淺談測量員APP在隧道施工測量中的應(yīng)用

鄢慶軍

摘 要：測量是工程建設(shè)中非常重要的一項工作，常被人形容為工程建設(shè)的眼睛。測量計算直接關(guān)系著工程建筑的偏差，稍有不慎就就會造成重大的損失。本文介紹了測量員APP的部分功能特點，通過例舉隧道施工現(xiàn)場應(yīng)用，證明了測量員APP在測量工作中準確、快捷、便利的特點，避免了編程計算器測量編程復雜，輸入數(shù)據(jù)易出錯的缺點。使測量工作更便捷、智能，給工程測量人員提供了一個更好的工具。

關(guān)鍵詞：隧道;測量;準確;便捷

隨著測繪科學技術(shù)的快速發(fā)展，測量使用的儀器設(shè)備也在發(fā)生著巨大的變化。從帶有光學玻璃度盤的光學經(jīng)緯儀，到采用編碼度盤的電子經(jīng)緯儀，從激光測距儀到全站儀，再到GPS的應(yīng)用，都盡各自最大努力的把測量人員從繁重的勞動中解放出來，并且得到高精度的觀測數(shù)據(jù)。在輔助測量觀測、計算、繪圖以及內(nèi)業(yè)工作方面也有許多優(yōu)秀的測量軟件。如：道路之星、公路測量放樣計算系統(tǒng)、公路放樣等等。

而今天要談的是其中一款較為杰出的手機APP—測量員，它具有輕松高效、智能便捷的特點?？蓱?yīng)用于道路、橋梁、鐵路、隧道、地鐵和市政等工程中，此軟件與全站儀聯(lián)機作業(yè)可得到廣泛的應(yīng)用，替代人工計算坐標、CAD圖形軟件提取坐標等較繁瑣過程;同時也解決了眾多坐標點位施工放樣工程中使用全站儀以人工輸入為主的環(huán)節(jié)，從而達到簡化坐標計算及CAD提取坐標和數(shù)據(jù)輸入的效果。它是將傳統(tǒng)計算器編程測量轉(zhuǎn)換到手機上的測量應(yīng)用程序，具有計算精確、快捷、直觀的顯著特點。通過藍牙和全站儀、RTK進行聯(lián)機測量具有如下特點：

（1）測量員APP聯(lián)機全站儀后，軟件可以同時接受數(shù)據(jù)并計算出測量結(jié)果;

（2）數(shù)據(jù)實時更新，省卻手動輸人及手動記錄的麻煩，可以避免人為原因造成的錯誤;

（3）可以讓測量結(jié)果在手機上以圖形的方式顯示，變得更加直觀清晰。

下面我們先從測量員APP聯(lián)機測量談起，測量員軟件支持國內(nèi)外各大品牌測繪儀器，如徠卡、拓普康、南方、索佳、三鼎、蘇一光、賓得、中緯、科力達、尼康、科維、博飛、瑞得、合眾思壯、中海達等;基本上涵蓋了絕大部分儀器品牌，使用起來沒有過多的限制。以全站儀聯(lián)機為例講講聯(lián)機的方法：

點擊全站儀聯(lián)機，設(shè)置儀器型號和串口延遲，點擊全站儀聯(lián)機界面右上角的掃描按鈕，如果能掃描到未配對的新設(shè)備，下方會顯示新設(shè)備名稱，點擊要聯(lián)機的設(shè)備，會提示輸入配對碼，默認0000或1234。連接完成后，出現(xiàn)完成提示界面，點擊測試，如果坐標數(shù)據(jù)返回正常將出現(xiàn)正常數(shù)據(jù)，若返回異常，則無法得到數(shù)據(jù)。

在工程建設(shè)施工中，隧道施工占有很重要的一席。以往實際隧道測量時，先要用卡西歐編程計算器先編寫相應(yīng)隧道的平曲線及縱曲線程序，還要根據(jù)斷面情況在數(shù)據(jù)庫中輸入斷面的各種參數(shù)。在觀測時要手工輸入儀器測量的數(shù)據(jù)，再根據(jù)計算器計算的結(jié)果得出相應(yīng)的結(jié)論。這是一個很繁瑣的過程。而測量員APP則給工程測量人員提供了很大的便利，超欠挖情況形象直觀的顯示在手機屏幕上，讓人一目了然。下面著重談?wù)劀y量員APP在隧道開挖中的應(yīng)用。

