利用全站仪参考线测量程序快速进行横断面测设方法
第11卷 第6期 中 国 水 运 Vol.11 No.6 2011年 6月 China Water Transport June 2011
利用全站仪参考线测量程序快速进行横断面测设方法
喻建武
(武汉铁路桥梁技工学校，湖北 武汉 430050)
摘 要：介绍了无论是直线段还是曲线段，利用全站仪的自由设站和两点参考线功能测量线路、站场横断面的方法和步骤，实现了线路横断面测量一体化作业的快速进行。
关键词：全站仪；自由设站；两点参考线；4800P计算程序； 线路站场；横断面测量
中图分类号：P217 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）06-0109-02
横断面测量是高速公路、铁路等线路工程、站场工程测量中重要的测量内容之一，主要用于施工前的土方量计算，也是一项比较复杂、外业工作量大的测量工作。传统的横断面测量方法有花杆皮尺法、水准仪法、经纬仪法。近十多年来，随着测绘仪器技术的日新月异的发展，横断面测量方法也在不断更新发展，测量精度得到很大提高。现在有的高端全站仪甚至带有专门的断面测量程序。但在实际工作中，比较普及的还是常规全站仪，并不带有专业的断面测量程序。几年前用全站仪进行横断面测量用得较多的还是无需设站的对边测量方法，直接测量变坡点间的平距和高差，但这种方法测量时需要事先由1至2人在中桩上先确定横断面方向，然后再来施测,需要人员较多，尤其是地形复杂，断面宽，通视条件差的曲线上进行横断面测量，其工作量很大，效率不高。本人看过黄河水利职业技术学院的靳祥升副教授的《论线路横断面测设方法》是一种较好的方法（见2007年的《测绘信息与工程》），它是以线路中线里程方向为X坐标轴，垂直于线路里程方向为Y坐标轴，建立局部坐标系进行测设，但该种方法只在直线上测量断面方便，而在曲线上现场还需进行坐标转换才能完成。本文论述了一种无需在现场进行坐标转换，在甲方提供的国家测量坐标系下用尼康全站仪的两点参考线功能，配合4800计算程序，即可进行横断面测量，无需在中桩上先确定横断面方向,而是横断面方向的确定和变坡点的测量在全站仪上是一次完成,而且在地势高的地方置一次仪器，可以测量多个超宽横断面，使繁琐的横断面测量变得更加轻松、实用、简单快捷，大大提高了工作效率。
一、基本思想
利用全站仪的后方交会自由设站功能，在地势高，通视条件好，控制范围大，能与两个已知点同时通视的地方设站，得到设站点的三维坐标，并完成测站后视定向任务后，现场用已编好程序的fx-4800P程序计算器，计算出相应里程的中桩坐标和横断面方向上（正交）的任意边桩坐标；进入尼康全站仪的两点参考线程序，第一点输入中桩坐标，第二点输入边桩坐标（边桩可任意选择一个整距），实地测量地形变坡点，根据仪器上显示的偏距来确定是否在横断面方向，移动棱镜到测出的偏距为0，即为位于横断面方向，显示的到第一点的纵距即为变坡点到中桩的水平距离，同时仪器上还
收稿日期：2011-03-21
作者简介：喻建武（1972-），男，武汉铁路桥梁技工学校，一级实习指导教师，从事工程测量的理论与实践教学和应用。
“
可以显示变坡点的三维坐标。
二、线路站场的横断面测量 1．编制4800P计算程序
目前中铁施工现场用小巧便于携带的4800P和4850P程序计算器很普遍，中桩、边桩常见计算程序较多，只要修改起、终点桩号、坐标和切线方位角及曲线要素，输入中桩号、边桩距离，即可随时得到直线和曲线上的中桩、边桩坐标。现附一现场曲线坐标计算程序如下：
主程序：KZB LBl 8：{KPZ}↵ Prog“W2”:KW3
”
≤10131.741⇒Goto 1⊿ prog
1
⊿
prog
:K≤11688.163⇒Goto
“W4”:K≤11997.610⇒Goto 1⊿↵
Lbl 1:F=F:L=K-A:D=D:M=B:S=C:K≤A⇒Goto 5⊿ K≤A+V⇒Goto 3⊿ K≤G－V⇒Goto 2⊿↵
L=G－K:Q=Q+180:M=O:S=U:K>G⇒Goto 6⊿Goto 4⊿↵
LBl 2:X=M+Rec(Rsin(180(L-V÷2)÷(πR))+V÷2-V^3÷(240R²),D):Y=S+J↵
X=X+Rec(R-Rcos(180(L-V÷2)÷(πR))+V²÷(24R),D-90F):Y=Y+J:W=D-90FV²÷(πRV)-180F(L-V)÷(πR):prog“XY”:Goto 7⊿↵
