淺談新技術在建筑工程測量中的應用

陳 斌

（廣西海特建設工程項目咨詢管理有限責任公司，廣西 南寧 530000）

建筑工程測量是工程測量的一個重要組成部分，它對建筑施工有著重要的影響。隨著我國經濟和建筑事業(yè)的發(fā)展，對建筑工程測量的速度和精度都提出了新的要求。為了滿足測量工作的需要，電子計算技術和紅外測距技術等新技術已經被廣泛地應用于建筑工程測量領域，改變了傳統(tǒng)的測量方法，使測量工作向著數據的自動獲取、自動記錄和自動處理的方向發(fā)展，本文探索新技術在建筑工程測量中的應用。

1 計算機在工程測量中的應用

當代電子技術發(fā)展的集中表現就在于電子計算技術的發(fā)展。將計算機應用在建筑工程的測量中，把測量工作者從繁重的計算勞動中解脫出來，解決了過去靠手搖計算機所不能解決的問題，例如選擇控制網最優(yōu)化的布設方案、觀測成果的平差與統(tǒng)計分析等，而且大大提高了計算精度，縮短了計算時間，成為測量工作者所不可缺少的重要工具。

電子計算機的誕生是經過長期理論和技術研究才出現的一次大飛躍。早在1854年英國數學家布爾創(chuàng)立了邏輯代數，1936年英國人圖靈提出了通用計算機的理論模型，建立了算法理論，1943年美籍匈牙利人馮·諾伊曼提出了制造電子計算機的設想，1945年世界上第一臺電子計算機在美國應運而生了。從1945年第一臺電子計算機問世以來經歷了電子管（第一代）、晶體管（第二代）、集成電路（第三代）、大規(guī)摸和超大規(guī)模集成電路（第四代）的發(fā)展過程，美國和日本及其他國家都在研制帶有人工智能的電腦（第五代），并且在20世紀70年代初期微處理器——“小電腦”已經問世，電腦的運算速度愈來愈快，精度愈來愈高，體積愈來愈小，功能愈來愈多，不僅能用于計算而且可以輸入、輸出及貯存。由于電子技術的迅速發(fā)展，各類袖珍式的計算器也不斷出現。高級程序型計算器，對于建筑工程測量中的各種小型三角網、鎖、導線網、水準網及插點的平差計算均可編成程序，只要輸入起始數據、觀測數據以及其他的必要信息，計算機就能按照程序的要求進行運算，并且快速地輸出平差值、中誤差、邊長、方向角、坐標及高程等。

2 全站型電子速測儀的應用使測量過程自動化

20世紀60年代末期出現的電子經緯儀，經過十余年的不斷改進，已日趨完善。全站型電子速測儀主要是由電磁波測距儀、電子經緯儀、微處理機、數據終端機和繪圖系統(tǒng)等外圍設備組成。這種儀器可以自動記錄測量數據，提供數據存貯和程序控制，進行數據的自動轉換和處理，從而減少讀數誤差和記錄的粗差，能自動改正視準軸誤差和指標差，自動補償殘余的置平誤差，由于每次讀數是沿著全度盤進行掃描，不會出現度盤刻劃誤差，當在度盤直徑兩端位置掃描，又可消除儀器偏心的影響?？梢娙拘碗娮铀贉y儀，不僅自動化程度高，而且精度高。因此廣泛應用于導線測量、圖根三角河量、高程測量、地籍測量、施工放樣、斷面測量和地形測量。全站型電子速測儀的自動化功能有以下幾方面：

2.1 由斜距自動計算水平距、高程差和坐標差

在全站型電子速測儀中，一般都有微處理器。微處理器是大規(guī)模集成電路發(fā)展的一種新型的電子器件。它將電子計算機的中央處理單元集成在二片或幾片大規(guī)模集成硅片上，作為時序計算或控制的單元。微處理器主要由寄存器（數據寄存器與指令寄存器）、運算邏輯部件（執(zhí)行算術運算及邏輯操作的控制部件，包括時鐘脈沖發(fā)生器）及其他控制操作電路三部分組成。如瑞士Kern廠生產的E1和E2型的電子經緯儀中，微處理器可以校正豎軸傾斜對于豎直角的影響，并且依照所用儀器和附屬設備，如DM502或DM563型測距儀及R48記錄器控制測量步驟。當按鍵輸入豎直角可自動顯示經過地球曲率和大氣折光差改正后的水平距離和高差，輸入方位角即可顯示坐標差，并可傳送到記錄裝置中去。

2.2 全天候數據終端設備可以自動記錄、貯存、檢索和顯示

全站型電子速測儀的高度自動化，必須有數據收集和貯存單元，以便記錄外業(yè)工作的測量數據和管理數據。測量數據包括測量值（水平角、豎直角、斜距、高差和偏心差等）、測站及測點的有關數據（點號、儀器型號及儀器高等）。管理數據系指日期、工程號、大氣狀態(tài)、時間、儀器編號、作業(yè)人員代號等一些便于對資料分類管理的信息。如R48型記錄器可用作貯存野外測量資料，這些資料可用人工輸入或由電子經緯儀自動傳送，補充資料可由鍵盤輸入。貯存在記憶系統(tǒng)內的資料可在任何時間進行檢索和核對。這些資料在儀器關閉時仍不會消失，約可保存一個月。R48型記錄器可以貯存48 000個數字，足可記錄極坐標上的800個點。記錄器通過一定接口可與計算機系統(tǒng)，如計算中心或臺式計算機相連接，使外業(yè)測量到內業(yè)平差計算、打印及成圖工作形成一套完整的自動化作業(yè)流程。在電子速測儀中，早先是用磁帶記錄數據，但近年來已發(fā)展到用固體存貯器做數據記錄器，具有輕便小巧、牢固穩(wěn)定及省電等優(yōu)點。如瑞典 AGA廠生產的Geodat、瑞士Kern廠生產的 R48及 WILD廠生產的 GRE2和GRE3等都是20世紀80年代的最新產品。

