全站儀測設(shè)的質(zhì)量控制及應(yīng)用具體工程實(shí)例

何燕佑 李華縣 許多文

測設(shè)的實(shí)質(zhì)是將圖紙上的設(shè)計(jì)位置、形狀及大小轉(zhuǎn)移到實(shí)地。經(jīng)緯儀極坐標(biāo)法作為測設(shè)的傳統(tǒng)方法已被普遍采用，但其存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的弊端。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，由光電測距儀、電子經(jīng)緯儀、微處理儀及數(shù)據(jù)記錄裝置融為一體的能自動(dòng)的測量角度和距離，并能按一定程序和格式將測量數(shù)據(jù)傳送給相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集器的全站儀正日臻成熟并逐步普及。全站儀自動(dòng)化程度高，功能多，精度高，造價(jià)大，與傳統(tǒng)的方法相比，省去了大量的中間人工操作環(huán)節(jié)，其在工程測量中的使用也越來越普及。

文章以賓得全站儀為例，介紹了測設(shè)放樣時(shí)精度的影響因素和質(zhì)量控制反演問題，結(jié)合在金堆城洛陽節(jié)能玻璃有限公司聯(lián)合車間廠房測量放線中的應(yīng)用，對測量放樣精度等做了一定的分析。

1 全站儀放樣的誤差來源及精度分析

在樁基工程的施工放樣過程中，應(yīng)用全站儀來實(shí)施，主要的數(shù)學(xué)模型是極坐標(biāo)法放樣，即通過已知點(diǎn)和放樣點(diǎn)反算出來的距離和方位角決定樁基在實(shí)地的平面位置。兩點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)使得定位產(chǎn)生橫向和縱向位移，在沒有水平整平的地面，還波及高程發(fā)生改變。

綜合分析，主要誤差來源包括:控制點(diǎn)上架設(shè)儀器對中的誤差;測設(shè)極角的誤差;量取極距的誤差;將放樣點(diǎn)固定在地面上的標(biāo)定誤差。

1.1 儀器對中誤差me對放樣點(diǎn)位的影響

如圖1所示，設(shè)儀器的對中真誤差為e，則e在兩坐標(biāo)軸方向的分量分別為ex，ey。由于中誤差的存在，將使放樣點(diǎn)P由正確位置而偏至 P′。由圖 1 可見，PP′可視為 PP″，P″P′的矢量合成。在 x方向的分誤差向的分誤差，由儀器對中誤差e引起P點(diǎn)位置的總影響為:

E2

圖1 儀器對中誤差計(jì)算示意圖

1.2 角度測設(shè)中誤差mα對放樣點(diǎn)位的影響

當(dāng)儀器處于正常工作狀態(tài)時(shí)，角度測設(shè)中誤差主要是由于儀器本身誤差、照準(zhǔn)誤差、讀數(shù)誤差及外界影響引起的測角等誤差。由上述誤差影響放樣點(diǎn)產(chǎn)生的位移中誤差為，其中，ρ″=206 265″。

1.3 測距誤差ms對放樣點(diǎn)位的影響

放樣時(shí)，通過全站儀給定的角度確定方向線，沿著方向線給定距離。全站儀采用相位測距，其相應(yīng)的誤差都可計(jì)算出來。但是通常測距誤差ms取儀器的標(biāo)稱精度，即:

其中，a為非比例誤差(加常數(shù));b為比例誤差(乘常數(shù))，當(dāng)然也需要根據(jù)現(xiàn)場測定的氣象參數(shù)(溫度、氣壓)并通過相關(guān)公式來計(jì)算改正。

1.4 在地面上標(biāo)定點(diǎn)位的誤差τ

綜上所述，用全站儀放樣樁基工程中點(diǎn)位的中誤差為:

根據(jù)式(2)可以得知，全站儀極坐標(biāo)放樣的精度與儀器對中誤差、測角誤差、量距誤差、標(biāo)定誤差及放樣長度s成正比，與兩控制點(diǎn)間的距離c成反比。所以定向時(shí)后視點(diǎn)要遠(yuǎn)一些，且要特別注意后視方向的對中。

2 全站儀放樣樁基工程在具體項(xiàng)目中的應(yīng)用

2.1 工程概況

金堆城洛陽節(jié)能玻璃有限公司位于河南省洛陽市汝陽縣大安工業(yè)園區(qū)，聯(lián)合廠房的施工內(nèi)容有獨(dú)立基坑開挖、地基處理、大放腳基礎(chǔ)及基礎(chǔ)柱混凝土澆筑、室內(nèi)地坪等項(xiàng)目。聯(lián)合廠房是第一期土建工程的主體，面積約為50 000 m2，聯(lián)合車間主體為鋼結(jié)構(gòu)，±0.000的大地標(biāo)高為299.650 m，設(shè)計(jì)使用年限為50年，安全等級為二級，抗震等級為三級，環(huán)境類別土±0.000 m以下為二類b，其他為一類。該工程主要是土方開挖、基礎(chǔ)和柱的施工。廠房跨度為390.1 m×128.0 m，橫向跨度7.5 m，縱向跨度為五大跨跨距為24 m，一小跨跨距為8 m。