LBl 3:W=D-30FL²÷πRV:prog“HZ”:W=D-90FL²÷πRV:prog“XY”:Goto 7⊿↵
LBl
4:F=-F:W=Q-30FL²
÷
(
π
RV):prog
“HZ”:W=Q-180-90FL²÷(πRV):prog“XY”:Goto 7⊿↵
LBl 5:W=D:Prog“ZX”:prog“XY”:Goto 7⊿↵ LBl 6:L=AbsL:W=Q-180:prog“ZX”:prog“XY”: Goto 7⊿↵
LBl 7:X◢Y◢ Goto 8↵ 子程序 HZ X=M+Rec(子程序 ZX
X=M+Lcosw◢ Y=S+Lsinw◢ 子程序 XY
√
((L-L^5
÷
40R²V²)²+(L^3
÷
6RV)²),W):Y=S+J↵
110 中 国 水 运 第11卷 X=X+Pcos(W+Z):Y=Y+Psin(W+Z)↵
子程序 W2 (W3、 W4输入方法与W2相同) F=1↵ 备注：“F=1”为左转 “F=-1”为右转 R=250↵ “R”为半径 V=70↵ “V”为缓和曲线长度 A=9818.889↵ “A”为曲线起点桩号 B=3571.786↵ “B”为曲线起点X坐标 C=22894.356↵ “C”为曲线起点Y坐标 G=10131.741↵ “G”为曲线终点桩号 O=3339.080↵ “O”为曲线终点X坐标 U=22711.963↵ “U”为曲线终点Y坐标 D=246°02´44.4″↵ “D”为上一直线方位角 Q=187°20´16.6″↵ “Q”为下一直线方位角 上述程序计算直线、曲线中桩、边桩坐标很方便，正交
，PZ即为当前测点的高程。 坐标（PX，PY，PZ ）
各断面变坡点到中桩P1的水平距离及其高程，可手工记录于横断面表格里，见下表1。
表1 横断面测量记录表
左侧
中桩号
右侧 15.77 106.28
40.9434.64
3.68 101.38
34.6340.66
103.78 30.20
43.8835.53K4+300
34.88
114.82 11.20 46.9536.30K4+320
34.69
表格里左、右侧线上的数据是各变坡点至中桩P1的水平距离，线下的数据是变坡点的高程。横断面外业数据得到后，需得到各个中桩处的横断面图，计算出土方量。横断面图的生成可用南方CASS软件得到。利用CASS软件，可事先在电脑上用记事本按横断面里程格式编写里程文件。其格 （注意说明：第一点至第）。
-43.24,35.24 -40.31,35.30 -39.60,34.22 -38.73,35.34 -30.20,35.53 -21.98,34.75 0.00,34.88 15.77,34.64 39.87,38.40 54.57,39.11 63.09,39.31 67.66,40.99 76.28,40.88 106.28,40.94
在南方CASS软件的工程应用里用断面法用里程文件便可生成横断面图，并可计算出土方量。软件生成部分横断面图如图3： （下转第119页）
到当前设站点O的三维坐标（XO，YO，ZO）；并保存，即完成了建站和后视定向工作。
（2）横断面测量
完成建站、定向后，进入尼康全站仪两点参考线程序，按提示依次输入第一点P1（中桩）坐标（P1X，P1Y）,第，（P1、P2点的坐标现二点P2（边桩）坐标（P2X，P2Y）
场用4800计算器，只要输入横断面里程和边距，现场能随时得到），如上图P1P2即为横断面方向（注意必须先输入中桩坐标，再输入边桩坐标）；照准变坡点P上的棱镜测量，根据仪器上显示的偏距PM来判断当前点是否在横断面方向上。当PM显示为“+”时，测点P在P1P2横断面方向的右侧；测点在横断面方向左侧时，PM显示为“—”；移动棱镜，到测出的偏距PM为“0”时，测点就在横断面方向上，显示的纵距P1M即为测点到中桩的水平距离，P1M为“+”时，测点在中桩的“左”侧；P1M为“—”时，测点在中桩的“右”侧。测量过程中，得到偏距PM、纵距P1M的同时，还可根据现场地形随时修改当前的棱镜高，得到测点的三维
第6期 赵 明：浅谈农村公路质量监督工作的实践 119 型，拓宽路基，完善道路网络，给今后发展打下良好基础。在桥梁改造的施工图设计中，市质监站高度重视图纸会审和老桥拆除方案评审工作，每一个项目均委派该项目的监督工程师参与讨论和修订，很多由质监站提出的合理化建议，均被相关部门认真的采纳和落实，有力地保障了桥梁改造工程的质量和安全。
