全站儀與CAD輔助技術在建筑施工測量中的運用

寇 紅 勇

(山西六建集團有限公司第四分公司，山西 太原 030021)

?

全站儀與CAD輔助技術在建筑施工測量中的運用

寇 紅 勇

(山西六建集團有限公司第四分公司，山西 太原 030021)

結合工作經驗，從測設數據準備與施工測量兩方面，闡述了全站儀與CAD輔助技術在建筑測量工程中的應用方法，總結了全站儀測量高程的注意事項，以提高測量數據的精度。

施工測量，全站儀，CAD，高程

0 引言

隨著經濟的不斷發展和電子計算機技術的發展，電子計算機已經被廣泛的應用至建筑施工測繪中，過去將測得的試驗數據直接用筆標注于施工圖紙中的時代已經漸漸被繪圖軟件CAD直接標識于dwg文件中的時代所取代。將測量數據直接標注于dwg文件中不僅可降低人工在打印的圖紙中手繪的時間，而且可達到長期保存，一目了然的效果。因此本文結合實例講述在施工測量中的具體方法以及操作要點。

1 測設數據準備工作

建筑工程測量工作中，內業資料的計算很重要，其準確度直接影響測量工作的實施，在實際工作中，測量技術人員經常需要進行大量內業數據計算，非常繁瑣，而且容易出錯，雖然可以借助編程計算器、EXCEL等工具進行計算，但數據繁瑣、抽象，校核難度大。運用AutoCAD來計算基于設計圖形的工程測量數據則具有直觀、準確、快捷的優勢。

取得設計單位提供的CAD圖紙后，首先要對圖紙進行分析，并按如下步驟得到測設數據。

1.1 繪圖比例

1.2 數學坐標系與測量坐標系的區別

CAD中的默認坐標系采用的是數學坐標系，即橫軸是X軸，縱軸是Y軸。測量坐標系中橫軸為Y軸(E軸)，縱軸為X軸(N軸)。在CAD中繪制某坐標點時，需將坐標數據顛倒輸入，先輸入Y值，再輸入X值。

1.3 定義CAD坐標系

打開帶有坐標標注的總平面圖圖紙，用坐標標注命令標注圖中已知坐標點，看是否一致。若不一致則需要將圖紙移動使圖紙中已知坐標點與坐標系中對應位置重合。移動總平面圖之前要首先找到基準點，基準點可采用坐標標注的方法獲得。例如總平面中已知點坐標(X1=47 679.857，Y1=33 509.861)，利用坐標標注命令標注出坐標系中對應點位，以此點為基準移動總平面圖。

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

在實際工作中，往往還會遇到默認坐標系被修改的問題，這時首先需要將CAD坐標系恢復默認值后(UCS回車兩次)，再進行移動。

1.4 坐標方位角

如果工程不是坐落在正南正北方向上，則需要旋轉圖紙，使其與CAD坐標系重合。旋轉角度可通過計算建筑物縱橫軸線的方位角得到，方位角計算完成后用90°減去兩者中小于90°的方位角得到的角度即為旋轉角度。例如橫軸上兩點坐標(X1=47 679.857，Y1=33 509.861；X2=47 681.413，Y2=33 545.828)，橫軸方位角為87.52°，旋轉角度為90°-87.52°=2.48°。旋轉操作時應選1點作為基點進行旋轉。

1.5 坐標標注

通過上面的操作，總平面圖即被準確的放入坐標系中，此時可通過坐標標注命令來檢查是否正確。檢查無誤后，將各樓座的樁位圖、軸線圖等通過旋轉、移動等命令套入到總平面圖中，然后即可以根據需要標注所需的坐標，獲取測設數據。內業數據計算完成后，可將所有數據編號輸入到全站儀中，便于隨時調用。

2 建筑施工測量

2.1 通過坐標放樣建立平面控制

在對建筑物進行定位時，采用平面控制網對其進行定位處理，定位時的原則為用整體定局部、用高精度定低精度。外業測量完成后進行內業計算處理，將計算結果標注于CAD圖形中，同樣也可以使用全站儀的坐標放樣功能，直接生成軸網標注圖形，稍加修改后可直接使用。采用全站儀的坐標放樣功能可準確、直接測出建筑的平面控制圖。