參數(shù)編輯及輸入過程：

一、隧道斷面庫

首先要在軟件上輸入隧道的平曲線、豎曲線、隧道斷面庫等相關(guān)測量參數(shù)。隧道斷面庫是所有設(shè)計斷面的集合，包含開挖、初支、二襯三種類型的斷面。各類型斷面相互獨立，互不干擾。斷面可以通過手動編輯也可以導人dxf格式的CAD圖。手動編輯輸入步驟：

1、新建斷面名稱，隧中默認偏移量（根據(jù)實際隧道軸線決定）：左側(cè)時輸人負數(shù)，右側(cè)時輸入正數(shù)。

2、新建斷面并保存后，繼續(xù)根據(jù)軟件提示編輯斷面元素。其中編輯過程中的高差指的是相對設(shè)計標高的高差，高于設(shè)計標高為正，低于設(shè)計標高為負;偏距指的是相對隧道軸線的偏距，在隧道軸線左側(cè)為負，在隧道中線右側(cè)為正;可以只輸入左右側(cè)中的一側(cè)，然后通過鏡像復制即可。

如圖1：

該斷面圖以底板高程為設(shè)計標高0、腰線長度為6.936、圓弧半徑2.114、左側(cè)邊墻偏距-4.241、拱頂高差為9.050，直線段起點偏距為-2.127，終點至斷面中線，故結(jié)束偏距為0。編輯左邊直線段開始高差為0，結(jié)束高差為6.936。開始偏距-4.241，結(jié)束偏距-4.241。編輯圓弧段時也是以設(shè)計標高為基準，開始高差就為6.936，結(jié)束高差為圓弧最高處與底板的高差9.050，開始偏距-4.241結(jié)束偏距為拱頂直線段起點-2.127。拱頂直線段開始偏距輸入起始點的偏距-2.127，結(jié)束偏距為0。開始高差與結(jié)束高差一致都輸入9.050即可。這樣左側(cè)的圖形結(jié)束，然后通過鏡像復制該斷面圖編輯結(jié)束。

導人dxf格式CAD圖步驟：

將設(shè)計斷面以設(shè)計標高水平線與隧道軸線交點為基點，移動至CAD坐標系原點（坐標為0，0）的位置，選中所有多段線執(zhí)行炸開操作，將斷面圖另存為dxf格式，并復制到手機中，點擊斷面元素編輯頁面右上角的dxf按鈕，找到剛剛保存的dxf斷面圖，點擊并導入后軟件會顯示找到線的類型、半徑、長度。

二、線路參數(shù)

平曲線輸入：平曲線的輸人有兩種方法，交點法與線元法（交點法的特點是輸入?yún)?shù)少;線元法的特點是適用廣泛）。將隧道設(shè)計平曲線參數(shù)依次輸人，如樁號、坐標、曲線要素等。以交點法為例輸入平曲線參數(shù)：

1、點擊起始點輸入開始里程、X坐標、Y坐標點擊保存。

2、輸入交點編號、圓曲線半徑、交點X坐標、Y坐標、有緩和曲線輸入LS1、LS2值，沒有則輸入0，依次把交點輸入完成。五單元交點、虛交點、折線點按需求輸入。

3、輸入終點的X坐標、Y坐標即完成平曲線輸入

豎曲線輸人相對簡單：按順序輸人起點一變坡點或折線點一終點的里程和高程設(shè)計數(shù)據(jù)（坡度會自動計算，可用于檢核）。線路參數(shù)設(shè)置完成后即可永久保存，無需多次設(shè)置。同時，APP支持多條線路數(shù)據(jù)參數(shù)的設(shè)置，在需要時調(diào)取即可。有超高、超寬則需要輸入，在輸入前先要在標準橫斷面中創(chuàng)建板塊，沒有則不必輸入。

