百米以下住宅項(xiàng)目測量中的誤差分析與精度控制研究

李妍麒

2022 年，我國新建商品住宅施工面積已經(jīng)達(dá)到63.97 億m2。在大量住宅項(xiàng)目中，百米以下住宅占住宅施工總面積的60%以上。這些小型住宅項(xiàng)目測量過程中，由于樓房尺寸較小、測量精度要求高、項(xiàng)目進(jìn)度較快及測量環(huán)節(jié)集中，導(dǎo)致測量誤差問題較突出。如何有效控制測量誤差，提高測量精度，成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 百米以下住宅項(xiàng)目測量工作的主要內(nèi)容

1.1 定位控制測量

定位控制測量是百米以下住宅項(xiàng)目測量工作的基礎(chǔ)，目的是建立項(xiàng)目區(qū)的三維控制網(wǎng)，為后續(xù)測量工作提供控制基準(zhǔn)。定位控制測量主要包括水平控制網(wǎng)測量和高程控制網(wǎng)測量。水平控制網(wǎng)測量采用全站儀測量，通過鎖定已知點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)新點(diǎn)定位，形成項(xiàng)目區(qū)水平控制網(wǎng)。高程控制網(wǎng)測量采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行高差測量，通過閉合差檢驗(yàn)控制誤差，確定項(xiàng)目區(qū)基準(zhǔn)高程和各點(diǎn)高程[1]。

1.2 基礎(chǔ)控制測量

1.3 主體結(jié)構(gòu)測量

主體結(jié)構(gòu)測量以框架結(jié)構(gòu)和樓板結(jié)構(gòu)為主要對象，通過測量主要構(gòu)件的位置和尺寸，檢查主體結(jié)構(gòu)是否符合設(shè)計(jì)要求。測量內(nèi)容包括梁、柱、板的坐標(biāo)及墻體豎直度等[2]。還要進(jìn)行遙距監(jiān)控和結(jié)構(gòu)偏斜監(jiān)測，實(shí)時監(jiān)測結(jié)構(gòu)變形情況。精確的主體結(jié)構(gòu)測量直接關(guān)系建筑質(zhì)量和使用安全。

1.4 裝飾裝修測量

在建筑主體完成后，裝飾裝修測量以室內(nèi)裝修工程為對象，主要檢查室內(nèi)裝修尺寸是否符合設(shè)計(jì)和使用功能要求。測量內(nèi)容包括墻體、門窗、地面、天花板等二次結(jié)構(gòu)的尺寸控制。還需要檢查水平、垂直度和定向是否符合要求，為后期使用提供依據(jù)。

1.5 竣工測量

竣工測量是建筑工程測量的重要部分，測量內(nèi)容包括建筑邊界控制、主要構(gòu)件坐標(biāo)、位置、主要裝修尺寸等。竣工測量結(jié)果直接關(guān)系到工程結(jié)算、交付使用和屬性管理。

2 百米以下住宅項(xiàng)目測量中常見的誤差分析

2.1 工程測量設(shè)備造成的誤差

在建筑工程測量中，測量設(shè)備的精準(zhǔn)性和可靠性直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果測量設(shè)備存在誤差，將直接導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)存在偏差。具體來說，測量設(shè)備本身的制造工藝水平、使用年限、校準(zhǔn)情況等都會對測量精度產(chǎn)生影響[3]。一般情況下，測量儀器的平均使用壽命為5 ～10a，采用接近報(bào)廢年限的測量儀器進(jìn)行施工測量時，與使用新設(shè)備相比，測量誤差可增加10%以上。另外，測量設(shè)備需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)檢測。以水準(zhǔn)儀為例，超過校準(zhǔn)周期未進(jìn)行定期維護(hù)的自動水準(zhǔn)儀，其水平角測量誤差約為正常的1.5 倍。如果長時間不進(jìn)行校準(zhǔn)，設(shè)備的系統(tǒng)誤差也會逐漸增大。

