全站儀和鋼尺在建筑工程施工放線中的應用

孫玉強 馬鑫程 袁興明

(1.中交公路規劃設計院有限公司，北京 100088； 2.山東工業職業學院，山東 淄博 256414)

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全站儀和鋼尺在建筑工程施工放線中的應用

孫玉強1馬鑫程1袁興明2

(1.中交公路規劃設計院有限公司，北京 100088； 2.山東工業職業學院，山東 淄博 256414)

針對不規則建筑物施工輪廓點位放線難度大、耗時、耗力的問題，提出利用全站儀和鋼尺聯合測量的方法對建筑物施工點位進行放線，并對放線點位的精度作了分析，指出該方法既保證了施工精度，又提高了施工效率，為高層不規則建筑施工測量提供了有效的測量方法。

全站儀，自由設站，極坐標放樣，精度

0 引言

近年來隨著國民經濟的發展，建筑物已從傳統的規則形狀，轉變為以獨特的造型形式為顯著特點的現代建筑。相對于傳統建筑物的施工，現代建筑物因結構外形不規則而大大加大了施工難度，體現在施工放線，傳統的放線方法已經無法滿足現代建筑的施工精度[1-4]。

傳統施工放樣方法，主要利用極坐標方法進行方位向放線比較快速，但在距離向上由于全站儀是通過激光測距的原理進行距離向的放樣，為了滿足施工點位精度要求，往往要求工作人員進行多次測量直到精度滿足要求，這在嘈雜的施工現場往往是難以實現的。一方面，現場施工不允許放樣時間過長；另一方面，嘈雜的現場使得工作人員無法集中精力，往往還會導致方向也出現偏差，嚴重影響施工進度和施工質量[1,2,5,6]。

本文結合現代全站儀技術和放樣原理提出了一種解決方法，利用全站儀自由設站(徠卡TC402)的功能，快速計算出測站點的坐標，完成定向工作，并采用極坐標放樣方法，從而快速準確的對施工建筑特征點進行定位。利用此方法在實際工程中得到了應用，效果很好。

1 全站儀自由設站、極坐標放樣原理

1.1 自由設站原理

全站儀的自由設站測量又可以稱邊角交會測量。其原理是在待定點安置全站儀，測出待定點到已知控制點之間的距離和角度，根據方向觀測值和邊長觀測值建立方向誤差方程式與邊長誤差方程式，然后按最小二乘原理計算待定點的坐標[7-9]。全站儀自由設站原理如圖1所示。

在未知點P設站，需要至少兩個已知坐標點A(Xa，Ya),B(Xb，Yb)，觀測全部要素DAB,DBP,∠P。

根據三角形正弦定理、余弦定理以及坐標方位角，推算出邊AP的坐標方位角∠αPA：

∠αPA=∠αAB+∠A

(1)

由坐標解算公式求得設站點P坐標(Xp,Yp):

Xp=Xa+DPAcos∠?PA
Yp=Ya+DPAsin∠?PA

(2)

按照同樣的計算方法也可以求得P點的坐標，對比兩個坐標值，如果誤差在允許范圍以內，全站儀會自動求算兩個坐標的平均值(針對有兩個已知點的情況)作為待定點P的最終坐標。

由上式可求得P點的點位中誤差Mp為：

化簡整理得：

1.2 鋼尺配合全站儀極坐標放樣法定位原理

極坐標法放樣是根據角度和距離從一個控制點上標定點位的一種方法[3-5](見圖2)，具體步驟：自控制點O沿OX方向測出距離S，放樣出A點；將全站議置于A點，測放A角，并沿A角的構成邊，測出距離S1，將P點固定在地面上。

本文提出鋼尺配合全站儀快速定位原理是基于極坐標法放樣原理之上。如圖2中P點為待放樣點位，全站儀完成方位向放樣后指揮后視操作人員在全站儀十字中線方向上做出兩個點位的標記，一般待放樣點位位于兩個標記點之間，在做出標記的同時全站儀進行距離測量，后視操作人員根據距離向偏差通過鋼尺確定出待放樣點位[5-7]。

