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【摘 要】许多工程涉及利用全站仪进行长直线测设，从实际生产中总结常规的方法并提出一种新的“坐标法”，着重探讨坐标转换设站和全站仪坐标测量功能在新方法中的应用，以及各方法的总体性特点与测设精度。
【关键词】长直线；任意点；坐标法；测设精度
0.引言
工程测量经常遇到利用全站仪测设各种长直线，例如建筑施工中楼栋的轴线，大多数都要求定出多个点的平面位置，不同于短直线可只定出两个点位。长直线测设的内业，一般要求已知两个或多个特征点的坐标，但已知一个特征点的坐标和直线的坐标方位角也是可行的，通常运用坐标正算求出其他特征点的坐标，或者还在已知测站点的坐标、放样点至特征点距离的条件下，运用余弦定理算出放样的角度和距离相拓展。不管如何变化着内业甚至外业上的方式，包括利用其他测量仪器，所有测设应是基于一些基本方法实现的。因此，该文从总结实际生产展开探讨，主要以测设的外业特点完成思路和方法的类型化，使长直线测设的方法具有一定系统性和理论性。
1.常规方法总结
许多工程的长直线测设所采用的方法是多元的，根据实际作业特点可归纳为放样法、穿线法、偏量法和程序法等。
1.1放样法
放样法是根据长直线特征点的坐标，使用全站仪坐标放样功能直接定出特征点位。全站仪坐标放样的基本方法有极坐标法、正交法和坐标增量法，它们除了在参考基线方面略有不同之外，思路上都是放样点向其理论位置逐渐趋近。该法因操作简便被业界普通采用。
1.2穿线法
穿线法是先根据长直线两个特征点的坐标，使用全站仪坐标放样功能定出点位，再在其中一点上重新安置仪器，照准另一点后将水平角置零定向，最后根据仪器十字丝竖丝所提供的参考线定出线上的其他点位。该法通过穿线指导放样点（一种未测坐标的任意点）趋近理论直线，可减少点位的横向偏差，因能保证线形也被业界普遍采用。
1.3偏量法
偏量法是根据长直线两个特征点和现场所测任意点的坐标，使用程序型计算器实时求算任意点的偏向和偏距，以指导任意点趋近理论直线，在测算的偏量接近零并符合精度要求时定出点位。因不根据所有特征点施测而提到的任意点，即是线上或线外的任意位置的点，整个施测过程中全站仪处于坐标测量模式将之当成测量点，其应有的坐标异于特征点之已知，却是不断变化以致定点后才能近似确定，所以它其实是一种特殊的特征点，同归测设的目的也属放样点。
任意点于某一参考直线对应了一个确定的偏量，此特征便于推导偏量计算模型。与道路专业的直线设计同理，长直线需要假定一个走向才可设定任意点的偏向，且须符合测量一般表述要求即基于线路前进方向“左负右正”；该假设对模型推导极为重要，由此可以依据点到直线距离公式，或者两个特征点和任意点的坐标所构成它们三点之间距离、角度的关系等导出结论。
1.4程序法
程序法是先根据长直线两个特征点的坐标，使用全站仪坐标放样功能定出点位，再在与已放的两点构成后方交会的位置重新安置仪器，最后根据仪器的相关程序定出线上的其他点位。该程序名为“点到直线测量”，在南方、拓普康等众多品牌全站仪中都有运用，基本操作方法是：依程序提示分别照准两个已放点测量，程序便进入后台运行，自动完成后方交会设站，此设站原是一种特殊的后交法即全站仪自由设站法，再照准任意点测量，并根据显示的坐标y值指导该点趋近理论直线。
不难看出，全站仪程序运行的一些过程等于自建了一个起到关键性作用的假定坐标系即工程测量中的施工坐标系。因仪器重新安置后未经设站，程序便在后台运行之始，基于任意坐标系统计算了两个照准点的坐标并反算距离d，也有可能设计为根据开始所测量的两个边长和水平角而直接运用余弦定理求算，再将两点坐标重置为（0、0）和（d、0）；由此确定施工坐标系，近似于以第一个照准点为原点，两个照准点所在直线为x轴，并完成测站点施工坐标、定向方位角的自动计算，及对仪器的自动设置等相应设站程序。结合偏量法分析，施工坐标系决定任意点所测坐标的y值是该点的偏量，表达数据有着直观的作用，从原理上能解释程序法的可靠性。
