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摘 要

在全站仪自由设站得到广泛应用的现状背景下，基于全站仪自由设站方式，在考虑已知点精度的基础上，对全站仪方向及距离分别列出误差方程，采用最小二乘法原理，得出了适应于两个以及两个以上的全站仪自由设站测站坐标。通过理论分析设站点和控制点的夹角、已知控制点个数两个方面原因引起的误差，得出全站仪自由设站精度的变化趋势。通过实验和计算，证明全站仪自由设站设站点的点位精度可用。通过分析工程应用中的城市深基坑监测实例，说明全站仪自由设站法在工程测量中应用是可行的。

关键词：全站仪 精度 应用 分析

Application and Precision Analysis of Freely Setting Station of Total Station Device in Engineering Measuremen

ABSTRACT

In total station instrument free design station obtains the widespread application background, based on total station free station, considering the precision of known points based on, of total station instrument direction and distance were listed error equation, based on the principle of least square method, that adapt to two and two or more of the total station instrument free station station coordinates. Through the theoretical analysis of site and the control points of the angle, the known control point two reasons caused by error, obtained total station freely set station accuracy change trend. Through the experiment and calculation, the site of the station is proved to be free to set up and the site's point position accuracy is available. By analyzing the example of deep foundation pit monitoring in the engineering application, it is showed that the application of the total station in the engineering survey is feasible.

key word：Total station;application;accuracy;analysis

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究现状 1

第二章 精度分析 9

2.1精度分析的研究背景 9

2.2解算过程 9

2.3影响精度的因素 10

2.3.1从角度分析 10

2.3.2从控制点个数分析 13

2.3.3边角测量后方交会的精度分析 16

2.4本章小结 18

第三章 实验方法 19

3.1本文实验内容 19

3.1.1实验方案 19

3.2实验结果数据精度分析 21

3.2.1平差原理和方法 21

3.2.2计算平差结果 22

3.2.3计算坐标结果与分析 23

3.3其他实例成果 23

3.3.1全站仪自由设站坐标转换方法探讨 23

第四章 工程测量的应用 26

4.1传统方法的局限性 26

4.2应用实例 26

4.2.1 基坑监测 26

4.2.2结论 27

第五章 总结与展望 28

5.1总结 28

5.2展望 28

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1研究背景

近年来，随着电子技术的迅速发展，全站仪也很快在测绘领域得到普及。尽管全站仪型号、厂家很多，精度不一，但其特点都是一致的，即集测角、测距于一体，同时自动化程度越来越高，瞄淮目标，即可得到该点坐标，这既是全站仪用于控制测量、碎部测量常用的工作模式，也是野外数字成图的主要的方法，另外全站仪也是许多大型工程施工放样的主要工具之一。在实际应用中，由于地形复杂或者施工进度的影响，需随时增设测站，但在控制点上设站进行测量时，有时会出现视线较长时间遮挡、控制点上无法设站、两已知控制点不通视、由于施工的缘故等问题，测区内的已知点不可避免的会遭到破坏，需将点补测或临时测点以供使用，解决上述问题的方法是：采用交会法，或在测距仪普及的情况下采用支导线测量方法施测等，但这些方法都存在这样或那样的缺点。例如传统的后方交会法，至少要瞄准3个方向才可确定该点的坐标，而且有遇到危险圆的可能。于是在这里提出另一种能解决上述问题的有效方法——自由设站法。

1.2研究现状

全站仪自由设站已经在工程测量中得到了成熟地应用。全站仪的应用范围已经不仅局限于测绘工程、地籍与房地产测量，而且在大型工业生产设备和构件的安装调试、大桥水坝的变形观测、船体设计施工等领域中都得到了广泛的应用。外业测绘是测绘工作的重点，采集全站仪进行数据测量和采集，可以更加完成测绘任务。

在基坑检测中，全站仪自由设站法观测,是一种以角度与距离同时测量的极坐标法为基础,应用高精度全站仪在基坑附近一方便观测的位置设一观测站,随意设置测站点的坐标及任一个方向的方位角进行定向。这样实际上就是建立了一个自由坐标系,然后从观测站上观测若干个已知基准点及变形监测点的方向和距离。当联测这几个基准点时,基准点就有了自由坐标系和统一坐标系中的两套坐标数据。全站仪内置的自由设站观测程序就可以利用这些基准点将所有点(包括测站点)的自由坐标转换为统一坐标,通过对各点的周期性观测,便可得到各变形观测点的位移变化。所以使用全站仪自由设站法来采用全站仪随架随测的自由设站法能有效排除基坑施工干扰及周边土体变形的影响,通过相邻周期坐标计算可以快速、准确地获取监测点的位移量和累计位移量，因此也使得基坑监测更为环保、高效。

在建筑工程施工中，施工放样工作十分关键，一般在施工区域做施工控制网，再根据控制网对每个施工细部点位精确放样，以满足施工的需要。由于受现场施工条件的限制且实地中，施工坐标方格网控制点间因材料堆放、建筑物的施工，随时可能不通视，此时按常规的施工放样方法很难放出施工点位。全站仪自由设站法可以方便、快速地测定临时控制点坐标，再从临时控制点测定各细部点位，此方法很好的解决了两点间不通视的问题。

平面位置的放样主要采用极坐标放样法，其基本原理是将全站仪安置在已知控制点上，并后视另一已知控制点，设置后视点方位角，再通过已经输入的放样点坐标，计算出放样点的前视方位角以及距离，以只会前视棱镜操作人员。极坐标放样计算过程可由全站仪完成，测量精度越高、速度快、操作简便。然而，在施工过程中，由于工程的特殊性，也常常遇到实现受阻等问题。针对极坐标法在这种情况下的不足，自由设站法可以根据现场条件，选择最有利于工作开展的低点架设仪器，通过对有限已知点地观测，获取必要的计算参数，进而解算测站点坐标，再利用解算得到的坐标，按照坐标方法进行施工放样或者观测。自由设站法设站灵活方便快捷，不仅可以现场施工放样，其本身还可以作为控制点加密的一种方法。目前市场上的全站仪都有加载的自由设站程序模块，应用过程中可以直接得到所需要的设站点坐标值，省去了以往传统手工计算的繁琐步骤，大大提高了工作效率。

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