工程測量中智能化全站儀的應用

牟劍

（中鐵城建集團第三工程有限公司）

1 引言

隨著現代科技迅速發展，社會生產力水平不斷提升，建筑行業實現了快速發展，行業技術快速更新換代。全站儀作為建筑工程測量中的主要工具，在實際工程測量中發揮著重要作用。同時，隨著智能化技術發展，當前智能化全站儀已經能夠實現遠距離測量，并能夠完成測量數據的整理、分析以及存儲，其設備綜合應用性不斷提升。此外，隨著我國現代化建設腳步加快，高層建筑數量及規模不斷提升，在高層建筑基坑變形監測中，智能化全站儀的應用，能夠實現對基坑監測數據的動態監控，同時為施工人員提供精確的數據依據，從而有效保障施工安全和施工 質量。

2 全站儀的特點與優勢

2.1 全站儀的特點

全站儀屬于測量設備，相較于人工測量設備，全站儀具有顯著的自動化特點。同時，隨著現代信息技術、互聯網技術以及人工智能技術的發展，全站儀還具有明顯的智能化特點。在實際測量過程中，全站儀能夠自主實施數據監測、修正、傳輸以及存儲。借助網絡技術，全站儀能夠以開放性與全面性特征，實現自動比對校正數據、自動更新數據等。借助計算機技術，全站儀能夠通過網絡，將測量數據及時、準確地傳輸到計算機終端，并完成存儲。此外，智能化全站儀軟件通過與測繪軟件的配合，通過遠程操作，實現了遠距離測量，進一步解放人力，提高測量效率。

2.2 全站儀的優勢

隨著智能化技術的發展，全站儀智能化水平不斷提升，其在工程測量中的應用優勢進一步凸顯。

①智能化全站儀功能強大，能夠實現高精度操作以及全面準確的數據收集。同時，全站儀可以實現自動誤差校準，具有其他測量儀器不具備的優勢。如，相較于水準儀、經緯儀在測量中可能會出現諸如水平角指標差等方面的誤差，全站儀則可以有效避免這類誤差的出現，實現測量精度的最大化。

②智能化全站儀能夠實現自動化電子測距，依托于智能技術搭載電子測距系統，充分滿足了工程測量中人力無法到達的環境，或惡劣測量環境下的測量工作需求，同時還可以確保測量數據的精準性，降低誤差。

③智能化全站儀操作簡便，有效解放人力，各項數據計算精確迅速，極大地提升了工程測量效率[2]。

3 建筑工程測量中全站儀監測技術

智能化全站儀進一步促進了智能設備升級與技術進步，全站儀監測技術被廣泛應用于現代建筑工程測量中。在高層建筑變形監測、沉降監測以及水平位移監測中，全站儀監測技術應用廣泛，實現對目標的精準、快速定位，并全面獲取目標點變化原始信息，極大地提升了高層建筑基坑變形監測質量。基坑變形監測級別如表1。

表1 變形監測級別

1）全站儀自由設站觀測原理

全站儀法是當前基坑變形監測中普遍應用的監測技術，利用全站儀能夠對基坑變形進行有效監測。在進行基坑變形監測時，要求先在基坑附近建立觀測站，在一定空間范圍內，任意設置測試點方位角、標定位監控全站儀數據采集與分析，從而實現自動識別。因此，全站儀觀測原理就是自由觀測，通過分析基坑環境條件，以及坐標系觀測自由度，預設相應的參考點，獲取參考點觀測數據，并能夠根據數據信息得到自身坐標，最后再通過計算機數據處理技術，轉換監測數據，實現對基坑獨立監測。在實際監測中，全站儀還可以實現全天候連續監測，并對監測數據進行實時分析處理，以及將數據進行遠程傳輸的功能，有效解放人工，極大地提升了變形監測質量與效率。

2）全站儀自由設置場地坐標變換

基坑變形監測中，全站儀自由站法變形監測主要包括站點和參考點，通過在網站上自由設定P點，根據實際環境設置環境需求，同時基于工程現場設置K1、K2等參考點。在實際監測過程中，通過設置站點P位置，假設Ki參考點，并設置基本方向值與距離值，通過數據計算，最終可以得出P點位置坐標[3]。

