利用常规的测量无法工作，这时我们利用了临时设站的方法：在与两已知点都通视良好的地方选一临时点L01假设仪器，分别测得L01到K03、K04的距离为41.187米和49.538米，K03-K04的距离为77.283，再根据K03-K04的方位角，利用临时设站法的结算原理，得出L01的坐标为：（x=34328.750,y=38703.086），经复核其精度满足工程定位测量规范要求。然后仪器架设到L01点，后视K03或K04由此来实现对23#楼的施工定位工作，解决了工程后期由于施工控制被网破坏，控制点不足带来的放线难的问题。

5、仪器测量步骤

近几年新出的全站仪带有“自由设站”又可以称为“边角交会”的测量功能，通过其内置的计算模块及能够快速计算出临时点的坐标。下面以索佳SET500全站仪为例，介绍全站仪临时设站的仪器操作步骤。临时设站程序在SET500仪器中后方交会菜单下面。仪器架设在P点，输入已知点A、B的坐标。

（1)、按功能键“后交”进入后方交会子菜单，在RESECTION中选择“NEZ”，进入坐标后方交会测量程序。

（2）、编辑A点N、E、Z坐标，同时输入棱镜高。待A点输入完成后，按向右键，输入第二个点B点的坐标和棱镜高。

（3）、待点输入完成后，按测量键，进入测量距离的状态。此时瞄准第一个点A点，测量得到距离，这个时候仪器再次提供更改棱镜高的机会，确定本次测量结果。按YES进入下一个点的测量。

（4）、重复以上步骤，直到所有已知点都完成。一般隋况下在两个点测量结束后，就已经可以得到结果。按“计算”，得到仪器架设点P点的坐标，同时给N、E的标准方差。若方差在允许范围内，我们就认为本次结果有效，记录下测站坐标。

（5）、按“RESULT”可以查看各个点的方差，如果有的点误差较大，可以按“BAD”标记后重新计算。如果得到的结果还不满意，则需要重新测量，直到得到正确的测量结果。上述的操作过程得到的N、E坐标和标准方差。虽然Z坐标也可以得到，但是还是建议再用高程后方交会测量程序或者用水准仪做水准路线闭合测量，来保证最佳的测量结果和坐标精度。在实际工作中，设置临时控制点时，应尽量将点位布置在直径过两已知控制点的圆上，尽量使临时点到两个已知点的夹角为90°，这样可以最大程度的减小临时点的点位误差。

5、结论

经过计算和工程应用实践检验证明，在工程定位测量中用全站仪进行临时设站的方法，不论其工作效率还是精度方面都是可取的，所得的结果都能很好地满足工作需要。此种方法可以在便于安置仪器的任意地方架设仪器，操作简捷方便，结果精确，该方法同样适用于小比例野外数字测图的需要。但是使用该方法时一般都只有两个已知点，这也限制了它的精度。所以，要将此方法引入到加密控制点的工作和精密工程测量中时，我们应当利用尽可能多的已知点，对中的时候也应该进行精确对中，以减小误差，提高精度。