南方NTS360型全站仪测量原理及放样操作
南方NTS360型全站仪测量原理及放样操作 摘 要:随着建筑工程技术的不断更新，全站仪在建筑工程施工中得到了普遍的应用，其区别于电子经纬仪最主要的功能是坐标测量和坐标放样。坐标测量是利用全站仪将已知目标点的坐标测量出来;坐标放样是根据已知坐标，在施工现场找出该坐标对应的地面位置。简言之，坐标测量是已知目标点的位置，求取该位置的坐标;坐标放样是已知某一坐标值，求取该坐标值在施工现场的实际位置。前两部分讲述全站仪测量的理论知识，第三部分以south nts-360型全站仪为载体，从测站建立到坐标放样，阐述操作方法。
关键词:全站仪 坐标测量 坐标放样 测站 后视 方位角
1 引言
无论是坐标测量还是放样，都需在全站仪中建立一个跟施工坐标系相统一的坐标系统，即全站仪坐标系的坐标轴跟工程施工坐标轴是重合的。全站仪建立坐标系统分为两步:(1)输入当前测站坐标;(2)确定坐标北(x轴)方向。
“输入当前测站坐标”实质上是确定全站仪坐标系的坐标原点，其方法就是将全站仪架设在已知坐标的控制点上，整平对中，将该控制点的坐标输入仪器中并记录。“确定坐标北(x轴)方向”的方法有两种:(1)假定坐标北(x轴)方向，将度盘置为盘左，视线方向调整到跟坐标北(x轴)方向重合并将水平度盘置零。(2)已知两个控制桩的坐标，根据两个控制桩的坐标反算这两个控制桩方向线
的坐标方位角，将全站仪架设在其中一个控制桩上，瞄准另外一个控制桩，并将水平度盘配置为该方向线的坐标方位角。全站仪配置水平度盘实际上是利用全站仪寻找坐标北(x轴)方向的过程，也就是建立全站仪坐标系统，该坐标系统跟工程施工坐标系是统一的。
2 测量原理
2.1 记录测站
将全站仪当前设站点的坐标输入仪器中并记录为测站，实质上是将全站仪测站配置为全站仪测量坐标系统的原点。
2.2 建立后视
如图1所示，t1和t2是施工坐标系x-o-y中已知坐标的两个控制桩，在坐标系x-o-y中，直线t1t2的坐标方位角为 ，通过t1t2来建立全站仪坐标系x′-o′-y′方法如下:
2.2.1 计算 的象限角 i
tan i = =
i = arctan
2.2.2 讨论 i所处的象限并确定 的角度值
(1)当y1,y0;x1,x0时， 位于第一象限， = i;
(2)当y1,y0;x1,x0时， 位于第二象限， =180?埃 ;
(3)当y1,y0;x1,x0时， 位于第三象限， =180?? i;
(4)当y1,y0;x1,x0时， 位于第四象限， =360?埃 ;
将全站仪架设于控制桩t1之上，调整望远镜使视线方向对准控制桩t2，将全站仪水平度盘配置为 ，那么全站仪坐标系x′-o′-y′的x轴o ′x′与t1t2的夹角为 ，o x与t1t2的夹角也为 ，所以o ′x′?o x。因此，全站仪坐标系x′-o′-y′与施工坐标系x-o-y相统一。
2.3全站仪坐标测量
如图1所示，将全站仪架设于控制桩t1之上，测定目标w1的坐标，全站仪坐标测量的原理是通过测定目标的方位角和距离来计算出目标的坐标值。通过测量可以获得t1w1的坐标方位角 和距离s，求出目标w1相对于测站t1的坐标增量?x、?y。
?x=s?譪os
?y=s?譪os
目标w的坐标
xw=x0+?x
yw=y0+?y
2.4 全站仪坐标放样
坐标放样和坐标测量是两个互逆的过程，给定放样点w的坐标为xw、yw，可以计算出测站t1到放样点w的坐标方位角 和距离s。转动望远镜使全站仪水平度盘读数为 ，锁紧水平制动螺旋，目标w位于仪器视线上，只需在视线上量取距离s就能实现放样点的定位。
3 全站仪操作示例(坐标放样)
全站仪坐标放样也叫坐标测设，是将施工图上的坐标点在施工现场找到其相应位置的过程，以南方nts360型全站仪为例，其主要放样操作步骤如下:
(1)将仪器架设于已知坐标点t1，对中整平后开机后选择“menu”键进入如图2界面。
(2)选择数字键“2”进入放样，如图3，建立测量文件，以“hbzy”为例，命名本项目，按“f4”确认后进入文件。进入图4所示界面。
(3)选择按键“1”设置测站点，此时需要添加测站点坐标，点击“f2”键进入坐标添加界面。
(4)点击“f4”即可添加测站点的点名和坐标，输入测站点点名，例如点名为t1，测站点坐标为n=1000.000，e=1000.000，z=10.000。输入完毕之后点击“f4确认”。
(5)量取仪器高，仪器高的测量方法是从测量控制桩量取到仪器中心，仪器中心标志见仪器侧面的刻画线。输入仪器高以后，点击“f4”确认，回到图4所示界面，此时步骤1“设置测站点”已完成，点击数字键“2”设置后视点，此时需要添加后视点坐标，点击“f2”键进入坐标添加界面，添加点名和坐标，例如点名为t2，坐标为n=800.000，e=800.000，z=12.000，点击“f4”确认。
(6)按照提示操作，照准后视，方法如下，旋转全站仪的水平度盘，使望远镜视线精确照准后视点，点“f4”确认后回到图4所示界面。点击数字键“3”设置放样点，点击“f2”进入坐标输入界面，输
入放样点点名和坐标，例如放样点点名为t3，坐标为n=500.000，e=500.000,点击“f4”确认，其中计算值hr=225??0′00″，hd=707.1068m，hr为测站t1到放样点t3的坐标方位角，hd为t1到t3的水平距离。
(7)点击“f1”选择距离放样，通过旋转全站仪的水平度盘将仪器视线方向调整到跟hr=225??0′00″一致，此时dhr=0??0′00″，锁定全站仪的水平度盘。
(8)将棱镜安置于全站仪的视线方向上，点击“f1”测量棱镜到仪器的水平距离，平距为棱镜到仪器的距离，dhd为棱镜距离目标点t3的距离，例如dhd=-122.350m，
表
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示棱镜需要沿着全站仪视线，向远离全站仪方向移动122.350m方能到达目标点t3的位置。
(9)由于nts360型全站仪测量模式中具有“无棱镜”测量的功能，而在精确的坐标放样过程中，必须使用“棱镜”测量模式。如图2所示，点击“ ”键进入控制界面，点击“?”键切换测量模式，将模式配置为棱镜模式。
4 总结
本文第一部分从原理上阐述了全站仪建立坐标系统的过程，讲解较浅显通俗;第二部分以图形界面和文字说明的形式讲述了具体坐标放样的操作方法，由于全站仪操作对于初学者而言比较复杂，本文作为初级学者入门的学习资料具有一定的参考价值。
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