（2）同时，质监站加强市场准入，择优选择好的农村公路的施工企业进场施工，提请市交通局建立了《镇江市农村公路招标投标人备选库》，要求所有参与农村公路的施工队伍必须是备选库中资信优质的队伍，备选库中的信息细化到各个的项目经理，确保每一个进场施工人员都能够熟悉和了解农村公路的质量标准，为施工过程中的质量管理做了很好的铺垫。
3．事前控制，建立良好的质保体系
鉴于农村公路的质量监督是一个全新的探索，监督模式和质量管理工作面向的是最基层的管理人员和施工人员，大多数人员既没有经验也不了解交通的规范和工法，质监站紧抓事前控制，立足于建立良好、有效的质量保障体系，采用不同形式逐级培训：
（1）对于乡镇农管干部，市质监站采取分期开班的方式，逐级培训。先后在全市范围内先后组织了二灰碎石基层和混凝土路面的专项培训班，所有培训人员均要求考试合格后方可进行农村公路的质量管理工作。同时，组织全市所有分管农路的副镇长参加省公路局组织的培训，为我市的基层输送和培养了合格的农村公路管理人员。
（2）对于所有进场施工的非交通企业施工技术人员进行现场培训，所有开工项目必须先进行试验段施工或者技术交底工作，由市质监站和县级质量监督组织进行检查和验收，保证能够了解规范和熟悉施工工法后方可进行正式施工，同时，市质监站还采取专项检查和不定期巡查对于出现施工质量的标段进行停工整改或全市通报，直至清除出场。
（3）对于施工沿线的群众，市质监站专门编制了《镇江市水泥混凝土路面施工手册》进行分发，用通俗易懂的语言讲述水泥路面的施工技术要点，内容涵盖原材料、配合比、
搅拌、振捣、模板架立和拆除以及后期养生，保证老百姓看得懂、用得着、监督到位，取得了良好的效果。
4．强力推进，确保监督工作重点突出
从我市的实践来看，搞好农村公路除了在前期管理和队伍建设中做文章外，也要通过强有力的措施来推进制度建设的贯彻和执行。
首先，市质监站拨付了专项资金委托试验检测机构进行质量检查、验收，由质量监督工程师带队进行分批检查或者随机抽查，所有的检测数据由质监站汇总、分析，针对出现的个别问题和共性问题分别采取单独通报或者是全市现场会的形式进行公布，在全市农村公路的质量管理中始终形成一种高压控制状态，使得质量管理者和施工人员不敢在质量问题上做文章。
其次，对于质量通病问题采取强势态度，制定了很多强制性标准，如：在村道四级公路上，由于水泥混凝土路面属于刚性路面，路基质量往往成为道路病害的主要薄弱点，为此，市质监站在全市范围内推行了“水泥最小剂量要求”、“路基验收制度”，对于路基质量，尤其是宽度、平整度和弯沉值达不到要求的，坚决不允许进行路面施工；在桥梁改造的质控过程中，必须严格遵照《施工技术规范》执行，鉴于部分商品混凝土品质低劣的情况，在全市桥梁改造的建设项目坚决控制使用商品混凝土。
这些质控措施，质监站均采取强势的态度作为强制性标准贯彻在质量监督管理的实践当中，对于违规者发现一起、查处一起，使得参建各方均能严格的遵照执行，确保了我市农村公路的建设质量。
三、小结
经过七年的建设发展，农村公路已经成为与国省道干线公路、高速公路同等重要的交通基础设施，农村公路的发展对于沟通城乡交流、发展地域经济、服务小城镇建设有着显著地作用，市质监站在农村公路的质量建设中发挥着重要的作用，做了很多有益的探索和研究，也是质监站学习科学发展观的重要实践，我们相信，只要我们通过不懈的努力，一心为民的态度，农村公路一定会越搞越好，农村道路一定会越走越宽。
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序计算器随时得到所需里程中、边桩点的坐标确定横断面方向，很好的解决了高速公路、铁路线路工程和站场工程中的横断面测量困难的问题，外业每个小组只需观测员和跑镜员两人即可。本文这种方法用于武汉北铁路编组站6.5公里长400多个200多米的超宽横断面的测量中，效果很好,极大
图3 软件生成部分横断面图
地提高了作业效率，简单、灵活快捷、经济实用
参考文献
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[3] 覃辉.4800P编程计算器在土木工程中的应用[M].华南理
工大学出版社,2004,6.
也可将各变坡点的三维坐标存储于全站仪内，供事后用南方的CASS7.1成图软件，下载全站仪内的坐标数据生成坐标文件，并得到里程文件，生成横断面图和土方量计算结果。
三、结束语
利用全站仪的自由设站和两点参考线程序测量横断面，尤其是曲线地段，无需较繁锁的现场坐标转换,直接配合用程