建筑道路工程各類導線測量精度控制的方法策略

郭昶、張懂

（平涼機電工程學校，甘肅平涼743400）

0 引言

在道路工程和建筑工程建設區域范圍內，需按照施工要求放樣測量出建設施工范圍內點的平面位置，精確測出各點的準確平面位置，形成測量控制網，然后根據控制網中各點的位置來測量推算測區范圍內其他點的平面位置。所謂測量控制網，即根據測量基本原則，在工程測量區域范圍內選擇若干個精度較高的點，精準測出這些控制點的平面位置，由這些點形成一定的幾何圖形，對整個測量區域起控制作用。所謂平面控制測量，即采用嚴密的測量方法，使用較精密的水準儀、經緯儀、全站儀、水準尺和棱鏡，精確測定測區內各控制點的平面位置。由測區控制點所組成的幾何平面圖形稱為平面控制網，如果測區范圍總面積不超過15km2，則屬于小地區控制網。通常，在道路、建筑測區范圍內建立的精度最高的統一的控制網為首級控制網。外業選點后將按先后次序測定平面各種形式導線的邊長和各左右轉折角，根據導線邊長和轉折角，利用起始控制點的坐標數據進而推算求出其他各導線點的坐標，即為導線測量。

1 道路工程、建筑工程平面導線形式

目前，導線測量是建筑工程小地區確定小區域控制網最常用的方法。在導線測量中，因測量方法的不同，導線分為經緯儀導線和電磁波測距導線。經緯儀導線是指用經緯儀觀測導線水平角（分左右轉折角）、用鋼尺丈量邊長的導線；而電磁波測距導線則是指用光電測距儀測定導線邊長，用經緯儀觀測導線水平角。在施工現場，具有國家級別的平面控制點數量相對較少，分布的密度低，因測量工作中不能滿足施工測圖和放樣抄平的需要，所以應建立直接用于測圖繪圖的控制網，便于測量繪制各種地形圖。該平面測圖控制點可用作測量工作中的測站點及后續各細部點的平面測量，所測定的各細部點平面位置精度較高時也可作為增設臨時測站點的依據。在各細部點測量中，按具體測量工作要求在建筑施工場地上選出各施工點位并將其相近相臨點位用直線連接形成了折線形的測量導線。建筑工程測量施工導線按照點位分布特點可分為圖根閉合測量導線、圖根附合測量導線、圖根支測量導線[1]。所謂圖根閉合測量導線是指從已知坐標的一個圖根測量控制點、已知坐標方位角的一條直線出發，按照各測量點位的布置特點和方位，途徑中間各待測圖根測量點，最后又重新回到了起始圖根測量控制點，也就是起始待測點和最后一個待測點均距圖根控制點較近，形成了閉合圖形導線。因該測量圖根閉合導線閉合，閉合導線本身幾何條件嚴密，測量計算時具有檢核條件，可檢核角度和距離丈量精度。所謂圖根附合測量導線是指從已知坐標的一個圖根測量控制點、已知坐標方位角的一條直線出發，按照各測量點位的布置特點和方位，途徑中間各待測圖根測量點，最后又附合回到了另外一個圖根測量控制點和另一個已知坐標方位角的已知直線上，也就是起始待測點距起始圖根控制點較近，而最后一個待測點位距另外一個已知圖根控制點較近，形成了附合導線。附合導線因從一個已知圖根控制點和已知方向出發而附合到另外一個已知圖根控制點和已知方向，故其本身也存在嚴密的幾何條件，可檢核角度觀測精度和距離丈量精度。

2 觀測儀器的選擇

在測量前，必須先熟悉測量外業準備工作才能熟練進行后續外業測量。測量外業準備工作包括熟悉地形、踏勘路線遴選測量點位、在測量點位上分別建立標志；熟練進行外業測量即熟練應用全站儀測量各導線邊長和各導線轉折角，轉折角采用測回法測量時須分清左右角。要保證導線測量精度，外業測量工作是關鍵，分兩種情況。一是熟練操作全站儀測量導線水平轉折角和導線邊長，通過已知圖根控制點準確推算其他各待測點坐標。二是熟練應用全站儀放樣各待測點點位，然后測量各導線水平角和邊長，閉合圖形導線測內角，附合圖形導線測左右角，應用其本身幾何條件計算角度閉合差和坐標增量閉合差來檢核角度觀測精度和距離丈量精度。全站儀種類繁多，目前出現的多功能全站儀防爆、防水、帶內存、可儲存，應該說全站儀進入了一個新的發展時期。世界上第一臺全站儀是德國芬奈蔡司廠于1968年研制生產而成，可快速進行電子測角，同時應用光電迅速測距，并將一系列數據進行微處理，此全能儀器將建筑、道路的測量工作由原來的手動測量計算設計發展形成了自動化、電子化、數字化于一體，即外業、內業一體化連續進行，將設想終于變成了現實，省時省力省費用。國外全站儀的品種有徠卡、尼康、索佳、拓普康等，造價高，英文界面，使用受限。我國從20世紀80年代開始自主研發全站儀，精度高，使用簡便，距離測量基本達到2mm+2PPM，角度測量基本達到1、“±2”，品種多，規格型號全，實現了自動化和智能化同步發展，所以，我國全站儀不管是質量、技術還是售后服務都同步于國外儀器，比如具有代表性的有北京光學儀器、蘇州光學儀器、南方測繪儀器等[2]。