2.2 測量方法造成的誤差

測量方法的選擇會直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。不適當(dāng)?shù)臏y量方法將導(dǎo)致較大的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。測量方法造成的誤差主要源于以下4 個方面：第1，采用低精度的角度和距離測量方法，如使用經(jīng)緯儀等低精度設(shè)備測量角度，將產(chǎn)生較大的儀器誤差。使用導(dǎo)繩或卷尺等測量距離時，由于測量范圍和精度有限，也會產(chǎn)生一定的誤差。第2，測量布設(shè)不合理，主要體現(xiàn)在控制網(wǎng)絡(luò)布設(shè)的稠密度不足、控制點(diǎn)選擇位置不當(dāng)?shù)确矫妗＿@將導(dǎo)致被控點(diǎn)接入控制網(wǎng)絡(luò)的距離過遠(yuǎn)，控制效果不佳，從而產(chǎn)生較大的累計(jì)誤差[4]。第3，數(shù)據(jù)處理方法存在問題，如使用低效的網(wǎng)絡(luò)平差法，沒有充分考慮各類觀測量的權(quán)值等。沒有排除處理結(jié)果中的異常值，也會影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。第4，成圖方法選擇不當(dāng)也會帶來測繪誤差。如在較大比例尺工程測量繪圖中使用簡易方法繪制，無法滿足繪圖精度需求。

2.3 外在環(huán)境因素造成的誤差

施工測量多在室外進(jìn)行，復(fù)雜的外在環(huán)境會影響測量結(jié)果,具體為：首先，惡劣的天氣條件會直接影響測量儀器的使用。遇到大霧天氣時，能見度較低，會降低全站儀等光學(xué)測量設(shè)備的準(zhǔn)確度，增加測距誤差。遇到大風(fēng)天氣時，輕型測量設(shè)備易出現(xiàn)晃動現(xiàn)象，導(dǎo)致測角、測距結(jié)果存在振動誤差。其次，氣溫波動會影響測量精度。溫度升高使測量設(shè)備中的金屬材料發(fā)生熱膨脹，改變設(shè)備的尺寸參數(shù)。以全站儀為例，其主體結(jié)構(gòu)多由鋁合金等金屬材料制成。當(dāng)溫度變化時，其線性熱膨脹系數(shù)α與溫度變化量ΔT存在以下關(guān)系：

明朝陸容《菽園雜記》一書云，晉代張華《博物志》即有染白須法，然以前大都用以“媚妾”，如今“大抵皆聽選及戀職者耳”，所以，“吏部前粘壁有染白須發(fā)藥，修補(bǔ)門牙法”。古時當(dāng)官的如果還想升官，以及過了官員退休年齡不想退的人，只需通過染發(fā)染須，在外貌上加工一番以示健康、年輕和有活力就行了。

式中：L為原長度；ΔL為長度變化量。溫度升高會使全站儀的各個組件發(fā)生微小變形，影響角度測量的準(zhǔn)確性，出現(xiàn)角度誤差。溫差較大的環(huán)境下進(jìn)行測量，會由于反射鏡、測距棱鏡等組件的熱脹冷縮導(dǎo)致測距誤差。

2.4 人為因素造成的誤差

在百米以下住宅項(xiàng)目測量中，人為因素造成的誤差可達(dá)到測量誤差約60%。具體來看，主要包括測量人員技能水平參差不齊、測量操作不規(guī)范等方面。測量工作需要測量人員具有一定的專業(yè)知識和實(shí)際操作技能，如果測量人員缺乏系統(tǒng)訓(xùn)練，專業(yè)素質(zhì)不高，很容易在測量工作中出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

3 百米以下住宅測量精度的控制對策

3.1 加強(qiáng)測量設(shè)備的選型管理和維護(hù)

測量設(shè)備的性能直接決定了測量結(jié)果的精度，合理的設(shè)備選型和維護(hù)管理對提高測量精度至關(guān)重要。

3.1.1 測量設(shè)備的選型

選擇測量設(shè)備時，應(yīng)考慮該設(shè)備的精度指標(biāo)是否能滿足工程測量的要求。不同類型的測量工作，精度要求也不相同[5]。此外，在選型的時候，還需考慮設(shè)備的使用壽命、環(huán)境適應(yīng)性、操作便利性等因素。百米以下住宅項(xiàng)目測量中的常用設(shè)備及用途如表1 所示。

表1 百米以下住宅項(xiàng)目測量中的常用設(shè)備及用途

3.1.2 測量設(shè)備的日常管理

測量設(shè)備的日常管理包括：第1，建立健全測量設(shè)備的日常管理制度，對設(shè)備實(shí)行全生命周期管理，包括登記造冊、編號、借還登記、狀況檢查等。第2，制訂明確的責(zé)任制度，對測量設(shè)備實(shí)施專人管理，進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)。設(shè)備發(fā)生故障時及時報(bào)修或更換，以保證設(shè)備可以正常使用。

3.1.3 測量設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)

