全站儀與CAD輔助技術(shù)在建筑施工測(cè)量中的運(yùn)用

寇 紅 勇

(山西六建集團(tuán)有限公司第四分公司，山西 太原 030021)

?

全站儀與CAD輔助技術(shù)在建筑施工測(cè)量中的運(yùn)用

寇 紅 勇

(山西六建集團(tuán)有限公司第四分公司，山西 太原 030021)

結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，從測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與施工測(cè)量?jī)煞矫?，闡述了全站儀與CAD輔助技術(shù)在建筑測(cè)量工程中的應(yīng)用方法，總結(jié)了全站儀測(cè)量高程的注意事項(xiàng)，以提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。

施工測(cè)量，全站儀，CAD，高程

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用至建筑施工測(cè)繪中，過(guò)去將測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接用筆標(biāo)注于施工圖紙中的時(shí)代已經(jīng)漸漸被繪圖軟件CAD直接標(biāo)識(shí)于dwg文件中的時(shí)代所取代。將測(cè)量數(shù)據(jù)直接標(biāo)注于dwg文件中不僅可降低人工在打印的圖紙中手繪的時(shí)間，而且可達(dá)到長(zhǎng)期保存，一目了然的效果。因此本文結(jié)合實(shí)例講述在施工測(cè)量中的具體方法以及操作要點(diǎn)。

1 測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作

建筑工程測(cè)量工作中，內(nèi)業(yè)資料的計(jì)算很重要，其準(zhǔn)確度直接影響測(cè)量工作的實(shí)施，在實(shí)際工作中，測(cè)量技術(shù)人員經(jīng)常需要進(jìn)行大量?jī)?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)計(jì)算，非常繁瑣，而且容易出錯(cuò)，雖然可以借助編程計(jì)算器、EXCEL等工具進(jìn)行計(jì)算，但數(shù)據(jù)繁瑣、抽象，校核難度大。運(yùn)用AutoCAD來(lái)計(jì)算基于設(shè)計(jì)圖形的工程測(cè)量數(shù)據(jù)則具有直觀、準(zhǔn)確、快捷的優(yōu)勢(shì)。

取得設(shè)計(jì)單位提供的CAD圖紙后，首先要對(duì)圖紙進(jìn)行分析，并按如下步驟得到測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)。

1.1 繪圖比例

1.2 數(shù)學(xué)坐標(biāo)系與測(cè)量坐標(biāo)系的區(qū)別

CAD中的默認(rèn)坐標(biāo)系采用的是數(shù)學(xué)坐標(biāo)系，即橫軸是X軸，縱軸是Y軸。測(cè)量坐標(biāo)系中橫軸為Y軸(E軸)，縱軸為X軸(N軸)。在CAD中繪制某坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，需將坐標(biāo)數(shù)據(jù)顛倒輸入，先輸入Y值，再輸入X值。

1.3 定義CAD坐標(biāo)系

打開(kāi)帶有坐標(biāo)標(biāo)注的總平面圖圖紙，用坐標(biāo)標(biāo)注命令標(biāo)注圖中已知坐標(biāo)點(diǎn)，看是否一致。若不一致則需要將圖紙移動(dòng)使圖紙中已知坐標(biāo)點(diǎn)與坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)位置重合。移動(dòng)總平面圖之前要首先找到基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)可采用坐標(biāo)標(biāo)注的方法獲得。例如總平面中已知點(diǎn)坐標(biāo)(X1=47 679.857，Y1=33 509.861)，利用坐標(biāo)標(biāo)注命令標(biāo)注出坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)點(diǎn)位，以此點(diǎn)為基準(zhǔn)移動(dòng)總平面圖。

CAD需下載坐標(biāo)插件(zbbz.VLX)才可以直接標(biāo)注，若是采用天正建筑軟件則不需要，在天正菜單符號(hào)標(biāo)注下就有坐標(biāo)標(biāo)注功能。

在實(shí)際工作中，往往還會(huì)遇到默認(rèn)坐標(biāo)系被修改的問(wèn)題，這時(shí)首先需要將CAD坐標(biāo)系恢復(fù)默認(rèn)值后(UCS回車兩次)，再進(jìn)行移動(dòng)。

1.4 坐標(biāo)方位角

如果工程不是坐落在正南正北方向上，則需要旋轉(zhuǎn)圖紙，使其與CAD坐標(biāo)系重合。旋轉(zhuǎn)角度可通過(guò)計(jì)算建筑物縱橫軸線的方位角得到，方位角計(jì)算完成后用90°減去兩者中小于90°的方位角得到的角度即為旋轉(zhuǎn)角度。例如橫軸上兩點(diǎn)坐標(biāo)(X1=47 679.857，Y1=33 509.861；X2=47 681.413，Y2=33 545.828)，橫軸方位角為87.52°，旋轉(zhuǎn)角度為90°-87.52°=2.48°。旋轉(zhuǎn)操作時(shí)應(yīng)選1點(diǎn)作為基點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