3 觀測方法與要點

測量圖根導線前，測圖的基礎是正確布設和觀測其控制網，故選點很重要。選點時的注意事項羅列起來有下面幾點：第一，各相鄰待測點位之間距離適中，相互通視良好、導線測量地面地勢平坦，有利于觀測水平角和丈量水平距離；第二，各待測點點位應選在視野開闊的地方，便于各導線點位之間進行碎部測量，所選觀測地面土質堅實，便于安置儀器和保存標志；各待測點點位數量不能太少，密度足夠，點位分布均勻，有利于控制整個測區；第三，各一系列待測導線點之間的線段長度應基本相等或相差較小，其導線邊長的平均值應符合測量數據要求技術指標和規定，所測邊長的相對誤差不能超限。目前國內外導線測量多采用全站儀進行觀測放樣，采用全站儀進行對中、整平、觀測水平角、觀測導線邊長，速度非常快、精度高、方便快捷。具體測量要點有：第一，先看圖，看看實際地形特點，分析相關數據，大概確定出點所在位置區域，構思測量測繪步驟、方法、思路，想好測與算的關聯與次序[3]。第二，做好測前各項準備工作，架立全站儀并嚴格對中整平，認真仔細將相應測量數據輸入全站儀，快速放樣出各點位。第三，對中誤差不能超限，調整架腿長度整平，最后用腳螺旋嚴格整平，操作中不能出錯，計算中每一步須非常仔細，要求精度高，如果測量中出錯或計算精度較低就會給將來的工程設計和后續施工造成重大損失，所以應以嚴肅認真的態度和科學嚴謹的精神去完成測量中的每一步，并嚴格按照測量規范的要求去觀測和記錄。

4 精度控制

道路工程、建筑工程導線測量精度控制的具體措施方法包括兩個方面，即外業觀測控制精度和內業計算精準。外業觀測控制精度即首先要熟練操作各種全站儀，在操作中摸索操作規律。先對中后整平，對中誤差為1mm，整平時須抽動調節架腿長度，水準管氣泡居中時需調節腳螺旋，緩慢而均勻。整個對中整平的過程不超過一分鐘，速度快精度高。在建筑、道路施工過程中，需放樣定出各施工點位的平面位置，其方法較多，具體可根據建筑施工方案和施工要求來確定，根據地形、點位布置特點、儀器可選擇適用有效的測設方法，其中最操作方便和常用的方法是極坐標法，如用經緯儀放樣，需快速計算放樣角度和距離，如用全站儀，則需輸入測站點坐標進行建站，然后輸入后視點坐標并照準后視點，接著輸入放樣點坐標按儀器顯示指導精準放樣點位。應用極坐標法放樣應熟記相應角度、距離計算公式，測量中將角度、距離數據按計算步驟代到對應公式里面可快速檢核各點位相對誤差和精度，也可推算出施工場地內各放樣點的坐標數據，計算得到點位精確坐標值，數據計算準確，應用廣泛，方便快捷。分析公式也可以看出容易引起誤差的原因所在和誤差數據大小，進而在測量的同時便會更加注意并盡量減小和避免。只有這樣設計出的導線點放樣方案才能有效用于工程點位放樣，根據需放樣的距離、角度、方位等精確匹配出點位坐標及測角測距關系值，點位放樣精度和數據計算精度更準確有效，以更好地服務于工程實際。內業計算中，為避免出錯，要求熟練快速進行內業計算，熟記每一步計算步驟，熟記每一個公式，即熟練計算角度閉合差并將角度閉合差進行調整，應用調整后的各轉折角或內角推算坐標方位角，為后續計算坐標增量奠定基礎[4]。依據邊長和坐標方位角應用公式計算坐標增量，接著計算坐標增量閉合差，計算邊長相對誤差，不超限時調整坐標增量閉合差，根據調整后的坐標增量來推算各點的坐標，進行最后校核。假設選點出現問題，后續將無法進行外業觀測和內業計算，所以精準確定施工平面點位是建筑工程各類導線測量精度控制的基礎，進行外業數據精度分析是后續坐標推算的基礎。

5 結語

圖根導線測量中，道路工程、建筑工程的測量要求根據在建工程的重要性和用途不同而不同，一般民用建筑對建筑工程的測量精度要求都不是很高，而相對道路工程來說精度要求會略有增加，但不論哪類工程，選點和外業觀測等前期工作是關鍵，然后處理外業數據并檢核成果，內業計算需要熟練仔細的操作，最后匯總數據填進表格，表格中應一目了然反映出外業數據精度，即角度閉合差和坐標增量閉合差，只有角度閉合差和坐標增量閉合差不超限才能進行后續內業計算并準確推算各點坐標。