圖2 樁基一級控制點(diǎn)示意圖

2.2 全站儀工程放樣的實(shí)施

針對其跨度大、土方開挖時(shí)控制點(diǎn)不利于保護(hù)等特點(diǎn)，在放線時(shí)采取二級控制，長邊控制短邊的原則。其中，一級控制點(diǎn)四個(gè)，為A-1，G-1，A-54，G-54各向外延伸10 m的點(diǎn)，由此得到其坐標(biāo)點(diǎn)，見圖2。

1)一級控制點(diǎn)放樣時(shí)采用坐標(biāo)放樣，其放樣坐標(biāo)和放樣經(jīng)過如下:

文件的設(shè)置:模式切換到模式B→功能→文件→創(chuàng)建，即可設(shè)置新的文件，文件設(shè)置完畢后按ESC退出，選擇進(jìn)入測量界面，選直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)→輸入儀器點(diǎn):點(diǎn)名，X，Y，Z和儀器高，接受后即進(jìn)入后視點(diǎn)坐標(biāo)的設(shè)定，設(shè)定完畢，接受進(jìn)入照準(zhǔn)界面，照準(zhǔn)后視點(diǎn)，鎖定，按確定就能進(jìn)入測量界面了，頁替換到第三頁，選擇放樣，提示輸入放樣坐標(biāo)設(shè)定，輸入放樣點(diǎn)，X，Y，Z及目標(biāo)高然后接受，就到放樣界面了，將角度DH轉(zhuǎn)到0°0′0″就是所放點(diǎn)的方向，等棱鏡到達(dá)這一方向后測距，直到DHdist為0，此時(shí)Dx，Dy也為0，此點(diǎn)即為所放點(diǎn)位置。

2)二級控制點(diǎn)為加密點(diǎn)，分別為?軸，?軸，?軸，?軸，?軸，?軸，?軸兩端點(diǎn)各外放10 m得到，見圖3。

圖3 二級加密控制點(diǎn)的測設(shè)示意圖

放樣經(jīng)過如下:儀器對中整平后進(jìn)入模式A中，切換其“顯示改變”，將儀器對中后將度盤鎖定，置零，在這一方向上測量平距。這樣即使在施工中如果有個(gè)別的二級控制點(diǎn)遭到破壞，只要最外邊的4個(gè)控制點(diǎn)還在就能恢復(fù)。

2.3 精度分析

點(diǎn)位放好后，用儀器檢校一級控制點(diǎn)誤差大概為22″，平面誤差也就是6.9 mm，放樣時(shí)誤差最大點(diǎn)為中間200 m處放樣點(diǎn)，其誤差主要為視差影響，因此可以適當(dāng)?shù)目紤]在中間部位加密一兩個(gè)點(diǎn)。二級控制點(diǎn)用鋼尺檢校其誤差均不大于5 mm，而所放的各放大腳和柱子的誤差均不大于3 mm，符合規(guī)范要求。

3 結(jié)語

儀器誤差、人為誤差、環(huán)境誤差共同影響測設(shè)的精度和質(zhì)量，所以在具體測設(shè)工作中，質(zhì)量控制的反演問題是從誤差限制指標(biāo)出發(fā)，依據(jù)規(guī)范限差推演出中誤差，需要選用合適標(biāo)稱精度的全站儀(文中選用全站儀標(biāo)稱精度為 2 mm+2×10-6，2″一級)、最大放樣極距(宜控制在200 m以內(nèi))等計(jì)算要素。同時(shí)遵循高級控制低級的原則，選用分兩級控制的方案。儀器整平、對中、立棱鏡桿時(shí)要特別仔細(xì)、認(rèn)真，同時(shí)定向后視距離盡可能要遠(yuǎn)。

在外業(yè)作業(yè)時(shí)，避開惡劣和不利的觀測時(shí)段，選擇穩(wěn)定、清晰、最佳的觀測環(huán)境至關(guān)重要。

通過具體工程項(xiàng)目實(shí)踐，全站儀測設(shè)樁基取得了很好的精度保證，希望對于其他相近、相關(guān)的全站儀基礎(chǔ)工程測設(shè)作業(yè)有參考意義。

[1]李青岳.工程測量學(xué)[M］.北京:測繪出版社，2004.

[2]寧津生.測繪學(xué)概論[M］.武漢:武漢大學(xué)出版社，2008.

[3]許 飛.全站儀在城市測量中的應(yīng)用[J］.山西建筑，2010，36(15):364-365.