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[摘要]论文阐述了使用全站仪测量道路横断面的编程处理道路横断面测量数据的技巧和使用方法。经过编程处理横断面的测量数据，可以提高工作效率和减轻劳动的强度。
[关键词]道路工程横断面测量全站仪三维坐标法编程
中图分类号：TP313 文献标识码：TP 文章编号：1009―914X（2013）31―0293―01
1.引言
道路工程在勘测设计阶段初测和定测过程中包括一项重要工作即道路横断面测量，一方面是因为，设计工作人员需要运用横断面的数据计算以及平衡土石方量，假如横断面的数据不对，这样就不可正确的统计出土石方量，因此工程造价就不能准确得计算；另一方面是因为，设计工作人员必须知道横断面的形状以及内容才能合理地完成道路边坡、路基以及其它金属结构物的设计。传统横断面测量方法包括水准仪皮尺法、经纬仪视距法、横断面仪法等等；伴随着测绘仪器的改进与更新换代，横断面的测量方法也有了一定的改进，比如，能够将全站仪用作测量横断面的一个工具。跟传统的方法来比较，使用全站仪可以极大地提高横断面测量外业的效率，可是外业采集到的数据若不能得到及时的处理，整个横断面测量工作的效率就不能够得到提高，如果想要提升横断面数据处理的工作效率，关键在于处理方法，也可以通过编程使得计算机自动处理外业采集到的许多数据。此论文会具体阐述编程处理横断面测量数据的技巧以及运用全站仪测量道路横断面的方法等。
2.全站仪测量道路横断面的方法
（1）实际三维坐标法：假如测区的植被非常茂盛，通视条件不好，可以把全站仪架在线路左近地势较高、视野宽广的已知控制点上，通过已知控制点定向，中桩上安排一名工作人员使用“十”字方向架指挥和定向，镜站人员按照定向人员的指挥沿横断面方向，在横断面上地形、地物、地质变化点立点，测站人员使用数字命名点名，把每个描述横断面的点采集记录在全站仪的内存中，测完一个横断面后再测下一个，还可以测几个横断面同时进行。
（2）假定三维坐标法：假如测区通视、交通条件有利，可以把全站仪直接架于中桩上面，用中桩里程数给测站点命名，输入假设的坐标（例如（100，100，10））及仪器高，通过设站中桩前后一定间距的某一个中桩来定向，拨角至横断面的方向，测定并且记载横断面特征点的假定三维坐标，镜站人员于横断面上相距中桩大于20米 的位置报告一个左点或右点，测站的工作人员输入报告点所对应中桩的里程数，左减1 或右加1的数字用作点名，同时测量它的坐标，以利于程序识别横断面的左右方向，其它横断面特征点的点名，通过有别于测站点和横断面方位识别点的数字表示（采取任意的三维坐标法亦须这样做）。
（3）任意三维坐标法：无论测区观测条件怎么样，均可把全站仪架设在非放样中桩的任意点上，测站不需要输测站点坐标及仪器高，不用定向，但是中桩上要安排人确定横断面的方向，镜站人员通过定向人员的指挥，沿横断面跑尺，该情况下必须记得测中桩点的坐标，取中桩里程数作中桩点的点名，其余点用另外的数字命名。上述三种方法，可以根据测区的实际情况灵活选择，直线段时，横断面方向同线路方向垂直，曲线段时，横断面的方向可以依据横断面中桩点同定向中桩点间距与曲率半径的几何关系来确定，要将不同方法的测量数据存储于全站仪内不同的数据文件中。
3.编程处理横断面测量数据的技巧
（1）实际三维坐标法测量横断面下载的数据文件里的所有点全属于测区统一坐标系，依据线路平面几何关系，所有横断面中桩的平面坐标以及横断面的方位，可以经编程计算和整理得出，中桩测量完成后，已获得每一个横断面的中桩点的高程值。
（2）使用假定三维坐标法采集横断面测量数据，依旧要利用表1 数据文件，对于其中某一横断面，比如“82100”，先在横断面外业数据文件内找到点名为“82101”（右）或“82099”（左）的点P1 和中桩“82100”的假定坐标（如（100，100，10））的距离S1 及方位A1，首先，把握距离S < 100 m（于平坦地区，横断面的一半长度一般小于100 m，遇到特别情况时可以另行设置），其次，再计算其余点名的各点P2 同中桩“82100”的假定坐标（如（100，100，10））的距离S2 和方位A2，假如S2 不等于S1，并且（A2 - A1）绝对值小于20 s，便认定P1 、P2 、“82100”处一条直线上，而且位于横断面同侧，如果S1不等于S2，而且（A2 - A1 - π）的 绝对值小于20 s，便认定为P1 、P2 、“82100”处一条直线上，位于横断面另一侧，在距离条件和方位条件的共同约束下，则认定满足约束条件的每一个点构就 “82100”的横断面计算数据，把这组数据按横断面左右位置计算高差和排序，再通过表1 里“82100”的高程数据，便得出如表2 的南方CASS 格式之横断面数据文件。
