工程建筑的測量應用

李衛

【摘 ?要】控制測量是施工的基礎，對建筑物的控制測量一般布設成方格網形式，為了便于施工，其坐標系采用建筑坐標系，坐標軸平行于建筑物的主軸線。工程控制網的布設，一般遵循從整體到局部、分級布網、逐級控制的原則。

【關鍵詞】工程建筑;測量應用

1.控制測量

在工程開始施工前，首先通過測量把施工圖紙上的建筑物在實地進行放樣定位以及測定控制高程，為下一步的施工提供基準。這一步工作非常重要，測量精度要求非常高，關系整個工程質量的成敗。假如在這一環節里面出現了差錯，那將會造成重大質量事故，帶來的經濟損失是無法估量。在施工行業里也發生過類似工程質量事故：圖紙上建筑物的正北方向變成了正南方向，事故的處理結果是：把已經建好的房子重新砸掉，再從零開始。可見建筑物的定位測量是多么的重要。

2.工程放樣

放樣是測量工作者把設計的待建建筑物的位置和形狀在實地標定出來，在建筑工程測量中也叫定位。如果設計人員已經給了各建筑物的主要角點坐標，或者給定了一些特征點坐標以及建筑物的形狀和大小，測量人員找到與設計同一坐標系的控制點，進行控制測量，將坐標系統引到待建建筑物的場地附近，采用全站儀的放樣功能，很容易測出待建建筑物的實地位置。測量放樣負責人逐一將標注數據與記錄結果對比，驗證標注數據和所放樣點位無誤。

3.建筑標高測量

標高是建筑物豎向定位的依據。標高的測量常使用水準儀進行。

對于任何一個待測點，需找到一個已知點才可以測量。對于兩點距離較近的情況，將水準儀架設兩點大概的中間，在已知點立好塔尺，水準儀進行讀數記錄a1，再將塔尺立到待測點上讀數記錄b1。假設已知點高程為X，那么待測點高程Y=X+a1-b1。如果距離遠的話，不能一次測出來，剛說的這個程序為一個測站，Y=X+a1-b1這樣算出來的只是轉點的高程。同樣的程序，同樣的算法，直到塔尺立的不是轉點，而是待測點的時候，工作就完成了。

4.垂直度測量

垂直度測量是建筑工程測量的重要組成部分。垂直度測量是指利用儀器在一個測站上完成向上向下作垂直投影或提供一條垂直線，將平面上的坐標，經過豎向傳遞，標定在要求的位置上，保證建筑物的垂直度。線錘鉛直投測法是交為常見也是使用最多的方法。

5.變形監測測量

5.1工程變形監測的基礎知識

變形監測就是利用專用的儀器和方法對變形體的變形現象進行持續觀測、對變形體變形性態進行分析和變形體變形的發展態勢進行預測等的各項工作。其任務是確定在各種荷載和外力作用下，變形體的形狀、大小、及位置變化的空間狀態和時間特征。在精密工程測量中，最具代表性的變形體有大壩、橋梁、高層建筑物、邊坡、隧道和地鐵等。

變形監測的首要目的是要掌握水工建筑物的實際性狀，科學、準確、及時的分析和預報水利工程建筑物的變形狀況，對水利工程建筑物的施工和運營管理極為重要。

變形監測工作的意義主要表現在兩個方面：首先是掌握水利工程建筑物的穩定性，為安全運行診斷提供必要的信息，以便及時發現問題并采取措施;其次是科學上的意義，包括根本的理解變形的機理，提高工程設計的理論，進行反饋設計以及建立有效的變形預報模型。

5.2變形監測數據處理

根據變形觀測數據繪制變形過程曲線是一種最簡單而有效的數據處理方法，由過程曲線可作趨勢分析。如果將變形觀測數據與影響因子進行多元回歸分析和逐步回歸計算，可得到變形與顯著性因子間的函數關系，除作物理解釋外，也可用于變形預報。多元回歸分析需要較長的一致性好的多組時間序列數據。

若僅對變形觀測數據，可采用灰色系統理論或時間序列分析理論建模，前者可針對小數據量的時間序列，對原始數列采用累加生成法變為生成數列，因此有減弱隨機性、增加規律性的作用。如果對一個變形觀測量（如位移）的時間序列，通過建立一階或二階灰微分方程提取變形的趨勢項，然后再采用時序分析中的自回歸滑動平均模型ARMA，這種組合建模的方法，可分性好且具有以下顯著優點：將非平穩相關時序轉化為獨立的平衡時序;具有同時進行平滑、濾波和推估的作用;模型參數聚集了系統輸出的特征和狀態;這種組合模型是基于輸出的等價系統的理想動態模型。

5.3變形的幾何分析與物理解釋

傳統的方法將變形觀測數據處理分為變形的幾何分析和物理解釋。幾何分析在于描述變形的空間及時間特性，主要包括模型初步鑒別、模型參數估計和模擬統計檢驗及最佳模型選取3個步驟。變形監測網的參考網、相對網在周期觀測下，參考點的穩定性檢驗和目標點和位移值計算是建立變形模型的基礎。變形模型既可根據變形體的物理力學性質和地質信息選取，也可根據點場的位移矢量和變形過程曲線選取。此外，前述的時間序列分析，灰色理論建模、卡爾曼濾波以及時間序列頻域法分析中的主頻率和振幅計算等也可看作變形的幾何分析。

5.4變形分析與預報的系統論方法

用現代系統論為指導進行變形分析與預報是目前研究的一個方向。變形體是一個復雜的系統，它具有多層次高維的灰箱或黑箱式結構，是非線性的，開放性（耗散）的，它還具有隨機性，這種隨機性除包括外界干擾的不確定性外，還表現在對初始狀態的敏感性和系統長期行為的混沌性。此外，還具有自相似性、突變性、自組織性和動態性等特征。

系統論方法涉及到許多非線性科學學科的知識，如系統論、控制論、信息論、突變論、協同論、分形、混沌理論、耗散結構等。上述理論遠不是工程測量工作者所能掌握的，將系統論方法與變形分析與預報相結合的研究只是初步的，希望有更多的青年學者加入到這一研究領域來

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