全站儀測設的質量控制及應用具體工程實例

何燕佑 李華縣 許多文

測設的實質是將圖紙上的設計位置、形狀及大小轉移到實地。經緯儀極坐標法作為測設的傳統方法已被普遍采用，但其存在勞動強度大、效率低的弊端。

隨著科學技術的不斷發展，由光電測距儀、電子經緯儀、微處理儀及數據記錄裝置融為一體的能自動的測量角度和距離，并能按一定程序和格式將測量數據傳送給相應的數據采集器的全站儀正日臻成熟并逐步普及。全站儀自動化程度高，功能多，精度高，造價大，與傳統的方法相比，省去了大量的中間人工操作環節，其在工程測量中的使用也越來越普及。

文章以賓得全站儀為例，介紹了測設放樣時精度的影響因素和質量控制反演問題，結合在金堆城洛陽節能玻璃有限公司聯合車間廠房測量放線中的應用，對測量放樣精度等做了一定的分析。

1 全站儀放樣的誤差來源及精度分析

在樁基工程的施工放樣過程中，應用全站儀來實施，主要的數學模型是極坐標法放樣，即通過已知點和放樣點反算出來的距離和方位角決定樁基在實地的平面位置。兩點坐標參數使得定位產生橫向和縱向位移，在沒有水平整平的地面，還波及高程發生改變。

綜合分析，主要誤差來源包括:控制點上架設儀器對中的誤差;測設極角的誤差;量取極距的誤差;將放樣點固定在地面上的標定誤差。

1.1 儀器對中誤差me對放樣點位的影響

如圖1所示，設儀器的對中真誤差為e，則e在兩坐標軸方向的分量分別為ex，ey。由于中誤差的存在，將使放樣點P由正確位置而偏至 P′。由圖 1 可見，PP′可視為 PP″，P″P′的矢量合成。在 x方向的分誤差向的分誤差，由儀器對中誤差e引起P點位置的總影響為:

E2

圖1 儀器對中誤差計算示意圖

1.2 角度測設中誤差mα對放樣點位的影響

當儀器處于正常工作狀態時，角度測設中誤差主要是由于儀器本身誤差、照準誤差、讀數誤差及外界影響引起的測角等誤差。由上述誤差影響放樣點產生的位移中誤差為，其中，ρ″=206 265″。

1.3 測距誤差ms對放樣點位的影響

放樣時，通過全站儀給定的角度確定方向線，沿著方向線給定距離。全站儀采用相位測距，其相應的誤差都可計算出來。但是通常測距誤差ms取儀器的標稱精度，即:

其中，a為非比例誤差(加常數);b為比例誤差(乘常數)，當然也需要根據現場測定的氣象參數(溫度、氣壓)并通過相關公式來計算改正。

1.4 在地面上標定點位的誤差τ

綜上所述，用全站儀放樣樁基工程中點位的中誤差為:

根據式(2)可以得知，全站儀極坐標放樣的精度與儀器對中誤差、測角誤差、量距誤差、標定誤差及放樣長度s成正比，與兩控制點間的距離c成反比。所以定向時后視點要遠一些，且要特別注意后視方向的對中。

2 全站儀放樣樁基工程在具體項目中的應用

2.1 工程概況

金堆城洛陽節能玻璃有限公司位于河南省洛陽市汝陽縣大安工業園區，聯合廠房的施工內容有獨立基坑開挖、地基處理、大放腳基礎及基礎柱混凝土澆筑、室內地坪等項目。聯合廠房是第一期土建工程的主體，面積約為50 000 m2，聯合車間主體為鋼結構，±0.000的大地標高為299.650 m，設計使用年限為50年，安全等級為二級，抗震等級為三級，環境類別土±0.000 m以下為二類b，其他為一類。該工程主要是土方開挖、基礎和柱的施工。廠房跨度為390.1 m×128.0 m，橫向跨度7.5 m，縱向跨度為五大跨跨距為24 m，一小跨跨距為8 m。

圖2 樁基一級控制點示意圖

2.2 全站儀工程放樣的實施

針對其跨度大、土方開挖時控制點不利于保護等特點，在放線時采取二級控制，長邊控制短邊的原則。其中，一級控制點四個，為A-1，G-1，A-54，G-54各向外延伸10 m的點，由此得到其坐標點，見圖2。

1)一級控制點放樣時采用坐標放樣，其放樣坐標和放樣經過如下:

文件的設置:模式切換到模式B→功能→文件→創建，即可設置新的文件，文件設置完畢后按ESC退出，選擇進入測量界面，選直角坐標數據→輸入儀器點:點名，X，Y，Z和儀器高，接受后即進入后視點坐標的設定，設定完畢，接受進入照準界面，照準后視點，鎖定，按確定就能進入測量界面了，頁替換到第三頁，選擇放樣，提示輸入放樣坐標設定，輸入放樣點，X，Y，Z及目標高然后接受，就到放樣界面了，將角度DH轉到0°0′0″就是所放點的方向，等棱鏡到達這一方向后測距，直到DHdist為0，此時Dx，Dy也為0，此點即為所放點位置。

2)二級控制點為加密點，分別為?軸，?軸，?軸，?軸，?軸，?軸，?軸兩端點各外放10 m得到，見圖3。

圖3 二級加密控制點的測設示意圖

放樣經過如下:儀器對中整平后進入模式A中，切換其“顯示改變”，將儀器對中后將度盤鎖定，置零，在這一方向上測量平距。這樣即使在施工中如果有個別的二級控制點遭到破壞，只要最外邊的4個控制點還在就能恢復。

2.3 精度分析

點位放好后，用儀器檢校一級控制點誤差大概為22″，平面誤差也就是6.9 mm，放樣時誤差最大點為中間200 m處放樣點，其誤差主要為視差影響，因此可以適當的考慮在中間部位加密一兩個點。二級控制點用鋼尺檢校其誤差均不大于5 mm，而所放的各放大腳和柱子的誤差均不大于3 mm，符合規范要求。

3 結語

儀器誤差、人為誤差、環境誤差共同影響測設的精度和質量，所以在具體測設工作中，質量控制的反演問題是從誤差限制指標出發，依據規范限差推演出中誤差，需要選用合適標稱精度的全站儀(文中選用全站儀標稱精度為 2 mm+2×10-6，2″一級)、最大放樣極距(宜控制在200 m以內)等計算要素。同時遵循高級控制低級的原則，選用分兩級控制的方案。儀器整平、對中、立棱鏡桿時要特別仔細、認真，同時定向后視距離盡可能要遠。

在外業作業時，避開惡劣和不利的觀測時段，選擇穩定、清晰、最佳的觀測環境至關重要。

通過具體工程項目實踐，全站儀測設樁基取得了很好的精度保證，希望對于其他相近、相關的全站儀基礎工程測設作業有參考意義。

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