三、測量員APP在隧道超欠挖中的應(yīng)用：

圖2為硬梁包水電站ZIV標適用于Ⅲ類圍巖（A型支護）的驗收斷面圖，在用卡西歐編程計算器手工計算的時候需要根據(jù)全站儀測得樁號、偏距、高程值來計算隧道測超欠挖值。如圖對于腰線以下的邊墻來說相對簡單一些，可以直接通過全站儀顯示的偏距值來判斷邊墻的超欠挖情況。隧道斷面寬度為8.2m，則左側(cè)邊墻設(shè)計偏距為-4.1m，右側(cè)邊墻設(shè)計偏距為+4.1m。當全站儀實測左側(cè)邊墻數(shù)字為-4.706時，該點超挖值為4.706-4.1=0.606m。當實測右側(cè)邊墻數(shù)字為4.447時，該點的超挖值為4.447-4.1=0.347m。如果測得數(shù)值的絕對值小于4.1m時，表示該點欠挖，欠挖數(shù)值為該點實測數(shù)值的絕對值與4.1的差值。這還是存在需要計算的過程，不是很方便。對于腰線以上的圓弧段則更加麻煩，需要計算考慮的要素更多，如實測點的設(shè)計高程、實測高程、設(shè)計偏距、實測偏距等。通過卡西歐編程計算器復雜的程序來計算該點的超欠挖值。在實際工作中，還存在測量人員手動輸入錯誤的可能性，對工作造成不必要的麻煩，且效率低下。

測量員APP則很好的避免了以上的缺點。軟件斷面庫編輯好各類圍巖的設(shè)計斷面、輸入正確的平曲線、豎曲線（該隧道不存在隧中偏移，可以不輸入該參數(shù)）。

完成全站儀架設(shè)、設(shè)站、校核后，打開測量員APP通過藍牙連接全站儀，在測量員中打開隧道超欠挖應(yīng)用進行測量即可計算出實測點的超欠挖值（圖3），不需要再手工輸入實測點的X、Y、Z坐標，實測點位置會在設(shè)計斷面圖上顯示，避免了人為因素造成的錯誤，方便快捷一目了然。點擊手機右下角記錄，測量結(jié)束后以Excel格式導出并傳送至電腦以方便整理歸檔。

隧道內(nèi)業(yè)資料中開挖斷面圖是必不可少的一項，它可以直觀的反應(yīng)出隧道超欠挖的情況，在隧道地質(zhì)缺陷的計量中更是計算的重要依據(jù)。在常規(guī)的斷面出圖中我們需要測量人員先采集相應(yīng)樁號的斷面數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)人員再根據(jù)斷面數(shù)據(jù)在電腦上生成該樁號的斷面圖。各點的超欠挖情況還要人工在斷面圖上逐一量取標注，浪費了大量的人力和時間。

而測量員APP可以斷面掃描出圖，在斷面測量過程中就完成實測斷面圖，節(jié)省了內(nèi)業(yè)作圖時間。步驟如下：連接全站儀后進入斷面掃描出圖界面，在里程范圍內(nèi)輸入需要出圖里程，加入允許出圖偏差值，手動選擇需要出圖的設(shè)計斷面。預留變形量根據(jù)實際要求進行填寫，之后進行觀測，觀測數(shù)值和結(jié)果會以圖形形式顯示，實測點點位以多段線進行連接，實測點超欠挖數(shù)值會標注在多段線旁。（如圖4）圖形下方會有觀測數(shù)據(jù)的記錄，根據(jù)實際情況可以進行刪減。測量完成后點擊導出，輸入需要導出的樁號，點擊確認即可。

導出文件分為dxf圖形和數(shù)據(jù)成果表，在電腦上處理該dxf圖形時輸入縮放比例0.01，生成的圖形即為實際比例圖形。

該成果表詳細列出了各點的超欠挖數(shù)值、平面坐標、高程、偏距、設(shè)計標高、隧中偏差、設(shè)計高差、隧中偏距，為內(nèi)業(yè)人員做資料提供了詳細的參考依據(jù)。

測量員APP在測繪工作使用中，其攜帶方便、計算準確、快速的特點使繁重的計算工作變得輕松有效。同時APP也在不斷的更新升級中，使其更好地適用于不同的測量工作。傳統(tǒng)的測量工作也將變得更加智能化、人性化。

參考文獻：

[1]測量員APP用戶使用說明書