作者：覃辉

一、概述
    2005年初，南方测绘公司推出了具有较强公路与建筑放样功能的全能全站仪NTS-660系列，有NTS-662、NTS-663和NTS-665三种型号，其测角精度分别为±2″、±3″和±5″；测距精度均为2mm+2ppm，测程分别为单棱镜1.8km、1.6km和1.4km，三棱镜2.6km、2.3km和2.0km。三种型号仪器的外观都一样，图1为NTS-663的操作面板。
    与普通全站仪比较，NTS-660新增的重要功能及其应用领域主要有：
    (1)绝对编码度盘，双轴补偿器。
    (2)程序测量除具有主流全站仪的全部功能外，还增加了水平定线、垂直定线、横断面放样等公路测量软件，能实时进行公路平曲线中/边桩、竖曲线的放样测量。
    (3)龙门板标识能计算并放样建筑轴线延长线上任意点的坐标。
    (4)数字测图时，使用钢尺联测能测量与测站点不通视房角点的坐标。
    (5)导线平差能对单一附合或闭合导线测量数据进行平差，并将未知点的平差坐标存储在坐标数据文件中。
    (6)方便的机载程序升级。
    NTS-660推出后，南方测绘一直在根据用户的反馈信息不断完善与改进机内程序，用户可以随时从南方测绘网站www.southsurvey.com下载最新的升级程序提升仪器的程序功能。本章介绍的NTS-660机载程序为2005年9月5日的最新版本。本文只介绍公路路线曲线中边桩点的三维坐标放样及龙门板标识功能在建筑放样中的应用，有关NTS-660的详细操作请参见文献[1]。在文献[1]随书赠送的一张DVD光盘中还放置了制作精美的NTS-660电子教案及大量案例的数据文件，这对降低NTS-660的培训成本，提高学习仪器操作的效率将极为有益。
二、标准测量菜单

图1  NTS-660全站仪操作面板

    NTS-660的操作面板及主菜单见图1所示，按F1键进入图2(a)的【程序】菜单，它有5/9和9/9两页菜单，按F6键(翻页)切换。这是NTS-660最大的一个菜单，其中功能最多的二级菜单是“标准测量”，新增的多种数据文件通讯、道路曲线中/边桩坐标计算与放样、竖曲线放样、横断面测量、解析坐标计算、导线平差、龙门板标识、钢尺联测等重要功能都集中在“标准测量”菜单下。
 
图2  程序菜单

    在【程序】5/9页菜单下按F1键(标准测量)，显示图3(a)的标准测量程序版本信息后进入图3(b)的标准测量程序菜单，菜单命令为“设置”、“记录”、“编辑”、“传输”、“程序”分类排列的下拉菜单形式，按F1键（F4键确定）可退出“标准测量”并返回【程序】5/9页菜单。

图3   标准测量菜单

    下拉菜单的操作方法为：按F2(←)或F3(→)键左右移动光标选择屏幕顶部的首级菜单，按F4(↓)或F5(↑)键下上移动光标选择二级选项，如果二级选项下没有三级选项，按ENT键可执行选中的二级选项；如果二级选项下有三级选项，按ENT键展开三级选项，按F4(↓)或F5(↑)键下上移动光标选择三级选项，按ENT键执行三级选项。按ESC键为从三级选项返回二级选项。图4为“标准测量”下的各级菜单总图。

图4  “标准测量”菜单总图

三、公路曲线中边桩的三维坐标放样
    NTS-660最诱人的功能是能计算并放样不含非完整缓和曲线的公路曲线中边桩点的三维坐标，它需要用户根据设计数据分别编写一个水平定线数据文件、垂直定线数据文件与横断面数据文件，并将这三个数据上传到相同的作业名下即可快速实现公路曲线中边桩坐标的数字化测设。
1)水平定线数据文件
    输入水平定线数据的作用是计算路线曲线的中边桩平面坐标，可以通过按键操作输入，也可以按元素法或交点法编辑一个水平定线数据文件上传到仪器内存的“当前作业名.HAL”中。
    定义水平定线数据有元素法和交点法两种方法，在NTS.exe软件中编写水平定线数据文件的格式为：
    ①元素法数据格式
    START 桩号,E,N
    STRAIGHT 方位角,距离
    SPIRAL 半径,缓和曲线长
    ARC 半径,弧长
    SPIRAL 半径,缓和曲线长
    STRAIGHT 方位角,距离
    SPIRAL 半径,缓和曲线长
    ARC 半径,弧长
    SPIRAL 半径,缓和曲线长
    ……
    元素法数据中，每行前的英文单词为关键词，每个关键词与数据用一个空格间隔，后面的数据用西文逗号分隔，四类数据的意义结合图5说明如下。

图5  上传编码库文件

    图5为图6所示的两个交点JD20和JD21的路线曲线设计数据，其中JD20点为非对称基本型曲线，右偏角，设计圆曲线半径为250m，缓和曲线长分别为40m和30m；JD21点为对称基本型曲线，左偏角，设计圆曲线半径为200m，缓和曲线长为35m，衔接两条曲线的直线段长36.463m。
    a)START后的数据为路线计算起始点的桩号与平面坐标，每个数据文件只能有一个起始点数据。可以选择ZD为起始点，也可以选择ZH20为起始点，无论选择哪个点作为起始点，方位角相同，但直线长不同。
    b)STRAIGHT后的数据为路线各交点直线段的方位角与平距，直线方向应为路线前进方向。JD20直线段数据为起始点至曲线起点ZH20的方位角与平距。
 

