測量實習中常見問題的實用處理方法

王旭華，史曉濤

（大連大學 建筑工程學院，遼寧 大連 116622）

測量實習中常見問題的實用處理方法

王旭華，史曉濤

（大連大學 建筑工程學院，遼寧 大連 116622）

測量實習是工程測量學習的重要實踐部分，包括控制測量、碎部測量及建筑物放樣等主要環節。由于實際操作會遇到各種在教學中簡要提及或忽略提及的問題，導致實習效率低下，甚至無法進行。基于大連大學工程測量實習近年的狀況，總結了實習中的常見問題并提出了高效便捷的處理方法，極大地提高了實習的效率，有利于加深實踐者的認知水平。

控制測量；碎部測量；放樣；常見問題；處理方法

工程測量是一門應用性很強的專業技術基礎課，其中測量實習是工程測量學習中一個重要的實踐環節。經過多年的不懈努力，我校的測量儀器無論是數量還是質量都得到了長足的進步，測量實習也由傳統的基于經緯儀的白紙繪圖模式、半數字繪圖模式轉變為基于全站儀的數字化繪圖模式。與傳統的白紙繪圖模式相比，數字化繪圖模式具有外業工作量小、工作效率高的優點，但在碎部測量中出現錯誤時，則不如白紙繪圖可以當場發現，及時改正。新時期的測量實習伴隨著技術的進步，會遇到許多新問題[1]。控制測量、碎部測量及建筑物放樣各個環節的工作量較大并且環環相扣，很容易出現錯誤并對后續工作造成影響。針對近年來我校測量實習中的常見問題進行總結，并提出了一些高效便捷的處理方法，能夠及時發現錯誤并有效改正，避免了返工重測情況的出現，極大地提高了實習的效率并加深實踐者對測量原理的理解與認識。

1 控制測量常見問題及處理方法

1.1 高差閉合差超限

我校高程控制測量采用等外水準測量。在測量中儀器誤差、觀測誤差、外界條件和記錄錯誤等因素都會對測量結果產生影響,造成水準路線高差閉合差超限,達不到精度要求。

測量實習開始之前首先要對水準儀的水準殘余誤差，即i角進行檢核，在殘余誤差的允許范圍內方可使用。當水準殘余誤差不為零的時候，且受地形條件約束不能保證前后視距相等時，應該保證全部測站的前后視距相等，同樣可以達到消除i角誤差的效果[2]。

當某測站前、后視數據因測錯或記錄錯誤而顛倒時，將導致高差閉合差嚴重超限，而測站檢核無法發現這類錯誤，其數值大小約為該站高差計算值的二倍。根據這一特點，可以比較快速準確地發現出錯的測站，加以改正。若有兩個以上的測站出現類似的錯誤，則高差閉合差數值約為這些測站高差計算值代數和的二倍

1.2 導線角度閉合差超限

平面控制測量采用導線測量，當某角度測錯或記錯時，就會導致角度閉合差超限。為了快速找到該角，避免返工重測全部角度，首先要檢查接近 180°左右的平角是否將左右角測反。

其次可以利用autoCAD和南方CASS7.0等成圖軟件根據坐標將已知點展繪出來。對于閉合導線，從起點已知點開始，根據測量的水平角和距離繪出其它導線點，此時用兩種方式得到的起始已知點必然不重合。連接不重合的兩點，并做該連線的垂直平分線，則垂直平分線指向的點是最可能出現角度錯誤的導線點。對于附和導線，從起點已知點開始，根據測量的水平角和距離繪出其它導線點和終點已知點，此時用兩種方式繪出的終點已知點也必然不重合。連接不重合的兩點，并做該連線的垂直平分線，則垂直平分線指向的點是最可能出現角度錯誤的導線點[3]。

若有兩個以上的角度出錯時，先算出各導線點的正向計算坐標、反向計算坐標和正、反向算得的坐標差，然后用列出各導線點處通過閉合差中點的垂線方程，將各點的橫坐標帶入垂線方程求得的縱坐標值同觀測值相減，差值最小的點就是角度出錯的點位[4]。

1.3 導線全長相對閉合差超限

當某段距離測錯或記錯時，就會導致導線全長相對閉合差超限。為了快速找到該邊，避免返工重測全部邊長，首先要檢查是否誤將斜距記為平距，這是實踐者最容易犯的低級錯誤。在確定不是斜距誤做平距導致全長閉合差超限且角度閉合差合格的情況下，可以根據橫坐標與縱坐標坐標增量閉合差的比例關系確定出錯的邊。因為導線全長閉合差是由橫、縱坐標的坐標增量閉合差共同決定的，同時是由導線長度和坐標方位角推算得來，所以當時，該方位角對應的邊長最有可能出現錯誤。同理當對應的邊長最有可能出錯。