2.2 通過三角高程測距進行高程控制

在對建筑物高程測量時通常使用的方法是采用水準測量和三角測量兩種方法，這兩種方法均為常規方法。采用這兩種常規方法方便快捷，但也存在一定的不足。如水準測量可直接測出某點高程，測量數據準確，但由于外業工作受場地平整度影響，導致測量人員外業工作量大，需中轉多次后才可將所有數據測量完，測量速度較為緩慢；三角測量是一種間接測出某點高程，測量時可將設備架設于較高位置，一般可不中轉則將高程數據全部測得，測量效率高。由于三角測量具備上述優點，因此被廣泛應用于大比例地形測繪和管網、線網工程的現場測量，但測量精度較低，測量時需對儀器高度、棱鏡高度等進行測量，因此在計算時增加了誤差計算范圍。之后全站儀推廣使用后，采用全站儀和棱鏡測量高程的案例也越來越多，常規的高程測量方法的局限性也越來越明顯的顯現出來。采用全站儀測量高程的方法既可模擬出水準方法測量高程的特點，又能降低采用三角測量高程的誤差，在進行測量時不需要測量儀器高度和棱鏡高度，測量方法又進一步精簡，因此測量速度均高于水準測量和三角測量，測量結果也最為準確。

在測量工程中，高程測量占據整個測量工程中的大部，同樣高程測量也是測量工程中的重要組成部分。采用全站儀對高程進行測量時，具體步驟如下：1)將全站儀架設于水準點附近，并調平；2)將棱鏡擰至水準點和待測點上，并調平；3)打開全站儀，進入測距模式，將鏡頭轉向水準點棱鏡位置，對中后分別測量出全站儀至水準點和待測點的水平距離和豎向距離h1，h2及斜向距離；4)若水準點和待測點所用棱鏡的測桿長度一樣，則待測點的高程為水準點高程+h2(全站儀至待測點的豎向距離)-h1(全站儀至水準點的豎向距離)，若水準點的高程高于全站儀的高程，則將h2-h1變為h2+h1；5)在樓面上架設棱鏡，可進行高程傳遞工作，這要比傳統的鋼尺傳遞的方法簡單很多，而且誤差小。

3 全站儀測量高程的注意事項

采用全站儀測量高程的方法中，許多工程技術人員經常遇到采用全站儀測量高程不準確，但水平距離測量較為準確的現象。產生這種現象的原因是由于操作不熟練、沒有完全對中而導致，全站儀測量高程的測試原理如圖1所示。

從圖1中可得全站儀測量高程時是根據全站儀的仰角α和斜向距離L計算得到的豎向距離H-全站儀高度而得到，因此在測量時的仰角α的微小變動后計算得到的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算得到的豎向距離誤差則越小，當全站儀仰角超過45°時高程測量誤差則可忽略不計。因此可得當全站儀仰角較小，即全站儀的探頭高度與水準點和待測點的高程基本位于同一水平或高差較小時對測量精度要求較高，此時若對測量精度較高時應安排測量經驗充分的測量人員進行測量；若兩者高差較大時(超過45°)，測量時僅需將全站儀對中棱鏡中央則可得到較為準確的高程，此時測量人員測量水平的誤差影響最小。

同樣，在采用全站儀測量高程時存在較大誤差時還有如下因素：全站儀的精度；全站儀架設位置地基不穩；全站儀正下方存在易變形物質，影響全站儀自身高度測量；棱鏡鏡桿由于磨損、銹蝕等因素而產生的高度偏差；測量人員習慣性左右對中不注重上下對中校準等因素。

因此在測量時為提高測量精度，測量人員應定時將全站儀送至計量認證單位進行定時認證，平時也應對儀器進行常規養護，對磨損情況進行檢查，定時對測量人員進行培訓等方法以提高測量精度。

4 結語

隨著建筑工程施工技術的不斷發展，測繪技術也同樣在發展，過去的高程測量技術已經遠不能滿足當前建筑測量發展的需求，因此采用較為先進的全站儀測試技術越來越廣泛。尤其是如今造型復雜的工程、結構復雜的工程也越來越多，采用常規的高程測量方法導致測量工作難度加大，工作較為繁瑣，而采用全站儀和CAD結合的技術，可加快測量數據的計算和標識，減少了測量工作人員的工作量和精準度、難度，并且采用全站儀高程測量方法也可提高曲面工程的測量精度。但任何先進的技術手段都必須通過人來實施，工作量上的簡化，并不等于工作態度可以放松。我們要不忘測量工作的重要性，每一步都需要認真、細心，只有這樣才能確保工程的順利進行。

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

[2] 何習平.全站儀中間法與水準測量的精度比較[J].水電自動化與大壩監測，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