1.5 坐標(biāo)標(biāo)注

通過(guò)上面的操作，總平面圖即被準(zhǔn)確的放入坐標(biāo)系中，此時(shí)可通過(guò)坐標(biāo)標(biāo)注命令來(lái)檢查是否正確。檢查無(wú)誤后，將各樓座的樁位圖、軸線圖等通過(guò)旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等命令套入到總平面圖中，然后即可以根據(jù)需要標(biāo)注所需的坐標(biāo)，獲取測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)計(jì)算完成后，可將所有數(shù)據(jù)編號(hào)輸入到全站儀中，便于隨時(shí)調(diào)用。

2 建筑施工測(cè)量

2.1 通過(guò)坐標(biāo)放樣建立平面控制

在對(duì)建筑物進(jìn)行定位時(shí)，采用平面控制網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行定位處理，定位時(shí)的原則為用整體定局部、用高精度定低精度。外業(yè)測(cè)量完成后進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算處理，將計(jì)算結(jié)果標(biāo)注于CAD圖形中，同樣也可以使用全站儀的坐標(biāo)放樣功能，直接生成軸網(wǎng)標(biāo)注圖形，稍加修改后可直接使用。采用全站儀的坐標(biāo)放樣功能可準(zhǔn)確、直接測(cè)出建筑的平面控制圖。

2.2 通過(guò)三角高程測(cè)距進(jìn)行高程控制

在對(duì)建筑物高程測(cè)量時(shí)通常使用的方法是采用水準(zhǔn)測(cè)量和三角測(cè)量?jī)煞N方法，這兩種方法均為常規(guī)方法。采用這兩種常規(guī)方法方便快捷，但也存在一定的不足。如水準(zhǔn)測(cè)量可直接測(cè)出某點(diǎn)高程，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，但由于外業(yè)工作受場(chǎng)地平整度影響，導(dǎo)致測(cè)量人員外業(yè)工作量大，需中轉(zhuǎn)多次后才可將所有數(shù)據(jù)測(cè)量完，測(cè)量速度較為緩慢；三角測(cè)量是一種間接測(cè)出某點(diǎn)高程，測(cè)量時(shí)可將設(shè)備架設(shè)于較高位置，一般可不中轉(zhuǎn)則將高程數(shù)據(jù)全部測(cè)得，測(cè)量效率高。由于三角測(cè)量具備上述優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于大比例地形測(cè)繪和管網(wǎng)、線網(wǎng)工程的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，但測(cè)量精度較低，測(cè)量時(shí)需對(duì)儀器高度、棱鏡高度等進(jìn)行測(cè)量，因此在計(jì)算時(shí)增加了誤差計(jì)算范圍。之后全站儀推廣使用后，采用全站儀和棱鏡測(cè)量高程的案例也越來(lái)越多，常規(guī)的高程測(cè)量方法的局限性也越來(lái)越明顯的顯現(xiàn)出來(lái)。采用全站儀測(cè)量高程的方法既可模擬出水準(zhǔn)方法測(cè)量高程的特點(diǎn)，又能降低采用三角測(cè)量高程的誤差，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)不需要測(cè)量?jī)x器高度和棱鏡高度，測(cè)量方法又進(jìn)一步精簡(jiǎn)，因此測(cè)量速度均高于水準(zhǔn)測(cè)量和三角測(cè)量，測(cè)量結(jié)果也最為準(zhǔn)確。

在測(cè)量工程中，高程測(cè)量占據(jù)整個(gè)測(cè)量工程中的大部，同樣高程測(cè)量也是測(cè)量工程中的重要組成部分。采用全站儀對(duì)高程進(jìn)行測(cè)量時(shí)，具體步驟如下：1)將全站儀架設(shè)于水準(zhǔn)點(diǎn)附近，并調(diào)平；2)將棱鏡擰至水準(zhǔn)點(diǎn)和待測(cè)點(diǎn)上，并調(diào)平；3)打開(kāi)全站儀，進(jìn)入測(cè)距模式，將鏡頭轉(zhuǎn)向水準(zhǔn)點(diǎn)棱鏡位置，對(duì)中后分別測(cè)量出全站儀至水準(zhǔn)點(diǎn)和待測(cè)點(diǎn)的水平距離和豎向距離h1，h2及斜向距離；4)若水準(zhǔn)點(diǎn)和待測(cè)點(diǎn)所用棱鏡的測(cè)桿長(zhǎng)度一樣，則待測(cè)點(diǎn)的高程為水準(zhǔn)點(diǎn)高程+h2(全站儀至待測(cè)點(diǎn)的豎向距離)-h1(全站儀至水準(zhǔn)點(diǎn)的豎向距離)，若水準(zhǔn)點(diǎn)的高程高于全站儀的高程，則將h2-h1變?yōu)閔2+h1；5)在樓面上架設(shè)棱鏡，可進(jìn)行高程傳遞工作，這要比傳統(tǒng)的鋼尺傳遞的方法簡(jiǎn)單很多，而且誤差小。