2.坐标法的探讨
结合常规方法的一些原理，现对长直线测设提出一种新方法，具体思路是：先根据长直线两个特征点的坐标，完成施工坐标系的建立和控制点坐标转换的计算，再以控制点的施工坐标对全站仪设站，最后测量任意点的坐标，根据y值指导该点趋近理论直线并在符合要求时定出点位。该法应用到坐标转换设站和全站仪坐标测量功能，体现了仅凭处理坐标就能实现测设的特点，因此可视为“坐标法”。
工程测设一般是基于设计给出的测量坐标系，而思路中建立施工坐标系是坐标法实施的关键环节，它能关系到仪器操作是否便捷、测设结果是否正确。但建系没有统一标准，应视具体实际来定，参考程序法可作一般性设计。
坐标法与程序法都是新建了施工坐标系，并对“控制点”做出技术处理，但两者有着显著的区别。前者直接对原控制点处以坐标转换计算，后者却是对新控制点即已放点处以后方交会计算；在具体作业上，坐标法和放样法、偏量法一样，通常可在放样点附近的控制点上直接设站，安置一次仪器就能完成全部工作，程序法却同于穿线法必须再次实施相应的设站。实际上，偏量法也可以参考坐标法新建施工坐标系来实施，坐标转换计算只针对现场所测任意点，得出的y值就是该点的偏量。
还能发现，后列四种方法的放样点趋近思路是点向线趋近，而不是放样法点向点的一般性趋近，测设中可不受特定的特征点约束，有着解决线上不定的任意点之优势，这类放样点只能在测后确定具体的位置和相应特征，是具有动态扩展性的点；针对点向线的偏量，穿线法不能准确而直观得知，要靠判断估读其数值，偏量法且须辅助计算得出；关于操作的便捷性，偏量法和坐标法要求作业人员事前知道长直线的大概位置和走向，现场有了参照更易有所体现。但是，放样法能够根据测站点仪器通视方向的方位角，算出该视线上所放长直线上的点的理论放样距离，或者经现场实际试测其坐标，计算该点至某一已知特征点的距离，再算出该点理论坐标来定点，如此变通实施可避免由不通视带来的测设困难，也带有一定的点位随意性；该类放样点表现出事前通过相关方法准备新的放样元素，实质上仍是静态确定性的点。
现场所定点位的精度决定了长直线测设精度，宜从整体线形进行分析与评定，但具体的测设方法对精度存在影响仍须分析。对比各方法的测设精度，可知放样法、偏量法和坐标法的精度相当，相同观测条件下只是实际的放样误差不同，坐标法所受控制点坐标转换的误差影响很小，源于建系时两个公共点原测量坐标实属工程图上的理论设计值，其距离自是最或然值；程序法对工程控制的绝对精度最低，是因为該法要求通过现场的两个已放点实施后方交会设站，而已放点自身就带有误差，在加密的交会点上设站又较常规设站的精度略低，加之所测设的长直线同于穿线法已非原理论直线，也带有一定的误差，决定了比其他方法受到更多误差的影响。各方法实际的测设精度还受全站仪标称精度的影响，仪器选型等应综合进行考虑。
3.结束语
该文探讨了长直线测设的方法，根据放样点的趋近特点相考察，穿线法、偏量法、程序法和坐标法则属于“穿线法”的不同分支，它们通过各自一些具体的技术手段进行着“穿线”，如对怎么得知偏量就有判读、辅助计算和仪器显示等办法；所提到的五种方法是放样法和穿线法（广义）这两类基本方法的充分详化，极为突出作业细节的特点和相应优势。同时各方法又有一些内在关联，如穿线法和程序法还综合应用到放样法，偏量法、程序法和坐标法都使用到全站仪坐标测量功能，实为共同构成了长直线测设的方法体系。
利用全站仪测设不同性质的长直线，应结合具体测设对象和施测条件来分析方法，但不论采用何种方法，以满足相应精度要求为第一原则，并以实用、简单和便捷的理念相权。任何工程测设，对其隐藏着的可行思路和方法进行发掘，有助于提高测量质量和工作效率。文中结合程序法测设原理而提出的坐标法，其实施归于坐标转换设站，且测设的精度较高、具有点位随意性、操作上比较简捷，能够满足多数长直线的测设要求，需在实际应用中广泛验证可行性。
【参考文献】
[1]张文春，李伟东.土木工程测量[M].北京：中国建筑工业出版社，2002：184-185.