其次，可以利用autoCAD和南方CASS7.0等成圖軟件根據給定的已知點坐標和推算的各點坐標將導線點全部展繪出來，此時用兩種方式繪出的終點已知點必然不重合，連接兩個終點已知點構成一條直線，則與該直線近似平行的邊是最可能出錯的測段[3]。由此，可得出更簡便的方法，即是根據坐標增量閉合差直接計算不重合終點連線的坐標方位角，并與前面計算的各邊方位角比較，數值比較接近的邊為最可能出錯的測段。

1.4 閉合導線起始坐標方位角計算錯誤或連接角測錯

由于沒有有效的檢核手段，這兩種錯誤在閉合導線計算過程中無法發現，并將導致后續導線各邊坐標方位角、導線點坐標推算錯誤。采用這些導線點進行碎部測量，也將導致所測量范圍的地形圖不正確。假設錯誤的起始坐標方位角或連接角與其準確值之差為 Δβ，則整個后續導線和根據這些導線點測量的地形圖將圍繞起始已知點或錯誤連接角頂點錯誤地旋轉一個角度Δβ。

我校校內已知點較多，但部分已知點與周圍已知點不通視，使用不便，但這些孤立已知點可以用于檢核。在現場條件允許的情況下，可在導線中布置一個已知點，將其推算坐標與給定坐標比較即可及時有效的發現這類錯誤，之后可重新計算正確的坐標，或者采取與2.2類似的方法用CASS7.0數字圖軟件改正得到正確的坐標。

1.5 已知點之間不通視

由于各種原因，在建筑物密集地區進行導線控制測量，有時會存在如圖1所示兩個已知點A、B互不通視的情況。通常的解決方法是采用從遠處已知點引測的方式，工作量較大。比較可取的方法是選取一個與A、B都通視的加密點C，并測量角A、B、C，其它導線點正常測量，則各點坐標推算如下：

計算角度閉合差并改正；

假定某邊的坐標方位角值和某點的坐標值；

計算各邊的假定坐標方位角；

計算各點的假定改正后坐標；

根據已知點A、B的假定改正后坐標計算A、B間的假定坐標方位角

按1.2類似的方法用CASS7.0數字圖軟件改正得到正確的坐標。

圖1 加密點布置示意圖

當然，也可以在最后一步按式（1）用 Excel將各點的假定坐標轉換為正確的坐標，只是較為麻煩。

2 碎部測量常見問題及處理方法

2.1 碎部測量時儀高、鏡高輸錯

在全站儀數字圖測繪中，時常出現儀高、鏡高輸入錯誤的情況，根據三角高程測量原理，這類錯誤將使所測碎部點高程與正確值相差一個常數，解決問題的關鍵在于找到這個常數。

如果在每個測站的碎部測量時都測量一個已知點，則該已知點的測量高程和已知高程之差即為該常數。與此類似，也可通過測量上一測站某碎部點的高程達到相同的效果。如果沒有進行上述工作，則需到現場重新測量某碎部點的正確高程，并與之前測錯的該點高程比較得到常數。

得到常數后即可對所有測錯的碎部點高程進行改正。一種方式是通過Excel表格進行改正，但需要將高程數據導入 Excel表格，改正后再轉換為.DAT文件。還有一種比較方便的方法是利用 CASS7.0數字繪圖軟件進行批量修改。具體操作如下：

點擊菜單欄“數據（D）”，選取“批量修改坐標數據”；

輸入“原始數據文件名”和“更改后數據文件名”；

在改正值高程欄輸入改正常數，按“確定”完成所有高程的修改。

注意：（1）要將每個測站需要批量修改的數據單獨保存，以免修改錯誤；（2）通過類似操作，還可以批量進行X、Y坐標互換、X、Y坐標常數改正等操作。

2.2 碎部測量時測站點坐標與后視點坐標輸入錯誤

只要測站點坐標輸入錯誤，碎部點坐標就會發生整體平移；只要測站點或者后視點坐標輸入錯誤，碎部點坐標就會發生整體旋轉。在圖2中，設正確的測站、后視及某碎部點坐標分別為XA、YA、XB、YB、XP、YP，輸入錯誤的測站、后視及相應測錯的碎部點坐標分別為 xa、ya、xb、yb、xp、yp，則由 xp、yp轉換為XP、YP的公式為：

