裝配式裝修工程全方位坐標體系創建方法

張晟熙，彭 攀

(湖南建工集團 裝飾工程有限公司，長沙 410002)

裝配式裝修工程中的部品設計、加工與裝配對設計圖紙與施工現場關鍵尺寸有全面精準要求，裝修的尺度關系、各專業與裝修的關系、末端的定位等都需要提前匯集在裝修施工前再深化在設計圖紙上，并通過有效途徑落實到建筑實體中﹒裝配式部品構件等需要精準地在施工現場組合裝配，這個過程需要一種精確的具有坐標定位的全方位體系進行把控，即：將裝修樓層平面坐標化；把裝飾面完成線關鍵點進行坐標轉換；把裝修的天花板、墻板、地板、門窗、櫥柜和設備末端面板等調入坐標系中，創建全方位坐標體系；統籌裝修專業內部以及與其他專業之間的關系﹒

目前，坐標體系在道路、橋梁、水利、建筑結構等領域應用較為普遍，在裝飾工程中應用較少﹒創建符合裝修工程的全方位坐標體系，為裝配式裝修工程施工提供高精度、高效率的精準控制，成為了裝修工程領域新的課題[1-4]﹒本文針對裝配式裝修工程中的全方位坐標體系的創建方法進行了分析﹒

1 裝配式裝飾工程全方位坐標體系概念

裝配式裝修工程全方位坐標體系是運用全站儀的原點放樣法建立符合裝修工程設計圖紙要求的精確坐標網，包含各樓層、各部位、各施工段等定位數據的坐標體系﹒

首先，在建筑樓層內側設坐標原始點；其次，結合建筑裝修平面圖建立虛擬坐標系；然后，將虛擬坐標采用全站儀放樣完成首級施工控制網點的投放，形成施工控制網，其中，復雜部位進行控制網加密處理，關鍵部位直接投放完成面坐標；最后，利用全方位坐標體系網(點)檢查建筑實體與圖紙的誤差，將各配套專業交接定位協調有機聯系在一起，精準指導裝修各部位二級控制網(十字線、中心線等)和三級控制網(面線、門窗線、末端點位等)的投放，從而有效控制工程整體施工的精準度，滿足裝配式裝修面板、構件等下料數據 的準確性要求﹒全方位坐標體系見圖1﹒

圖1 裝配式裝修工程全方位坐標體系

2 體系創建輔助用全站儀技術原理

2.1 放樣原理

全站儀放樣可分為已知點測設和未知點測設，有研究證明全站儀在已知點設站進行測設的精度明顯高于在未知點測設的精度[5]﹒在已知點測設又分為極坐標法與坐標法，極坐標放樣法的精度高于坐標放樣的精度[6]﹒根據已知點與目標點的角度和距離線可準確、迅速地計算目標點坐標，極好地滿足裝配式裝修工程精度控制的要求﹒

2.1.1 坐標正算

已知點A 坐標( x1， y1)，方位角α ，水平距離D，待放樣點P 坐標( x2， y2)，見圖2﹒

圖2 極坐標放樣示意圖

則待放樣點P 坐標( x2， y2)為：

2.1.2 坐標反算

已知坐標A( x1， y1)、P( x2， y2)和坐標方位角α ，水平距離D﹒則

2.2 誤差分析

全站儀測量過程的誤差影響主要包括照準誤差、讀數誤差、對中誤差、整平誤差和標定點位誤差﹒棱鏡選擇匹配是全站儀測量的重要部分，常數的設置應正確，當使用與全站儀不配套的反射棱鏡時，可用“三段法”確定棱鏡常數[7]﹒

首級裝修控制網點需要相互驗證測量精度，測量放樣過程嚴格按“先整體，后局部”“先控制，后碎步”的原則﹒為保證測量成果準確可靠，測量儀器和量具均按國家計量部門或工程建設主管部門有關規定進行定期檢定，經檢定合格后使用﹒

3 裝配式裝修工程全方位坐標體系創建步驟

3.1 熟悉施工圖紙與現場條件

創建全方位坐標體系的首要任務是熟悉裝修平面圖中的布置(如隔墻、門窗、櫥柜、設備等)和施工現場條件情況(如樓板、結構柱、剪力墻、洞口位置及完成情況等)，為下一步工作數據采集的全站儀架設定位做準備﹒

3.2 基線、控制點數據采集

在建筑物內選擇數量足夠多、觀測條件好和受施工干擾小的位置作為樓層測量放線的控制點，任意控制點應與其它2 個控制點保持通視(1 個用于定向；1 個用于檢校)，在這些點位上將測釘固定牢固并做好位置標記﹒

以某項目為例，全站儀任意架設第1 站(見圖3)，使用無棱鏡模式測量2 個基點的水平坐標(取兩端柱中線，即1#和2#基點)，再切換成棱鏡模式對已布設控制點(即3#，5#和7#測釘點)進行坐標測量，以獲得相對坐標﹒

圖3 全方位坐標體系創建過程示意圖

全站儀到5#測釘處架站，以3#測釘為后視點(以長邊為后視能有效地控制誤差)，完成測站設置﹒樓層坐標系默認建立，各測釘與基線(2 個基點的連線段)相互空間平面關系確定，測量4#和6#測釘的水平坐標﹒