[2]罗来恩.直线外设站放样直线上任意点的一种方法[J].测绘通报，2003，（09）.
【关键词】长直线；任意点；坐标法；测设精度
0.引言
工程测量经常遇到利用全站仪测设各种长直线，例如建筑施工中楼栋的轴线，大多数都要求定出多个点的平面位置，不同于短直线可只定出两个点位。长直线测设的内业，一般要求已知两个或多个特征点的坐标，但已知一个特征点的坐标和直线的坐标方位角也是可行的，通常运用坐标正算求出其他特征点的坐标，或者还在已知测站点的坐标、放样点至特征点距离的条件下，运用余弦定理算出放样的角度和距离相拓展。不管如何变化着内业甚至外业上的方式，包括利用其他测量仪器，所有测设应是基于一些基本方法实现的。因此，该文从总结实际生产展开探讨，主要以测设的外业特点完成思路和方法的类型化，使长直线测设的方法具有一定系统性和理论性。
1.常规方法总结
许多工程的长直线测设所采用的方法是多元的，根据实际作业特点可归纳为放样法、穿线法、偏量法和程序法等。
1.1放样法
放样法是根据长直线特征点的坐标，使用全站仪坐标放样功能直接定出特征点位。全站仪坐标放样的基本方法有极坐标法、正交法和坐标增量法，它们除了在参考基线方面略有不同之外，思路上都是放样点向其理论位置逐渐趋近。该法因操作简便被业界普通采用。
1.2穿线法
穿线法是先根据长直线两个特征点的坐标，使用全站仪坐标放样功能定出点位，再在其中一点上重新安置仪器，照准另一点后将水平角置零定向，最后根据仪器十字丝竖丝所提供的参考线定出线上的其他点位。该法通过穿线指导放样点（一种未测坐标的任意点）趋近理论直线，可减少点位的横向偏差，因能保证线形也被业界普遍采用。
1.3偏量法
偏量法是根据长直线两个特征点和现场所测任意点的坐标，使用程序型计算器实时求算任意点的偏向和偏距，以指导任意点趋近理论直线，在测算的偏量接近零并符合精度要求时定出点位。因不根据所有特征点施测而提到的任意点，即是线上或线外的任意位置的点，整个施测过程中全站仪处于坐标测量模式将之当成测量点，其应有的坐标异于特征点之已知，却是不断变化以致定点后才能近似确定，所以它其实是一种特殊的特征点，同归测设的目的也属放样点。
任意点于某一参考直线对应了一个确定的偏量，此特征便于推导偏量计算模型。与道路专业的直线设计同理，长直线需要假定一个走向才可设定任意点的偏向，且须符合测量一般表述要求即基于线路前进方向“左负右正”；该假设对模型推导极为重要，由此可以依据点到直线距离公式，或者两个特征点和任意点的坐标所构成它们三点之间距离、角度的关系等导出结论。
1.4程序法
程序法是先根据长直线两个特征点的坐标，使用全站仪坐标放样功能定出点位，再在与已放的两点构成后方交会的位置重新安置仪器，最后根据仪器的相关程序定出线上的其他点位。该程序名为“点到直线测量”，在南方、拓普康等众多品牌全站仪中都有运用，基本操作方法是：依程序提示分别照准两个已放点测量，程序便进入后台运行，自动完成后方交会设站，此设站原是一种特殊的后交法即全站仪自由设站法，再照准任意点测量，并根据显示的坐标y值指导该点趋近理论直线。
不难看出，全站仪程序运行的一些过程等于自建了一个起到关键性作用的假定坐标系即工程测量中的施工坐标系。因仪器重新安置后未经设站，程序便在后台运行之始，基于任意坐标系统计算了两个照准点的坐标并反算距离d，也有可能设计为根据开始所测量的两个边长和水平角而直接运用余弦定理求算，再将两点坐标重置为（0、0）和（d、0）；由此确定施工坐标系，近似于以第一个照准点为原点，两个照准点所在直线为x轴，并完成测站点施工坐标、定向方位角的自动计算，及对仪器的自动设置等相应设站程序。结合偏量法分析，施工坐标系决定任意点所测坐标的y值是该点的偏量，表达数据有着直观的作用，从原理上能解释程序法的可靠性。
2.坐标法的探讨