图6  两个交点基本型平/竖曲线数据(数据来源见光盘文件su6-4-1.txt,su6-4-2.txt和su6-6-1.txt)

    选择ZD为起始点，JD20直线段的数据为：
    STRAIGHT 253.2119,84.370
    选择ZH20为起始点JD20直线段的数据为：
    STRAIGHT 253.2119,0
    以后交点的直线段数据与起始点的选择无关，如JD21直线段的数据为：
    STRAIGHT 291.5134,36.463
    c)SPIRAL后的数据为与缓和曲线的最小半径与缓和曲线长。交点为右偏角时，半径为正，左偏角时，半径为负。
    d)ARC后的数据为圆曲线半径与圆曲线长。交点为右偏角时，半径为正，左偏角时，半径为负。
    各元素的排列顺序应与路线曲线的实际顺序相同，对没有缓和曲线的交点应不输入SPIRAL行数据。
 


图7  上传水平定线数据文件案例

    在图6的下方列出了该案例以ZH20为起始点的元素法水平定线数据文件内容，在NTS.exe软件中编写的结果见图7(a)所示。
    ②交点法数据格式
    START 桩号,E0,N0
    PT E1,N1,R1,A11,A12
    PT E2,N2,R2,A21,A22
    ……
    PT EE,NE
    交点法数据中每行前的英文单词为关键词，每个关键词与数据用一个空格间隔，后面的数据用西文逗号分隔，四类数据的意义如下：
    a)START后数据的意义与元素法相同。
    b)PT后的数据分别为路线交点坐标、圆曲线半径及两段缓和曲线参数，为圆曲线时，不需要输入缓和曲线参数A。
    缓和曲线参数的计算公式为A=√RLh，其中Lh为缓和曲线长。图6交点JD20的缓和曲线参数分别为100，86.603，交点JD21的缓和曲线参数为-200,83.666,83.666。
    最后一个点为曲线终点的坐标。
    在图6的上方列出了这个案例的交点法水平定线数据文件内容，在NTS.exe软件中编写的结果见图7(b)所示。
    在NTS软件中执行“通讯/上传定线数据”命令可以将水平定线数据上传到仪器内存的“当前作业名.HAL”文件中。
2)垂直定线数据文件
 

图8  上传垂直定线数据文件案例

    输入垂直定线数据的作用是计算路线竖曲线中桩点的高程，可以通过按键操作输入，也可以按编辑一个垂直定线数据文件上传到仪器内存的指定作业名中。
    垂直定线数据的内容包括高程与竖曲线长,每条记录占用一行，格式为“桩号,高程,线长”，除变坡点的线长不应等于0外，起点与终点的线长应为0。
    图8为图6的垂直定线数据文件，在NTS.exe软件中执行“通讯/上传定线数据”命令可以将该垂直定线数据上传到仪器内存的“当前作业名.VCL”文件中。
    对同一条路线曲线，要求水平定线数据与垂直定线数据存储在相同的当前作业名下，在仪器内存中，由于水平定线数据文件的扩展名为.HAL，垂直定线数据文件的扩展名为.VCL，两者是使用相同的作业名，不同的扩展名存储，故不会重叠。完成同一条路线曲线的水平定线数据与垂直定线数据的输入后，执行“程序/放样”命令，就可以同时计算并放样路线中桩点的x,y,H三维坐标，本例计算结果参见表1。

    表1   用上传到NTS-660的水平与垂直定线数据文件计算的中桩点三维坐标与程序计算结果比较

    表1还列出了我们使用自编程序PG6-4.exe与PG6-6.exe计算图6案例结果的比较，可见，它们与NTS-660使用水平与垂直定线数据计算结果相差很小。
3)横断面数据文件
    与传统横断面放样不同的是，使用NTS-660的横断面放样功能，可以在任意已知点上安置仪器放样横断面的细部点，因此，横断面放样实际上是放样横断面上细部点的三维坐标，其中平面坐标的计算需要使用水平定线数据，高程计算需要使用垂直定线数据，放样前应先将水平定线数据、垂直定线数据与横断面数据上传或输入到“当前作业名.XDE”文件中，且三者都是针对同一条路线曲线的。
    每条横断面设计数据占用一行，格式为“桩号,偏差,高程,编码”，其中的右偏差为正，左偏差为负。NTS-660根据每条横断面的设计数据计算出指定偏差点的平面坐标，再与设计数据中的高程组合成三维坐标，使用全站仪的三维坐标放样功能就可以任意设站放样横断面点。
    图9为图6案例17482.594(ZH20点)和17500两个桩号横断面的设计数据，在NTS.exe软件中执行“通讯/上传定线数据”命令可以将该横断面数据上传到仪器内存的“当前作业名.XDE”文件中。

 
图9  上传横断面数据文件案例

四、龙门板标识在建筑放样中的应用
    龙门板标识能计算轴线延长线与实际测量两点连线的交点坐标并将其放样到实地，测量原理见图10所示。
    设P1,P2为建筑轴线上的两个点，其坐标已知，在龙门板的一端B1立棱镜测量其坐标，在龙门板的另一端B2立棱镜测量其坐标，仪器自动计算轴线与龙门板交点P的坐标、P至B1,B2两点的距离D1,D2，可以使用拉钢尺或坐标放样法确定交点P的位置或者使用全站仪直接放样P点。
    执行龙门板标识命令前，最好将一个建筑工程的所有施工控制点和轴线控制点的坐标数据都上传到作
业数据文件中以便使用。

图10   龙门板标识测量原理

参考文献
[1] 覃辉主编.测量程序与新型全站仪的应用.北京:机械工业出版社.2005.10.