圖2 正確坐標與輸入錯誤坐標關系圖

可以通過Excel表格利用上式對所有碎部點進行改正，但同樣需要將數據導入Excel表格，改正后再轉換為.DAT文件。

另一種比較方便的方法是利用 CASS7.0數字圖軟件進行批量修改。具體操作如下：

點擊菜單欄“地物編輯（A）”，選取“測站改正”；

選取測圖比例尺；

按提示指定糾正前第一點a和第二點方向b；

按提示指定糾正后第一點A和第二點方向B；

選取擬糾正的圖形對象；

輸入糾正前數據文件名；

輸入糾正后數據文件名；

則選取的圖形對象得到了糾正，且將改正后的坐標保存在糾正后數據文件里。

以上改正也可以通過點擊菜單欄“地物編輯（A）”，選取“坐標轉換”來完成，過程類似，不同之處在于坐標轉換必須先計算轉換參數，不如測站改正簡單。

3 放樣的常見問題及處理方法

放樣工作的測距過程中，經常會出現往測與返測的距離相對誤差很大，遠遠超出誤差允許范圍的情況。除了視準軸誤差、橫軸誤差、豎軸誤差、照準部偏心誤差和對中誤差這些常規誤差的影響之外，本文重點考慮了以下兩點因素影響。

3.1 對中桿偏心誤差的處理

由于對中桿在搬運過程中難免磕碰，造成圓水準器的中心軸與桿的中心軸不平行，導致測距與測角的嚴重誤差。因此，在放樣開始之前首先要對對中桿進行嚴格的校驗，保證對中桿上的圓水準氣泡居中時，對中桿豎直。校驗可以采用兩方向垂直相交法和單方向十字交叉法[5]等方法。

以垂直相交法為例，如圖3所示，將全站儀安置在O點，確定OA、OB兩個呈90o夾角的方向，在O點安置三腳對中桿，從A方向用全站儀觀測對中桿，保持照準部水平不動，僅僅上仰望遠鏡使水平絲平分棱鏡，指揮對中桿僅伸縮BO方向上的支腳，使望遠鏡豎絲正好平分棱鏡，這時對中桿在 AO 方向豎直。同樣道理，可以使桿在BO方向垂直。這時調整圓水準氣泡居中即可。

圖3 兩方向垂直相交法

3.2 全站儀豎盤指標差的影響

全站儀的豎盤指標差在放樣場地不平整的情況下會對測距值產生較大誤差，嚴重影響放樣結果。為了簡化分析豎盤指標差對測距的影響，假設往返測距都使用盤左觀測，且往返測量的豎直角相等，數值為

因此，往測和返測都受豎盤指標差影響且造成誤差累積，最終可能導致距離相對誤差超限。由于篇幅所限，不在此贅述豎直角與豎盤指標差的具體數值對測距超差的影響。

4 總結

（1）高差閉合差超限可以通過比較超限數值與各站高差計算值的大小確定某站出錯。導線角度閉合差超限可以用 CASS7.0展點，通過做展出與實際已知點連線的垂線找到測角有誤的位置。導線全長閉合差超限可以通過的比值與各邊方位角正切值比較確定測距有誤的邊，也可以尋找展出與實際已知點連線平行的邊確定出錯邊。提出了控制測量超差原因探尋的新方法，避免返工重測的不便。可以通過設置加密點解決已知點之間不通視，充分利用校園內的已知點。

（2）利用式（1）的坐標轉換公式可以更正碎部測量時測站點坐標與后視點坐標輸入錯誤，也可以利用CASS7.0的“地物編輯”中“測站改正”更改。

（3）通過垂直相交法和單向十字交叉法可以校正對中桿偏心誤差。豎盤指標差在放樣場地不平整的情況下會對測距產生嚴重影響，因此需要嚴格檢驗全站儀的豎盤指標差。

[1]嚴伯鐸. 中國工程測量技術的發展與展望[J]. 地礦測繪,2005, 21(4)∶ 39-42.

[2]覃輝, 伍鑫. 土木工程測量∶ 第4版[M]. 上海同濟大學出版社, 2013∶ 34-35.

[3]王旭華. 查找導線測量錯誤方法的進一步探討[J]. 大連大學學報, 2002, 23(6)∶ 68-72.

[4]張金生. 確定導線測量外業錯誤位置的內業驗算法[J]. 工程勘察, 1984, (5)∶ 68-70.

[5]鄭平元, 等. 測量對中桿檢校的實用方法探討[J]. 城市勘測, 2011(4)∶ 147-148.

Solutions to Common Problems in Surveying Practice

WANG Xu-hua, SHI Xiao-tao
(College of Civil and Architectural Engineering, Dalian University, Dalian 116622, China)

∶The surveying practice plays an important role in civil engineering survey including key links such as control survey, detailed topography survey, layout survey and so on. In actual practice, various problems may occure as mentioned or may be ignored, causing the inefficient even incorrect survey practice. Based on the statistics of recent development of civil engineering survey practice in Dalian University, common problems are summarized, and convenient and efficient solutions are proposed to raise efficiency and to profit the engineers on the cognitive levels.

∶control survey; detailed topography survey; layout survey; common problems; solutions

TD173.2

A

1008-2395(2015)06-0051-04

2015-10-14

王旭華（1963-），男，博士，教授，研究方向：工程測量教學和邊坡觀測及分析；史曉濤（1995-），男，本科在讀生。