结合常规方法的一些原理，现对长直线测设提出一种新方法，具体思路是：先根据长直线两个特征点的坐标，完成施工坐标系的建立和控制点坐标转换的计算，再以控制点的施工坐标对全站仪设站，最后测量任意点的坐标，根据y值指导该点趋近理论直线并在符合要求时定出点位。该法应用到坐标转换设站和全站仪坐标测量功能，体现了仅凭处理坐标就能实现测设的特点，因此可视为“坐标法”。
工程测设一般是基于设计给出的测量坐标系，而思路中建立施工坐标系是坐标法实施的关键环节，它能关系到仪器操作是否便捷、测设结果是否正确。但建系没有统一标准，应视具体实际来定，参考程序法可作一般性设计。
坐标法与程序法都是新建了施工坐标系，并对“控制点”做出技术处理，但两者有着显著的区别。前者直接对原控制点处以坐标转换计算，后者却是对新控制点即已放点处以后方交会计算；在具体作业上，坐标法和放样法、偏量法一样，通常可在放样点附近的控制点上直接设站，安置一次仪器就能完成全部工作，程序法却同于穿线法必须再次实施相应的设站。实际上，偏量法也可以参考坐标法新建施工坐标系来实施，坐标转换计算只针对现场所测任意点，得出的y值就是该点的偏量。
还能发现，后列四种方法的放样点趋近思路是点向线趋近，而不是放样法点向点的一般性趋近，测设中可不受特定的特征点约束，有着解决线上不定的任意点之优势，这类放样点只能在测后确定具体的位置和相应特征，是具有动态扩展性的点；针对点向线的偏量，穿线法不能准确而直观得知，要靠判断估读其数值，偏量法且须辅助计算得出；关于操作的便捷性，偏量法和坐标法要求作业人员事前知道长直线的大概位置和走向，现场有了参照更易有所体现。但是，放样法能够根据测站点仪器通视方向的方位角，算出该视线上所放长直线上的点的理论放样距离，或者经现场实际试测其坐标，计算该点至某一已知特征点的距离，再算出该点理论坐标来定点，如此变通实施可避免由不通视带来的测设困难，也带有一定的点位随意性；该类放样点表现出事前通过相关方法准备新的放样元素，实质上仍是静态确定性的点。
现场所定点位的精度决定了长直线测设精度，宜从整体线形进行分析与评定，但具体的测设方法对精度存在影响仍须分析。对比各方法的测设精度，可知放样法、偏量法和坐标法的精度相当，相同观测条件下只是实际的放样误差不同，坐标法所受控制点坐标转换的误差影响很小，源于建系时两个公共点原测量坐标实属工程图上的理论设计值，其距离自是最或然值；程序法对工程控制的绝对精度最低，是因为該法要求通过现场的两个已放点实施后方交会设站，而已放点自身就带有误差，在加密的交会点上设站又较常规设站的精度略低，加之所测设的长直线同于穿线法已非原理论直线，也带有一定的误差，决定了比其他方法受到更多误差的影响。各方法实际的测设精度还受全站仪标称精度的影响，仪器选型等应综合进行考虑。
3.结束语
该文探讨了长直线测设的方法，根据放样点的趋近特点相考察，穿线法、偏量法、程序法和坐标法则属于“穿线法”的不同分支，它们通过各自一些具体的技术手段进行着“穿线”，如对怎么得知偏量就有判读、辅助计算和仪器显示等办法；所提到的五种方法是放样法和穿线法（广义）这两类基本方法的充分详化，极为突出作业细节的特点和相应优势。同时各方法又有一些内在关联，如穿线法和程序法还综合应用到放样法，偏量法、程序法和坐标法都使用到全站仪坐标测量功能，实为共同构成了长直线测设的方法体系。
利用全站仪测设不同性质的长直线，应结合具体测设对象和施测条件来分析方法，但不论采用何种方法，以满足相应精度要求为第一原则，并以实用、简单和便捷的理念相权。任何工程测设，对其隐藏着的可行思路和方法进行发掘，有助于提高测量质量和工作效率。文中结合程序法测设原理而提出的坐标法，其实施归于坐标转换设站，且测设的精度较高、具有点位随意性、操作上比较简捷，能够满足多数长直线的测设要求，需在实际应用中广泛验证可行性。
【参考文献】
[1]张文春，李伟东.土木工程测量[M].北京：中国建筑工业出版社，2002：184-185.
[2]罗来恩.直线外设站放样直线上任意点的一种方法[J].测绘通报，2003，（09）.