1.1课题背景

内容本课题需探讨断面测量理论知识与关键技术，重点研究断面测量外业采集方法及内业处理手段。研究断面测量领域的新技术、新仪器。并了解断面测量的成果资料以及内业处理新方法。旨在全面掌握断面测量相关工程知识。具体研究内容如下：（1）在文献阅读的基础上，阐述课题研究意义、国内外研究现状，拟定研究技术路线；（2）探讨断面测量外业数据采集关键技术与理论知识，分析各技术的优缺点；（3）研究断面测量内业数据处理相关知识，探索内页处理新方法。（二）要求（1）掌握科技文献检索方法，能够独立分析和归纳课题相关资料；（2）熟悉断面测量外业数据采集技术和方法，；（3）掌握断面测量内业处理方法；（4）具备一定的学术论文写作与专业英语翻译能力。

1.2研究现状

传统的线路纵横断面的测量主要运用中桩水准测量与横断面测量，多 使用水准仪和钢尺为测量工作。这样的测量方式需要设置很多的转点，受地 理环境的限制，测量困难且测量结果误差也大，工作量大但效率却并不理想。 将全站仪运用在纵横断面的测量中，能够减少转点的数量设置，降低地理环 境对测量工作的限制，提升工作效率与测量结果的准确性。

文献[1].中提到了全站仪线路纵横断面的测量原理。设置坐标转换的原理 在开始测量前，要输入仪器高、棱镜高及所测目标点的具体坐标位 置，然后将全站仪对准一个已知点，调整好方位角度后继续调整反射棱 镜，直到能够测量出目标点的三维坐标数据。利用该项原理，更换相应的 坐标值，便可迅速的测量出其他目标点的三维坐标，从而完成对纵横面的 测量。在测量前，将测量区域范围的将工程抽线设置为坐标X轴线，零点 桩号设置为坐标原点（0，0），以此组合成新的坐标系，且换算公式变为：与 [1]。桩号原点为（NA，E），需要进行换算的目标点坐标为（XA，YA）轴线 零桩号控制网坐标为（X0，Y0），α为轴线方位角。在进行测量时，将变 换后的坐标值看作为是站点的坐标值进行测量，如此就能够准确快速的求站 点的具体坐标。并将棱镜放置在同一桩号上，测量出变化后的三维轴线左边， 如此便可形成测量区域的横断面图。文献[2] 提到了纵横断面一体化数据采集处理系统分为外业 采集程序和内业处理程序两个部分。 外业采集程序 用于实现测量数据采集的自动化，内业处理程序用 于实现断面数据处理、断面图自动绘制和断面数据 的数据库管理。 使用该系统可避免人工输入数据出 错率高的问题，可大大提高工作效率。文献[3]文献[4]中说道随着测绘技术和测绘手段的迅速发展，GPS 已 得到非常广泛的应用，但在众多方面，如城市数字 化测图、河道堤防断面、公路断面等领域，特别是 GPS 信号非常弱的隐蔽地区，全站仪仍然发挥着重 要作用。目前，断面测量虽然已经使用全站仪，但多是使用外接记录器如 HP200 等掌上机配合全站仪 金星断面的外业数据采集，这样，全站仪没有充分 发挥其作用，并且记录器和全站仪的连线又经常出 现问题而影响工作效率。笔者经过努力，进行全站 仪的开发，尝试直接使用全站仪进行断面测量，外 业数据记入全站仪内存，内业完成数据的传输和自 动处理，最终形成断面数据文件和 DXF 文件。文献[5] 线路断面测量分为线路纵断面测量和线路横断面测 量 。线路纵断面测量也称为线路水准测量。它的任务是 测定中线上各里程桩及中桩的地面高程 ,绘制线路纵断 面图,供线路纵坡设计之用 。传统的测量方法是先基平 测量,即沿线路方向设置若干水准点 ,建立线路的高程控 制 ; 然后中平测量 ,即根据各水准点的高程 ,分段进行中 桩水准测量。线路横断面测量是测定各中桩两侧垂直于 中线方向的地面高程 ,传统的测量方法是用皮尺和水准 仪测出各地形特征点相对于中桩的平距和高差 ,绘制横 断面图 ,供路基设计、计算土石方量之用[ 1] 。 随着测绘理论和技术的发展,全站仪和 GPS广泛应 用于测量工作中,改进了传统的测量方式。 GPS-RTK和 全站仪测量各有特点 ,二者结合运用在丘陵地区公路断 面测量中,大大提高了工作效率、减小了劳动强度 。