全站儀到3#測釘處架站，輸入測站點(上一站測得的3#測釘水平坐標)，以5#測釘為后視點，完成測站設置﹒測量8#測釘的水平坐標，按順序采集所有預設的控制點的坐標，完成樓層控制點(測釘點)的數據采集﹒

3.3 水平坐標系轉換

利用CASS 軟件導入所測得的所有測釘水平坐標數據，連接建筑長方向2 個結構柱中心點，此連線即為建筑物橫軸方向，以該連線為基準，將所有點位進行旋轉，使得連線角度為0°(見圖4)﹒利用CAD 軟件導入旋轉正確的基線與測釘點至裝修平面圖，將圖中兩柱中點連線并取中點，并將基線與測釘點對中重疊，最后通過UCS 指定樓層平面原點(0, 0)，使樓層控制水平坐標系在計算機中建立完成﹒

圖4 CASS 軟件操作界面

3.4 計算機坐標體系建立

在CAD 軟件中將已經轉換完成水平坐標系的裝修平面布置圖打開，將逐級控制點、隔墻定位、門窗洞口定位、設備定位點等進行標注、編號與整理，具有指導施工意義的全方位坐標體系在計算機中建立完成，見圖5﹒

圖5 CAD 軟件中體系創建操作界面

3.5 全方位坐標放樣

在匹配完成坐標系的裝修平面圖中提出所需放樣點位的坐標數據，再將轉換坐標系后測釘的坐標，需要投放控制網和完成面細部的點位坐標上傳到全站儀中﹒

以全站儀在6#點架站為例，將儀器對中整平，設置測站并對后視(8#點)，測取任意控制點坐標進行檢驗無誤后，開始進行完成面點的放樣﹒

點擊全站儀界面的“放樣”，調用上傳的完成面A 點坐標(或輸入放樣坐標)，更改全站儀放樣模式為“HD 模式：水平距離模式，不包括高程”，旋轉望遠鏡至儀器界面中“向右”為0°00′00″，全站儀與需要放樣坐標A 點之間的方向確定，定位棱鏡人員走道坐標A 點附近將棱鏡對中望遠鏡方向，觀測人員點擊儀器“觀測”，顯示“向后”±0.010 m數值(粗放樣)以內，可以固定用做標記的金屬板﹒

釘板完后將棱鏡放置在標記金屬板處進行精確放樣，根據全站儀界面距離數值讓棱鏡位置前后微調，直至距離數值顯示為0.000 m，坐標A點精準放樣完成，在金屬板上刻畫標記，再將棱鏡放置于刻畫標記上，復測坐標標記的準確性﹒

3.6 全方位坐標體系現場創建

利用全站儀坐標體系逐步分級完成首級控制點、二級控制點和三級控制點的放樣，分別形成首級控制網、二級控制網和三級控制網，見圖6﹒

圖6 全方位坐標體系控制網(點)示意圖

首級控制網可根據空間平面進行設置，網點間距控制在30 m 內；二級控制點可按走道或房間的中心線進行設置；三級控制點可按完成面線、門窗中心線或機電末端設備點位等進行有機布 設﹒三級控制網構成全方位控制網，層層關聯，級級受控，使得各專業和工序全部定位在全方位坐標體系中﹒

4 全方位坐標體系精度分析

全方位坐標體系的進度誤差主要由儀器誤差、安置儀器誤差、放樣角度誤差、放樣長度誤差、標定P 點與實際位置誤差組成﹒

儀器自身誤差的控制，是要求在使用前必須經質量監督部門進行鑒定合格后方可施工；安置儀器誤差主要考慮對中誤差；放樣角度誤差由撥角誤差影響，全站儀放樣的最大優點就在于其放樣距離無累積誤差，只要距離在允許范圍之內，誤差不會超過標定的距離誤差；標定誤差取決于測量人員的認真程度和工作態度，也受放樣標定的方法和步驟影響﹒

根據誤差分析，為提高工作效率和提高放樣精度，可考慮以下因素的影響：

1)誤差與定向距離成正比；2)誤差與放樣距離成正比；3)誤差與放樣角α 成正比；4)嚴格儀器的檢定工作，定期進行校準誤差；5)認真做好儀器的安置和放樣標定工作﹒

全方位坐標體系與傳統方法的精度對比，見表1﹒從表1 中可知，激光投線儀±1 mm/3 m 與全站儀±0.8 mm/km 的對比，兩者的測量精度完全不在一個層次﹒可知，裝修工程中利用全站儀創建全方位坐標體系的優勢明顯高于傳統方法﹒

表1 傳統方法與全方位坐標體系的對比

5 結語

創建符合裝配式裝修工程的全方位坐標體系，生成三級控制網是裝配式裝修項目技術的控制核心與關鍵﹒它可有效提供所有裝修細部和專業設備定位的放線定位依據，形成裝修施工過程中統一的標準，并形成各專業之間溝通的渠道和定準框架﹒

實踐證明，將測繪技術與裝飾工程有機融合創新，通過數據采集、坐標系轉換、計算機坐標體系建立、現場坐標放樣創建的裝配式裝修過程全方位坐標體系，涵蓋的各類數據坐標精準，完全滿足工程技術需求和項目管理，是建筑裝飾施工領域的技術創新，也是裝配式裝飾工程項目管理的一種新途徑﹒