（3）可以通过假定三维坐标法的数据处理方法，处理任意三维坐标法测量横断面的数据，如表2 的南方CASS 格式的横断面数据文件亦可形成。
（4）把通过全站仪按上述三种方法测量横断面的三维坐标数据文件全部转换为南方CASS 格式横断面数据文件之后，能通过横断面绘图检查程序将所有横断面绘成横断面图，检查横断面外观后，将南方CASS 格式的横断面数据文件转换成公路设计软件横断面数据文件所要求的格式，表3 是公路设计软件纬地格式的横断面数据文件，横断面内所有点的距离和高度都相对前点。
4.算例分析
通过实际三维坐标法或者任意三维坐标法测量道路横断面，每个作业小组需要5～6个人，两名镜站人员听从各自中桩定向人员的指挥，可以同时测两个断面，测站员一个操作仪器即可，将所测点内容记录于全站仪内存中，作内业时，把数据下载并使用微机程序处理。在使用Leica705全站仪测量广梧高速公路云浮先行段公路的横断面工程定测中，每个作业小组一天平均采集500个点，依照每个横断面平均10个点计算，每个作业小组的每日采集量大约50个横断面，再按本文程序设计思路通过计算机语言VisualBASIC6.0编写程序作好数据处理，每日仅需要半小时便能将内业处理妥当，待整条线路的横断面测量均完成后，仅需要一分钟的时间便能对所有横断面数据从南方CASS格式转换成我院路桥设计部规定的纬地格式，再不用一个个手工计算和处理横断面测量数据了，内业工作效率得到了极大提高，节省了作业人员的时间和精力，减轻了劳动强度，缩短了工作周期。本文内提及的采用全站仪测量横断面之方法以及编程处理测量数据技巧是本人在工作实践中总结归纳出来的，形成论文，希望与各位同行交流探讨。
5.结语
道路断面测量方法很多，数据处理方法也很多。本文主要选择全站仪，并达到充分广泛的应用，目前全站设备已经可以达到进度要求。
参考文献
[1]郭朝锋.浅谈免棱镜全站仪测量道路断面[J].广东科技. 2012.17.
[2]蒋翠玉.网络RTK技术在某道路断面测量中的应用[J].大科技.2012.15.
[3]阳德胜.邱赞富.道路断面测量和细部测量数据处理系统的开发和应用[J] .公路工程 2010.4
作者简介
曾涛（1976.5—— ），新疆石河子人，1998年毕业于新疆工学院测量工程专业，现任武警警种学院交通系基础教研室主任。主要从事工程测量，道路施工等课程教学科研工作。
[关键词]道路工程横断面测量全站仪三维坐标法编程
中图分类号：TP313 文献标识码：TP 文章编号：1009―914X（2013）31―0293―01
1.引言
道路工程在勘测设计阶段初测和定测过程中包括一项重要工作即道路横断面测量，一方面是因为，设计工作人员需要运用横断面的数据计算以及平衡土石方量，假如横断面的数据不对，这样就不可正确的统计出土石方量，因此工程造价就不能准确得计算；另一方面是因为，设计工作人员必须知道横断面的形状以及内容才能合理地完成道路边坡、路基以及其它金属结构物的设计。传统横断面测量方法包括水准仪皮尺法、经纬仪视距法、横断面仪法等等；伴随着测绘仪器的改进与更新换代，横断面的测量方法也有了一定的改进，比如，能够将全站仪用作测量横断面的一个工具。跟传统的方法来比较，使用全站仪可以极大地提高横断面测量外业的效率，可是外业采集到的数据若不能得到及时的处理，整个横断面测量工作的效率就不能够得到提高，如果想要提升横断面数据处理的工作效率，关键在于处理方法，也可以通过编程使得计算机自动处理外业采集到的许多数据。此论文会具体阐述编程处理横断面测量数据的技巧以及运用全站仪测量道路横断面的方法等。
2.全站仪测量道路横断面的方法
（1）实际三维坐标法：假如测区的植被非常茂盛，通视条件不好，可以把全站仪架在线路左近地势较高、视野宽广的已知控制点上，通过已知控制点定向，中桩上安排一名工作人员使用“十”字方向架指挥和定向，镜站人员按照定向人员的指挥沿横断面方向，在横断面上地形、地物、地质变化点立点，测站人员使用数字命名点名，把每个描述横断面的点采集记录在全站仪的内存中，测完一个横断面后再测下一个，还可以测几个横断面同时进行。
（2）假定三维坐标法：假如测区通视、交通条件有利，可以把全站仪直接架于中桩上面，用中桩里程数给测站点命名，输入假设的坐标（例如（100，100，10））及仪器高，通过设站中桩前后一定间距的某一个中桩来定向，拨角至横断面的方向，测定并且记载横断面特征点的假定三维坐标，镜站人员于横断面上相距中桩大于20米 的位置报告一个左点或右点，测站的工作人员输入报告点所对应中桩的里程数，左减1 或右加1的数字用作点名，同时测量它的坐标，以利于程序识别横断面的左右方向，其它横断面特征点的点名，通过有别于测站点和横断面方位识别点的数字表示（采取任意的三维坐标法亦须这样做）。