2 具體實施步驟

2.1 放線點位坐標提取

工程建設過程，施工放線首先要獲取待放樣點位坐標，放樣點位的數量是控制施工外觀效果的直接因素。本文結合實際工程，針對圓弧形構筑物，根據設計規范采用圓弧段無限二分法進行深化設計。即對外圍輪廓線任意兩個端點作弦線，取弦線中點至圓弧距離(即最大距離)，保證此距離小于某值即可滿足施工要求。

2.2 采用新方法放樣具體過程

全站儀自由設站的儀器操作步驟，如圖1所示：儀器架設在P點，輸入已知點A,B的坐標，假設A,B中間被障礙物擋住，無法通視:

1)輸入已知點坐標；

2)進入全站儀功能菜單，選擇自由設站，輸入新點(自由設站點)點名、儀器高；

3)調用已知點A，輸入棱鏡高后，照準A點，進行距離測量;

4)計算殘差;

5)檢核合格后進行下一個點測量。

采用鋼尺配合極坐標放樣方法進行放樣:

1)全站儀置零；

2)根據全站儀提示進行點位測設；

3)地面點位標記；

4)放樣點測量。

3 案例分析

利用常規方法和新方法對建筑物進行施工放線，得到的結果進行對比分析。表1為新的放樣方法和常規極坐標放樣方法測量的成果對比表，圖3為兩種方法誤差分析。兩種方法使用的儀器為徠卡TC402全站儀，在相同條件下進行由同一測量員進行測量。

表1 兩種方法的精度比較

通過對比分析得出，兩次放樣成果中點位最大差值為11 mm，點位最小差值為0 mm。可以看出兩種方法在相同條件下放樣成果的差值多為毫米級，但有個別差值為厘米級。新方法施工放樣精度較高，能夠滿足建筑施工放樣的精度要求。

4 結語

1)利用全站儀自由設站可以在任意地方架設并安置了儀器后，選取最佳通視點位設站即可測出該點的坐標，進而完成定向工作，所以全站儀自由設站在施工現場布設點位是非常高效靈活的一種實用方法，應以推廣。

2)常規極坐標放樣法與所用新方法對比，可以得出：常規方法放樣時，在進行距離向定位時需反復進行立鏡、測距，要求施測人員必須全神貫注，而在嘈雜的施工現場，受施工的影響，有時很難保證測量精度。使用新方法時，在待放樣點位方向線上進行兩次標記并進行連線，通過鋼尺代替全站儀反復測距，減輕勞動強度，提高工作效率，并且精度較高。

[1] 鄧立民.高層建筑軸線放線方法的探討[J].價值工程,2012,31(23):102-103.

[2] 李 鋒.全站儀自由設站法的精度分析[J].現代測繪,2006,29(5):20-21.

[3] 白志軍.淺談全站儀極坐標放樣的誤差問題[J].湖南交通科技,2009,35(2):121-124.

[4] 董俊竹,劉 斌.大型土建工程施工放樣的探討[J].北京測繪,2009(1):76-78.

[5] 陳 峰.某幼兒園圓弧形建筑測量放線技術及控制要點[J].山西建筑,2012,38(24):226-227.

[6] 冉 康,徐 玲.淺談全站儀假定坐標法在直線定線中的應用[J].礦山測量,2013(3):44-45.

[7] 景紅軍,閆興武.坐標系轉換在全站儀施工放線中的應用[J].山西建筑,2010,36(25):353-355.

[8] 姜信東.全站儀極坐標法放樣的精度分析[J].采礦技術,2007,7(2):106-107.

[9] 張岳林.全站儀極坐標放樣法在水利樞紐工程中的應用[J].水利建設與管理,2009,29(12):28-30.

Total station and the ruler in the application of steel construction

Sun Yuqiang1Ma Xincheng1Yuan Xingming2)

(1.CCCCHighwayConsultantsCo.,Ltd,Beijing100088,China;2.ShandongVocationalCollegeofIndustry,Zibo256414,China)

For the construction of buildings irregular contour point actinomycetes difficult, time-consuming, labor-intensive problem, the use of total stations and measuring ruler joint approach to the construction of buildings were put point line, and actinomycetes precision point of doing analysis. Point out this method can not only guarantee the accuracy of construction, improve construction efficiency, and can provide an effective method for the measurement of high-rise building construction survey irregularities.

total station, free station, polar stake, accuracy

1009-6825(2017)11-0206-02

2017-02-07

孫玉強(1986- )，男，助理工程師

TU198

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