(上海东铁五金有限公司)
摘要：新型测量仪器应用是工程测量提升的主要手段。本文论述了三种新型测量仪器的结构及其在工程测量中应用方向、方法、优势。旨在加速我国工程测量仪器更新换代，提升工程测量工作的质量与效率。
关键词：工程测量；新型测量仪器；超站仪
引言：工程施工是我国经济快速发展的主要支撑，而工程测量则是工程施工的基础数据支撑。在现代不断复杂化的工程施工中，必须具备高质量的工程测量数据，而新型测量仪器使用是提升工程测量成果的有效手段。
1 超站仪及其使用分析
1.1 超站仪
超站仪是一种将GPS技术集成到全站仪中的新型测量仪器，其在工程测量中应用的最大优势为可以直接借助卫星系统对待测点进行空间坐标确定，相较于传统全站仪工作，简化了控制点确定与后续数据处理中空间坐标核算的大量工序[1]。
1.2 超站仪在工程测量中的使用
超站仪在工程测量中应用的主要方向为空间位置测量，其使用方式较为简单，即单人现场进行直接测量即可，无需前期建立测网，无需他人辅助建立控制点，测量数据也可以直接在仪器中保存处理，是一种极简的空间位置测量手段。
1.3 超站仪在工程测量中的使用优势
1.3.1人力需求较少
不同于传统全站仪工程测量中单机至少配备三人的测量体系，超站仪在工作进程中，自动化程度较高，摆脱了测网的限制，也无需人力辅助测点定位，单人即可完成特定区域的全部测量工作，有效降低了工程测量人力依赖性。
1.3.2测量半径较高
现代技术背景下最先进的超站仪理论上是不具备测量半径限制的，也就是说超站仪使用进程中无需反复建立测站，测量工作效率较高。
1.3.3测量速率明显提升
工程测量中消耗时间最长的工序为测站的反复建立与数据处理，超站仪的使用有效简化了上述工序，甚至由于使用测网直接获取空间坐标，最终测量成图工序也被大幅简化，工作效率明显提升。
1.3.4测量精度提升
传统全站仪测量过程中，受自然环境及人力辅助定位中水平校准的影响，测量数据难免会产生一定偏差，尤其是在部分地形奇特或者遮蔽性强的区域，受传统测量仪器功能的影响，测量结果往往会产生较大的偏差。超站仪测量直接针对目标点位，有效缩减了人工操作误差。同时，由于其结合了全站仪与GPS技术的定位方式，测量过程中不再要求视线的通畅性，打破了传统工程测量中最大限制，测量结果精确性明显提升。
2 三维扫描仪及其使用分析
2.1三维扫描仪
三维扫描仪最初为一项科学研究辅助设备，主要功能为对物体表面数据进行采集与分析，是一种高精度的测量仪器[2]。随技术的不断进步，现阶段应用较为广泛，如工业配件生产、医学、生物、刑侦、工程测量等方面均有渗透。其工作的基本原理为物体表面反射结果分析。需要注意的是，三维扫描仪是一种综合性极强的仪器，物体表面反射并非指指包含常规印象中的光学反射，而是针对待测物体的性质灵活选择技术种类。
2.2三维扫描仪工作原理
三维扫描仪种类较为多样，不同种类的仪器工作原理存在较大的区别，本文仅针对工程测量中应用较多的非接触式主动扫描仪进行论述。
2.2.1时差测距
时差测距简单来说是一种通过分析激光反射接受时间来确定物体表面特定点的距离，并以海量测量点为基础，进行待测物体或者待测区域的重建。时差测距通过时间核算测量结果，激光传播速度受外界环境影响最小，发散性较差，是时差测距原理的三维扫描仪中使用频率最高的技术手段。但激光脉冲自身是具备一定的冲击力，在极脆弱表面使用受限制较为严重。
2.2.2三角测距
三角测距是一种通过几何手段计算待测物体表面单一点的工作原理。通过仪器向测量点发射光束，并寻找反射光点的位置。此时，反射光位置、光源、测量点三者之间构成了一个三角形，利用几何关系可以计算出测量点位置，并通过海量数据点叠加完成待测物体表面重构。该种测量方法最大的优势在于其可以发射线性光源一次性进行多点测量，测量效率较高。
2.2.3结构光源
结构光源主要指向待测物体表面发射特定结构的图像，通过物体表面映射物体形状计算物体表面信息，是一种十分高效的测量手段，在大面积测量或者动态物体测量中应用频率较高。
2.3三维扫描仪在工程测量中的使用
三维扫描仪主要功能为物体表象形状的重建，因此，其在工程测量中主要应用领域有建筑工程中地形地貌测量与古代建筑物修复工程中还原样本提供。
现代建筑、构筑工程不断向精细化发展，施工区域的地形、地貌已经成为工程设计与工程施工的重要参考信息之一。而传统测量手段采集的地形地貌信息较为粗犷，其中存在部分肉眼构建，无法完全真实展示地形、地貌特征。而三维扫描仪在地形地貌还原阶段，由于采用海量测量点，可以保证测量成果的完全真实性。