文献[6] 采用全站仪进行线路纵横面测量的过程中，应将具体的测量 工作和数据处理统一到一起。当前所采用的测量方法可以对传 统测量进行有效补充，其改变了以往测量结果缺乏可靠性的局 面，减轻了工作人员的压力与负担，提升了测量水平。测量站点 的选择应具备科学性，可以自由地进行数据转变，借助立镜和后 视点来对测量结果进行检验，确保测量数据在误差范围内。在全站仪的作用下，工作人员的工作压力明显降低，测量时间大幅度 缩短，工作效率明显提高。文献[7]中说到路线纵断面测量的主要任务是测量路线上各里 程桩( 即中桩) 的地面高程,绘制成中线纵断面图, 供路线纵坡设计、计算中桩填挖尺寸时使用。路线 横断面测量就是测定里程桩两侧垂直于中线的地面 高程,绘制成横断面图,供线路基础设计、计算土石 方量及施工时放样边桩使用。在传统的纵断面测量 中,一般要先进行基平测量,再进行中平测量,而且 视线长度一般不超过 150m; 在横断面测量时,常用 的方法有水准仪法、经纬仪法等,这两种方法速度 慢、精度低,且不利于数字化处理。本文拟对全站仪 用于纵横断面测量的全过程及处理进行研。文献[8]进入 21 世纪以来，随着科学技术的前进计算机领域也 得到了突飞猛进的发展，数字化和信息化也有了崭新的变化。 对测绘而言，从早期的水准仪、经纬仪、测距仪到现在的全 站仪、GPS 和 RTK，从早先的手抄数据、电子手簿到目前的 测量与记录一体化，从早先手算数据处理到现在的程序数据 处理，测绘行业已在不断地吐故纳新，实现了测量数字化和 自动化的进程。对于测量内容多、数据处理量大的纵横断面 测量来说，传统的测量方法与数据处理方法已经无法满足现 有的高精度、高效率的测量生产要求[1]。根据我们多年的工 作经验与总结，并结合现普遍使用的纵横断面数据格式，摸 索出一些纵横断面测量与数据处理方法，以提高测绘的工作 效益。我们的方法是根据实际要求与实地测量精度的判定， 对硬路面区域、软土地区域、河流区域等不同区域采用不同 的方法进行测量，然后采用”文件转换”软件进行数据处理 以达到设计所需。文献[10]道路横断面测量是道路工程在勘测设计阶段初 测或定测过程中的一项重要工作。因为,设计人员 要利用横断面数据计算和平衡土石方量,如果横断 面数据不准确,就不能正确统计土石方量,工程造价 就会计算得不准确; 另一方面,设计人员要知道横断 面的形状和内容才能合理地设计道路路基、边坡以 及其它附属结构物。传统的横断面测量方法有水准 仪皮尺法、横断面仪法、经纬仪视距法等。随着测绘 仪器的更新换代,横断面测量方法也有所改进。例 如: 可利用全站仪作为测量横断面的工具。与传统 方法相比,利用全站仪可大大提高横断面测量的外 业效率,但外业采集回来的数据如果不及时处理,则 整个横断面测量工作的效率就上不去。要想提高横 断面数据处理的效率,处理方法是关键,可以通过编 程让计算机去自动处理外业采集回来的大量数据。 本文将具体介绍利用全站仪测量道路横断面的方法 和编程处理横断面测量数据的一些技巧。文献[11]本文介绍一种测定横断面的新方法．运用全站仪进行假定坐标测 量横断面图．其特点是外业进行数据采集储存测量点．将仪器存储的 数据传人计算机，经过处理的数据利用CASS成图软件绘图．实现了 内外业一体化。通过实践工作运用证明此方法是可行的，可以大大缩 短工期，提高工作效率和精度。

文献[12]中说线路纵断面测量从初测建立的水准基点起，用水准测量方法测量。纵断面测量一般可以分两步进行：一是高程控制测量，也叫基平测量，也就是沿着路线方向设置水准点，按照水准测量的方法测出其点位的高 程，二是中桩高程测量 ，也叫中平测量，利用基平测量设置的水准点位 置及高程，采用附合水准测量的方法分段进行测量，澳4 定出各里程桩的地面高程。文献[16] 在工程建设中, 特别是市政工程如开挖河道, 修建渠道、提 防、排水管道或道路等工程,通常在狭长的带状范围内进行。为 了了解沿线地区的地形起伏变化情况, 在地面上定出其中心位 置, 然后沿路线方向测出其地面起伏情况, 进行纵断面测量, 而 且在线路中心线的垂直方向上进行横断面测量 ,并绘制成纵横 断面图, 作为设计路线坡度和计算土石方量的依据。线路测量 一般包括踏勘选线, 中线测量, 纵横断面测量,纵横断面绘制, 在 纵横断面上进行线路设计和土石方量计算, 以及变坡放线等工 作。横断面图绘制对于很长的路线或者复杂的地段来说是一项 繁重而又大量重复的工作, 因此如果能有一个准确、快捷的绘制 方法, 将会使工作效率大大提高。现在虽然有一些软件可以自 动生成断面数据和断面图, 但对于许多技术员来说要么软件用 得不够熟练, 要么根本不用软件,而是采用常规的手工绘制方法 绘制断面图。在多次的断面测量和绘制实践中,笔者总结出了 利用全站仪等各种测量仪器和 CAS S 7. 1软件快速又精确的数 据采集和绘制断面图的简单方法,并以横断面图为例进行介绍, 以供同行们参考。文献[17] 由于全站仪具有准确、操作简便和集多种功能于一体的卓越优点，使其在大中型工 程项目施工测量外业数据采集中得到广泛使用；但同时也加大了内业资料整理的难 度。在大型工程中，断面测量与绘制断面图以及土石方计算是必不可少的和经常性的 工作。CASS7.0成图软件是基于AutoCAD平台技术的数字化测绘数据采集系统，主要 包括地形成图、地籍成图、工程应用三大领域，并且操作简便，能准确地进行各种图 形绘制、土石方计算等。本文通过对运用CASS7.0绘制断面图的方法的总结，保证了 测量成果的准确性、高效率性，减轻制图人员的劳动强度，提高生产效率。

1.3总结

探讨断面测量外业数据采集关键技术与理论知识，分析各技术的优缺点；研究断面测量内业数据处理相关知识，探索内页处理新方法。并且在成果处理时实现了 全数字化,所提供的纵横断面图更加标准和美观,且 不存在手工绘图时的绘图误差。因此,研究纵横断面测量方法具有很强的工程实用性。

参考文献