加強(qiáng)對測量設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，預(yù)防設(shè)備故障，延長使用壽命。主要維護(hù)措施包括：第1，做好測量設(shè)備的日常保養(yǎng)，根據(jù)使用說明書要求進(jìn)行定期檢修、添加潤滑油等。第2，對測量設(shè)備進(jìn)行定期校驗(yàn)和調(diào)整，保證測量參數(shù)的準(zhǔn)確性。定期校準(zhǔn)的周期根據(jù)設(shè)備精度要求確定，一般1 ～2 a。第3，加強(qiáng)測量設(shè)備的三防工作，防止設(shè)備生銹、生霉、生霧，采取加熱烘干、擦拭、防塵防潮等措施。第4，加強(qiáng)倉庫管理，保證測量設(shè)備處于干燥通風(fēng)的環(huán)境，備置消防設(shè)施。第5，制訂維修保養(yǎng)制度和操作規(guī)程，督促操作人員遵守操作規(guī)范，規(guī)范設(shè)備的使用。

3.2 優(yōu)化測量方法，提高測量精度

針對不同類型的建筑工程測量，選擇合適的測量方法對提高測量精度非常重要。例如，為獲得更高的測量精度，可采用電子距離儀比測和三角法組合測量的方法。電子距離儀測量距離誤差在±2 mm 以內(nèi)，但需保證站點(diǎn)間視線條件。而三角法不受視線限制，通過優(yōu)化三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)，閉合誤差可控制在1/2000 以內(nèi)。具體操作時，先采用全站儀測量控制點(diǎn)的坐標(biāo)，再利用電子距離儀在控制點(diǎn)間進(jìn)行比測，最后通過三角法對比測段進(jìn)行閉合計(jì)算。合理設(shè)計(jì)三角網(wǎng)可使三角法閉合精度達(dá)到1/50000。這樣既利用了電子距離儀的高精度，又增加了三角法的閉合約束，測量精度可大幅提升。

對建筑物外輪廓尺寸測量，可運(yùn)用雙站交會法，一個測站在建筑物一側(cè)，另一個測站在建筑物對側(cè)，兩個測站同時對建筑物邊線和轉(zhuǎn)角點(diǎn)進(jìn)行交會測量，最后將兩個測站的測量數(shù)據(jù)匯總處理。雙站交會閉合精度可達(dá)1/30000，能有效消除單站測量的累積誤差，確保尺寸精度。進(jìn)行遙距和高處測量時，可選用紅外線和激光測距儀，測距精度在±3 mm 以內(nèi)，結(jié)合使用經(jīng)緯儀或全站儀，不但避免了直接接近被測物體的困難和安全隱患，且可快速準(zhǔn)確測量距離和空間坐標(biāo)，從而提高遙距和高處測量的精度。

3.3 優(yōu)化測量環(huán)境，減少外界干擾

在建筑施工測量中，外界環(huán)境因素會對測量精度產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。氣溫過高或過低都會影響儀器的正常工作，大風(fēng)天氣下測量設(shè)備抖動也會造成測量誤差。可采取以下措施：第1，合理規(guī)劃測量時間，盡量選擇氣溫適宜、無強(qiáng)風(fēng)天氣的日子開展測量工作。測量人員需要對測量環(huán)境進(jìn)行前期調(diào)研，了解一定時期內(nèi)的氣候情況，合理安排測量時間，在氣候條件較優(yōu)期間進(jìn)行。這可以有效減少氣溫過高或過低給測量帶來的誤差。第2，在測量過程中注意儀器的布置，保證其置于平坦穩(wěn)固的位置上。對于輕便設(shè)備，可以加裝額外固定裝置或增加重物以增強(qiáng)其抗風(fēng)能力。

3.4 強(qiáng)化培訓(xùn)，規(guī)范操作

測量工作的準(zhǔn)確性不僅依賴于先進(jìn)的測量設(shè)備，還依賴于操作人員的素質(zhì)。為進(jìn)一步提高操作人員的業(yè)務(wù)水平，須強(qiáng)化培訓(xùn)并規(guī)范操作：第1，企業(yè)應(yīng)加大培訓(xùn)投入力度，通過業(yè)內(nèi)交流、定期培訓(xùn)等方式提升測量人員的技術(shù)水平。同時，要針對不同崗位設(shè)置崗前培訓(xùn)、在崗培訓(xùn)等，使測量人員既掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識，又熟練地運(yùn)用具體的操作技能。第2，建立健全操作規(guī)范，嚴(yán)格操作流程，杜絕隨意性。可制訂標(biāo)準(zhǔn)的測量作業(yè)流程，細(xì)化各環(huán)節(jié)的責(zé)任人、測量方法、質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)等，強(qiáng)制要求嚴(yán)格執(zhí)行。第3，定期開展業(yè)務(wù)培訓(xùn)，針對測量新技術(shù)、新設(shè)備、新規(guī)范等進(jìn)行介紹，督促測量人員及時學(xué)習(xí)。