三维扫描仪在古代建筑修复工程中的使用并不发生在工程开展之中，而是发生在古代建筑物损坏之前。在建筑物完好阶段，利用三维扫描仪对建筑物表面信息进行详细记录，并搭配其它工程测量仪器，记录部分关键点的空间位置，从而实现古代建筑物的高精度空间重构。当其发生损坏时，可以以空间重构成果为基础进行建筑物修复。使用三维扫描仪进行古代建筑重构，其不与建筑物发生直接接触，对文物伤害较小，最大程度上进行文物保护。同时，三维扫描仪数据采集较为细致，可以记录全部表面信息，当需要开展修复工程时，可以保证建筑物全面还原。
2.4三维扫描仪在工程测量中使用优势
2.4.1提升测量精度
三维扫描仪在工程测量中主要被应用在表面信息采集，对于该类数据采集来说，样本点数量便直接决定了其测量精度。传统工程测量中尚未出现全面应用的海量样本点采集仪器，三维扫描仪使用会大幅提升该类工程测量工作的精度，为工程施工提供全面的数据支撑。
2.4.2提升测量效率
传统工程测量中表面测量均采用选取代表点进行直观还原的方案，对于表面变化较多的区域来说，仅样本点选取就需要消耗大量的时间。三维立体扫描仪直接对表面进行测量，节省了样本点选取的大量前期准备时间。同时，现代技术背景下，三维扫描仪每秒近十万次的测量速度使表面数据全面采集也不会消耗过长时间，极大缩短了工程测量当中表面信息采集消耗的时间，提升测量效率。
3 陀螺全站仪及其使用分析
3.1陀螺全站仪
与上述两种新型测量仪器不同，陀螺全站仪是在现代工程测量中已经得到广泛应用测量仪器类型。其将陀螺仪与全站仪进行一体化设计，保证工程测量中时刻能够对真北方向进行校对，确保测量成果的精确性。
3.2陀螺全站仪的使用
陀螺全站仪的最大优势在于其可以随时对真北方向进行校对，避免工程测量中角度误差不断累积，最终导致空间定位完全偏离目标[3]。因此，在连续长度越大的工程测量中，陀螺全站仪的应用价值越高。在现代工程背景中，陀螺全站仪主要被应用在城市轨道交通、高铁、公路等建筑工程测量当中。
与超全站仪不同，陀螺全站仪使用过程中仍未摆脱测网的限制。因此，陀螺全站仪使用进程中要尤其注重导线网的布设。导线网布设方式较为多样，但总体都要遵循闭合原则，确保测量成果具有一定的自我检测能力。常见导线交通建设工程导线网布置模式有：
3.2.1闭合导线
最为基础的一种导线网设计模式，总体测量工作量较小，有一定成果自我校对能力。导线设计方式为沿交通线路一边测量，在另一边进行闭合，沿线整体视野开阔性较好时，有较高的应用空间。
3.2.2交叉双导线
交叉双导线基础布置方式为测量交通沿线对边点，该种手段避免了交通边长的测量，对于测量环境整体开阔程度要求较低，尤其在地下轨道转弯处测量进程中，精度较高，工艺较为简单。此外，其采用双导线测量同一终点的模式，具备测量成果自我校对能力。
3.2.3全导线网
全导线网即上述两种方式综合使用，导线网自身结构稳定性极高，可以有效控制各种误差，在大部分交通干线工程测量中都能较好的保障测量结果精确性。但全导线网布置方式测量作业量极大，并非适用于全部工程测量，要结合时间与成本充分考量。
3.3陀螺全站仪在工程测量中使用优势
3.3.1角度误差控制
在使用全站仪进行空间测量时，由于不可避免的手工误差与环境影响，测量成果通常存在一定偏差，尤其在测边角度层面，若不加以控制，在大型工程测量中，误差将逐步累积，最终导致数据无法正常使用。陀螺全站仪由于其可以随时确定真北方向，对测边角度进行调整，有效规避了测量进程中的角度误差。
3.3.2工作效率保障
闭合导线布置模式虽然使测量成果有一定的自我校对能力，但这个校对流程在测量进程中是无法实现的。因此，全站仪测量中，补测现象经常发生。而陀螺全站仪的角度校对功能是可以实时生效的，有效降低补测出现的概率。
结论：新型测量仪器在工程测量中的应用可以有效提升工程测量的精度，提升工程施工的质量与效率。相关单位及人员应当注重新型测量仪器的使用，不断提升工程测量的效率。
参考文献：
[1]叶鲲.现代测绘技术在工程测量中的应用[J].低碳世界,2020,10(06):112+124.
[2]汤伟尧.TEQC在铁路工程测量中的应用[J].铁道勘察:2020，06（18）：1-5.
[3]马长清.三维激光扫描技术在工程测量中的应用研究[J].山西建筑,2020,46(12):171-172.
作者简介：仲翔，身份证号码：31011219860414XXXX