2.3 地面自動測圖系統(tǒng)

全站型電子速測儀由于有三維坐標自動化測量的特點，為各種空間結構和地面測圖提供了一種高效的自動測繪地形圖的系統(tǒng)。自動測圖系統(tǒng)的核心部件是一臺高性能臺式圖象屏電子計算機。外業(yè)數據經過電子經緯儀、測距儀、數據終端機的輸入，或由記錄器自動輸入，或者手控經過鍵盤輸入，可以進行全面的編輯，用測量軟件處理數據，產生x、y、z坐標數據。自動測圖系統(tǒng)是交互的，在屏幕上注記和編繪原圖，再經過數控繪圖桌自動繪出高質量的地形圖、平面圖或其他圖件。屬于這類的自動測圖系統(tǒng)有瑞士WILD廠生產的Geomap地面自動測圖系統(tǒng)，瑞士Kern生產的R48及WILD廠生產的GRE2和GRE3等都是80年代的最新產品。

2.4 施工放樣自動化提高了工效

電子速測儀除了能夠自動測繪地形圖之外，還廣泛應用于施工放樣工作。例如瑞士 Kern廠生產的與DM502或DM503測距儀相結合使用的“RDIO遠端接收器”系由接收、貯存和顯示等單元組成，其外形大小和單塊反射棱鏡相當，作業(yè)時用卡銷固定在反射鏡的一側，RDIO能接收測距儀發(fā)射的數據，并在鏡站由液晶顯示器作數字顯示，在主機站當DM503測距儀與HP41C袖珍計算器、DIF41外圍設備和RDIO接收器一道組成放樣系統(tǒng)時，只要把所需要放樣的點的坐標輸入，儀器處于跟蹤的工作方式，信息傳到RDIO接收器上，持鏡者就可以從RDIO的小光屏上看出他所需移動的方向和距離，同時持鏡者也能通過選擇開關分別讀得斜距、平距、高差和縱向、橫向坐標差之值。棱鏡手與主機站無需其他任何喊話、手勢和無線電信號就能主動到達設計的放樣點位，這就大大提高了測設點位的工作效率。瑞士Kern廠的SICORD系統(tǒng)，還有一個特點是當RDIO接收器處于測距儀發(fā)射光束的光斑內時，能發(fā)出聲響信號以輔助棱鏡手掌握走動的方向，此時測距儀每兩秒鐘發(fā)射并顯示一次新值。使用RDIO遠端接收器測設的最遠距離可達400 m以上。為了提高測設工作的效率，瑞典AGA廠還生產了一種與Geodimeterl22或140型測距儀配套的“Unicom”的單向紅外通話器，該通話器是以測距儀的紅外光束為載波向鏡站發(fā)送測量員的口令，在鏡站則把接收裝置安在反射鏡的支架上，使棱鏡手能按照主機站的指令放樣到設計的點位上。

3 高精度測量的現狀

根據四化建設的需要，隨著其他科學技術的發(fā)展，對建筑工程測量的精度和速度提出了更高的要求。例如核反應堆需將重達數百噸的鍋爐以厘米級的精度放入外殼內的位置，堋速器要求安放一塊巨大的磁鐵，以便產生一條精確的粒子軌道；射電望遠鏡要求以毫米的精度架設天線；某些科學實驗工程與國防一程的建設以及工業(yè)自動化生產設備的安裝，有的提出相鄰點相對位置的誤差不應超過 0.1 mm的精度。為了滿足這些要求，必須將高精度的儀器與設備引進到建筑工程測量中來，以便保證高精度定線、高精度定位及量測的需要。比如長度測量，一方面用于100 m以上的距離，可采用端士Kern廠生產的高精度測距儀MekometerME－3000，其測距的標稱精度±（0.3 ram＋l ppm），測程為2.5 km；其次還有TellurometerMA－100，其標稱精度為±（1.5 ram＋l ppm），測程可達1.5 km；此外在特殊條件下，可使用端典AGA廠生產的AGAl2標準儀器，其標稱精度可達到±1ram。另一方面用于50 m左右的距離，可采用激光干涉儀，其最高精度可達0.089 m。使用這種儀器需要特殊設備，要建立一條直線導軌，使角反射器可沿導軌滑動，在滑動期間從基準點開始計算干涉條紋的數目。該設備常用于檢定標準基線。除此之外，瑞士Kern廠生產的DISTOMETER彈力系統(tǒng)可達0.03 ram的精度。

4 結束語

綜上所述，科技的快速發(fā)展，給工程測量帶來了更多的新技術，新技術帶來了操作更加便利、測量更加準確、工作效率更高的設備和儀器。這就要求工程測量人員要不斷提高對新技術的掌握程度、熟練應用新技術、新設備，將工程測量工作進行得更加精確。