（3）任意三维坐标法：无论测区观测条件怎么样，均可把全站仪架设在非放样中桩的任意点上，测站不需要输测站点坐标及仪器高，不用定向，但是中桩上要安排人确定横断面的方向，镜站人员通过定向人员的指挥，沿横断面跑尺，该情况下必须记得测中桩点的坐标，取中桩里程数作中桩点的点名，其余点用另外的数字命名。上述三种方法，可以根据测区的实际情况灵活选择，直线段时，横断面方向同线路方向垂直，曲线段时，横断面的方向可以依据横断面中桩点同定向中桩点间距与曲率半径的几何关系来确定，要将不同方法的测量数据存储于全站仪内不同的数据文件中。
3.编程处理横断面测量数据的技巧
（1）实际三维坐标法测量横断面下载的数据文件里的所有点全属于测区统一坐标系，依据线路平面几何关系，所有横断面中桩的平面坐标以及横断面的方位，可以经编程计算和整理得出，中桩测量完成后，已获得每一个横断面的中桩点的高程值。
（2）使用假定三维坐标法采集横断面测量数据，依旧要利用表1 数据文件，对于其中某一横断面，比如“82100”，先在横断面外业数据文件内找到点名为“82101”（右）或“82099”（左）的点P1 和中桩“82100”的假定坐标（如（100，100，10））的距离S1 及方位A1，首先，把握距离S < 100 m（于平坦地区，横断面的一半长度一般小于100 m，遇到特别情况时可以另行设置），其次，再计算其余点名的各点P2 同中桩“82100”的假定坐标（如（100，100，10））的距离S2 和方位A2，假如S2 不等于S1，并且（A2 - A1）绝对值小于20 s，便认定P1 、P2 、“82100”处一条直线上，而且位于横断面同侧，如果S1不等于S2，而且（A2 - A1 - π）的 绝对值小于20 s，便认定为P1 、P2 、“82100”处一条直线上，位于横断面另一侧，在距离条件和方位条件的共同约束下，则认定满足约束条件的每一个点构就 “82100”的横断面计算数据，把这组数据按横断面左右位置计算高差和排序，再通过表1 里“82100”的高程数据，便得出如表2 的南方CASS 格式之横断面数据文件。
（3）可以通过假定三维坐标法的数据处理方法，处理任意三维坐标法测量横断面的数据，如表2 的南方CASS 格式的横断面数据文件亦可形成。
（4）把通过全站仪按上述三种方法测量横断面的三维坐标数据文件全部转换为南方CASS 格式横断面数据文件之后，能通过横断面绘图检查程序将所有横断面绘成横断面图，检查横断面外观后，将南方CASS 格式的横断面数据文件转换成公路设计软件横断面数据文件所要求的格式，表3 是公路设计软件纬地格式的横断面数据文件，横断面内所有点的距离和高度都相对前点。
4.算例分析
通过实际三维坐标法或者任意三维坐标法测量道路横断面，每个作业小组需要5～6个人，两名镜站人员听从各自中桩定向人员的指挥，可以同时测两个断面，测站员一个操作仪器即可，将所测点内容记录于全站仪内存中，作内业时，把数据下载并使用微机程序处理。在使用Leica705全站仪测量广梧高速公路云浮先行段公路的横断面工程定测中，每个作业小组一天平均采集500个点，依照每个横断面平均10个点计算，每个作业小组的每日采集量大约50个横断面，再按本文程序设计思路通过计算机语言VisualBASIC6.0编写程序作好数据处理，每日仅需要半小时便能将内业处理妥当，待整条线路的横断面测量均完成后，仅需要一分钟的时间便能对所有横断面数据从南方CASS格式转换成我院路桥设计部规定的纬地格式，再不用一个个手工计算和处理横断面测量数据了，内业工作效率得到了极大提高，节省了作业人员的时间和精力，减轻了劳动强度，缩短了工作周期。本文内提及的采用全站仪测量横断面之方法以及编程处理测量数据技巧是本人在工作实践中总结归纳出来的，形成论文，希望与各位同行交流探讨。
5.结语
道路断面测量方法很多，数据处理方法也很多。本文主要选择全站仪，并达到充分广泛的应用，目前全站设备已经可以达到进度要求。
参考文献
[1]郭朝锋.浅谈免棱镜全站仪测量道路断面[J].广东科技. 2012.17.
[2]蒋翠玉.网络RTK技术在某道路断面测量中的应用[J].大科技.2012.15.
[3]阳德胜.邱赞富.道路断面测量和细部测量数据处理系统的开发和应用[J] .公路工程 2010.4
作者简介
曾涛（1976.5—— ），新疆石河子人，1998年毕业于新疆工学院测量工程专业，现任武警警种学院交通系基础教研室主任。主要从事工程测量，道路施工等课程教学科研工作。