4 案例分析

4.1 工程概況

該工程位于陜西省西安市蓮湖區(qū)蔚藍(lán)觀園5#樓。該樓棟為地上20 層、地下1層的混凝土框架結(jié)構(gòu)住宅建筑，建筑面積為21272 m2，層高為2.8 m，墻厚為200 mm。工程測量任務(wù)由項(xiàng)目技術(shù)部的專業(yè)測量人員完成。

根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的坐標(biāo)控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)，測量人員首先完成了工程的定位和控制網(wǎng)測設(shè)工作。通過現(xiàn)場勘查確定控制網(wǎng)絡(luò)布設(shè)位置，并進(jìn)行精確測量，建立包括4 條主控軸線和2 條主控高程點(diǎn)的控制網(wǎng)絡(luò)，為后續(xù)測量工作奠定基礎(chǔ)。在工程測量過程中，測量人員遵循相關(guān)規(guī)范要求，采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、激光經(jīng)緯儀等儀器開展施工測量。

4.2 工程測量誤差分析

通過分析項(xiàng)目測量過程，發(fā)現(xiàn)工程測量中可能存在以下誤差：第1，測量儀器誤差，如經(jīng)緯儀的精度限制、水準(zhǔn)儀不調(diào)平導(dǎo)致的誤差等。第2，測量方法誤差，如軸線投射距離過長、標(biāo)高傳遞次數(shù)過多導(dǎo)致的誤差。第3，外部環(huán)境誤差，如受振動、溫度變化影響產(chǎn)生的誤差。第4，人為誤差，如讀數(shù)錯誤、記錄錯誤、保護(hù)不力造成的控制點(diǎn)損壞等。

4.3 測量精度控制

4.3.1 測量設(shè)備管理

測量儀器設(shè)備在使用前均需進(jìn)行鑒定，確保其測量精度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。還應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行定期檢查、調(diào)試和維護(hù)，保證其性能指標(biāo)處于最佳狀態(tài)。設(shè)備使用后及時入箱查封保管。

4.3.2 優(yōu)化測量方法

采用的優(yōu)化方法為：第1，控制軸線投射距離，投射距離較短能降低累積誤差。本項(xiàng)目中，經(jīng)緯儀軸線投射距離控制在60 m 以內(nèi)，激光經(jīng)緯儀投射距離控制在80 m 以內(nèi)。第2，減少標(biāo)高傳遞次數(shù)。本項(xiàng)目中采用外墻設(shè)置控制點(diǎn)傳遞的方式，每層只傳遞一次，有效控制累積誤差。第3，測量與計(jì)算同步進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)差錯后及時糾正。第4，采用多種儀器進(jìn)行校核。

4.3.3 環(huán)境控制

本項(xiàng)目選在風(fēng)力較小、溫差較小的無雨天氣或夜間進(jìn)行經(jīng)緯儀投射、標(biāo)高傳遞等工作，以減少外界環(huán)境引起的誤差。

4.3.4 操作規(guī)程管理

測量人員均持有效操作證件，嚴(yán)格按照測量規(guī)程和流程進(jìn)行作業(yè)，具體為：第1，控制網(wǎng)測設(shè)時進(jìn)行自檢、互檢，測繪院驗(yàn)收合格后才能應(yīng)用。第2，每次標(biāo)高傳遞均進(jìn)行閉合校驗(yàn)，每層軸線投射后進(jìn)行平面閉合檢驗(yàn)。第3，對測量控制點(diǎn)進(jìn)行全程跟蹤管理，確保不受損壞。

4.4 聯(lián)合測量驗(yàn)收

本項(xiàng)目采用滯后段與超前段聯(lián)合測量的方式，交叉驗(yàn)證各測量成果，有效消除系統(tǒng)誤差。通過上述測量質(zhì)量控制措施，達(dá)到了以下精度指標(biāo)：平面控制網(wǎng)精度為±5 mm，樓間樓頂標(biāo)高控制精度為±2 mm，全高累積誤差控制不超過±10 mm。

5 結(jié)語

建筑工程測量是施工的重要組成部分，其精度與建筑工程質(zhì)量密切相關(guān)。為提高工程精度，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量。本文重點(diǎn)探討了百米以下住宅測量精度的控制對策，以期為相關(guān)研究提供借鑒。