4 高層建筑基坑變形監測中全站儀的實際應用

4.1 工程概況

中鐵城建集團有限公司所承建的北京市大興武警住宅樓高層建筑應用全站儀進行基坑變形監測，建筑基坑長度為117.25m，寬度為73.1m，基坑開挖深度為12m。該高層建筑基坑施工區域周邊，三面有多個建筑物包圍，一面緊鄰城市交通主干道。該高層建筑基坑施工區域平面布局如圖1 所示。該高層建筑基坑變形監測中，全站儀型號參數為：TS60 高精度全站儀，儀器標稱測角精度為0.5″，測距精度為0.6mm+1ppm。

圖1 大興武警住宅樓高層建筑基坑施工現場平面布局圖

從圖中可以看出，該工程基坑施工現場存在較多的限制條件，對施工單位基坑變形監測提出了更高的要求，需要保證圍護結構墻頂的最大水平位移不能超過30mm，確保基坑穩定。在基坑變形監測中，監測人員在基坑圍護結構內選出15 個觀測點，觀測點序號分別從D01到D15。施工人員運用小口徑工程地質鉆機，完成觀測點鉆孔，并在鉆孔內埋入鉆桿送入式標志，鉆桿標頭設置旋入棱鏡，為監測精度提供有效保障。但由于現場存在較大局限性，兩個基準點難以有效實現對15 個監測點位移變化的監測，因此，施工人員通過利用極坐標變形監測法，實現對15 個監測點位移變化的全面監測。

4.2 全站儀的實際應用

4.2.1 監測過程

高層建筑基坑變形監測中，要求監測人員按照相應的流程規范使用全站儀，確保測量精度達到要求。在本工程測量中，監測流程為：

1）設置基準點

按照監測標準相關要求，監測基準點與基坑的水平距離，應當大于基坑深度×3 的數值，且基準點的選擇應當在基坑變形影響區域之外。因此，本工程中，監測人員將基坑變形監測基準點設置在距離基坑水平54m 左右的地點上，二者水平距離為基坑深度的3.6 倍，滿足標準要求（圖1 中K1、K2處）。

2）建立坐標系

觀察平面布局圖，可以發現K1、K2間連線與基坑邊緣線基本呈平行關系，因此，監測人員設置K2坐標為（500，500），K1、K2方位角設置成180°，利用全站儀測量K1、K2之間的平距，并與三項參與結合，完成監測坐標系的建立，通過計算，可以得出K1坐標，即（374.420，500）。

3）監測基坑水平位移及沉降變化

實際監測中，監測人員啟動全站儀自由設站程序，將各點坐標以及方位角數據等輸入到數據輸入模塊，并與自由設站點P的坐標相結合，利用極坐標法得到PK1、PK2長度與方向角，然后獲得P點平面坐標，從基準點向各個監測點進行瞄準，對監測點水平位移和沉降變化的情況進行實時監測。

4.2.2 監測結果

本工程中，監測人員實施周期監測，次數總共30 次。在進行全站儀監測精度分析中，選擇P點，其交會角45°54′17″、52°56′12″，選定PK1邊長100m，分析交會定點精度是否達到要求。結果顯示誤差范圍在0.528mm 以內，監測點點位誤差在1.70mm 以內。根據基坑監測標準中，監測精度誤差1.5mm ～ 2.0mm 要求，本次監測誤差在標準范圍之內，符合標準要求。

全站儀在高層建筑基坑變形監測中的應用，能夠實現較高的監測精度，且監測人員能夠完成遠程監測、實時監測，對基坑變形情況進行全方位監控。在本工程建設中，通過全站儀基坑變形監測，及時發現圍護結構內的D01監測點水平位移量超出了標準，且D02到D10、D15各點均出現水平位移量增加的情況。根據監測結果，施工單位作出停止施工，尋找位移擴大的原因。最終發現由于施工現場場地局限性較大，基坑與武警住宅樓一側，施工人員在設置排水溝時存在質量問題，導致基坑內受到地表水滲漏影響，產生水平位移量增加的情況。針對此，施工單位及時進行了排水溝錨固結構改造，消除地表水滲漏問題對基坑影響，恢復基坑水平位移正常量，有效確保了施工安全，為保障建筑施工質量奠定基礎[4]。

5 結語

在現代建筑工程測量中，應用全站儀為提高工程測量效率與精度，保障建筑工程施工安全與質量發揮著重要作用。全站儀在高層建筑基坑變形監測中的應用，也證實了具有非常高的應用價值。隨著現代科學技術的發展，智能化全站儀在工程測量中的應用范圍會不斷擴大，在未來實際應用中，相關工作人員需要不斷提升對全站儀工程測量及監測的應用水平，獲得高精度、高質量測量結果，從而有效促進工程建設穩定健康發展。