3 全站儀測(cè)量高程的注意事項(xiàng)

采用全站儀測(cè)量高程的方法中，許多工程技術(shù)人員經(jīng)常遇到采用全站儀測(cè)量高程不準(zhǔn)確，但水平距離測(cè)量較為準(zhǔn)確的現(xiàn)象。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于操作不熟練、沒(méi)有完全對(duì)中而導(dǎo)致，全站儀測(cè)量高程的測(cè)試原理如圖1所示。

從圖1中可得全站儀測(cè)量高程時(shí)是根據(jù)全站儀的仰角α和斜向距離L計(jì)算得到的豎向距離H-全站儀高度而得到，因此在測(cè)量時(shí)的仰角α的微小變動(dòng)后計(jì)算得到的H則有較大變化。從圖2中可得隨著全站儀仰角的逐漸增大所計(jì)算得到的豎向距離誤差則越小，當(dāng)全站儀仰角超過(guò)45°時(shí)高程測(cè)量誤差則可忽略不計(jì)。因此可得當(dāng)全站儀仰角較小，即全站儀的探頭高度與水準(zhǔn)點(diǎn)和待測(cè)點(diǎn)的高程基本位于同一水平或高差較小時(shí)對(duì)測(cè)量精度要求較高，此時(shí)若對(duì)測(cè)量精度較高時(shí)應(yīng)安排測(cè)量經(jīng)驗(yàn)充分的測(cè)量人員進(jìn)行測(cè)量；若兩者高差較大時(shí)(超過(guò)45°)，測(cè)量時(shí)僅需將全站儀對(duì)中棱鏡中央則可得到較為準(zhǔn)確的高程，此時(shí)測(cè)量人員測(cè)量水平的誤差影響最小。

同樣，在采用全站儀測(cè)量高程時(shí)存在較大誤差時(shí)還有如下因素：全站儀的精度；全站儀架設(shè)位置地基不穩(wěn)；全站儀正下方存在易變形物質(zhì)，影響全站儀自身高度測(cè)量；棱鏡鏡桿由于磨損、銹蝕等因素而產(chǎn)生的高度偏差；測(cè)量人員習(xí)慣性左右對(duì)中不注重上下對(duì)中校準(zhǔn)等因素。

因此在測(cè)量時(shí)為提高測(cè)量精度，測(cè)量人員應(yīng)定時(shí)將全站儀送至計(jì)量認(rèn)證單位進(jìn)行定時(shí)認(rèn)證，平時(shí)也應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)護(hù)，對(duì)磨損情況進(jìn)行檢查，定時(shí)對(duì)測(cè)量人員進(jìn)行培訓(xùn)等方法以提高測(cè)量精度。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著建筑工程施工技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)也同樣在發(fā)展，過(guò)去的高程測(cè)量技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前建筑測(cè)量發(fā)展的需求，因此采用較為先進(jìn)的全站儀測(cè)試技術(shù)越來(lái)越廣泛。尤其是如今造型復(fù)雜的工程、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程也越來(lái)越多，采用常規(guī)的高程測(cè)量方法導(dǎo)致測(cè)量工作難度加大，工作較為繁瑣，而采用全站儀和CAD結(jié)合的技術(shù)，可加快測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算和標(biāo)識(shí)，減少了測(cè)量工作人員的工作量和精準(zhǔn)度、難度，并且采用全站儀高程測(cè)量方法也可提高曲面工程的測(cè)量精度。但任何先進(jìn)的技術(shù)手段都必須通過(guò)人來(lái)實(shí)施，工作量上的簡(jiǎn)化，并不等于工作態(tài)度可以放松。我們要不忘測(cè)量工作的重要性，每一步都需要認(rèn)真、細(xì)心，只有這樣才能確保工程的順利進(jìn)行。

[1] 周 暉.用光電測(cè)距儀進(jìn)行三角高程測(cè)量的精度分析[J].湖南交通科技，2000，26(2)：19-20.

[2] 何習(xí)平.全站儀中間法與水準(zhǔn)測(cè)量的精度比較[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2004，28(4)：37-39.

Total station and CAD auxiliary technology in the application of construction measurement

Kou Hongyong

(TheFourthBranchofShanxi6thConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030021,China)

Combining with working experience, starting from two aspects of measurement data preparation and construction measurement, the paper describes the application method of ETS and CAD assistive technology in building measurement engineering, and summarize matters needing attention in ETS measurement elevation, with a view to improve the accuracy of the measurement data.

construction measurement, Electronic Total Station(ETS), CAD, elevation

1009-6825(2016)26-0199-03

2016-06-16

寇紅勇(1976- )，男，工程師

TU198.2

A