淺談測量員APP在隧道施工測量中的應(yīng)用

鄢慶軍

摘 要：測量是工程建設(shè)中非常重要的一項工作，常被人形容為工程建設(shè)的眼睛。測量計算直接關(guān)系著工程建筑的偏差，稍有不慎就就會造成重大的損失。本文介紹了測量員APP的部分功能特點，通過例舉隧道施工現(xiàn)場應(yīng)用，證明了測量員APP在測量工作中準(zhǔn)確、快捷、便利的特點，避免了編程計算器測量編程復(fù)雜，輸入數(shù)據(jù)易出錯的缺點。使測量工作更便捷、智能，給工程測量人員提供了一個更好的工具。

關(guān)鍵詞：隧道;測量;準(zhǔn)確;便捷

隨著測繪科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，測量使用的儀器設(shè)備也在發(fā)生著巨大的變化。從帶有光學(xué)玻璃度盤的光學(xué)經(jīng)緯儀，到采用編碼度盤的電子經(jīng)緯儀，從激光測距儀到全站儀，再到GPS的應(yīng)用，都盡各自最大努力的把測量人員從繁重的勞動中解放出來，并且得到高精度的觀測數(shù)據(jù)。在輔助測量觀測、計算、繪圖以及內(nèi)業(yè)工作方面也有許多優(yōu)秀的測量軟件。如：道路之星、公路測量放樣計算系統(tǒng)、公路放樣等等。

而今天要談的是其中一款較為杰出的手機APP—測量員，它具有輕松高效、智能便捷的特點。可應(yīng)用于道路、橋梁、鐵路、隧道、地鐵和市政等工程中，此軟件與全站儀聯(lián)機作業(yè)可得到廣泛的應(yīng)用，替代人工計算坐標(biāo)、CAD圖形軟件提取坐標(biāo)等較繁瑣過程;同時也解決了眾多坐標(biāo)點位施工放樣工程中使用全站儀以人工輸入為主的環(huán)節(jié)，從而達到簡化坐標(biāo)計算及CAD提取坐標(biāo)和數(shù)據(jù)輸入的效果。它是將傳統(tǒng)計算器編程測量轉(zhuǎn)換到手機上的測量應(yīng)用程序，具有計算精確、快捷、直觀的顯著特點。通過藍牙和全站儀、RTK進行聯(lián)機測量具有如下特點：

（1）測量員APP聯(lián)機全站儀后，軟件可以同時接受數(shù)據(jù)并計算出測量結(jié)果;

（2）數(shù)據(jù)實時更新，省卻手動輸人及手動記錄的麻煩，可以避免人為原因造成的錯誤;

（3）可以讓測量結(jié)果在手機上以圖形的方式顯示，變得更加直觀清晰。

下面我們先從測量員APP聯(lián)機測量談起，測量員軟件支持國內(nèi)外各大品牌測繪儀器，如徠卡、拓普康、南方、索佳、三鼎、蘇一光、賓得、中緯、科力達、尼康、科維、博飛、瑞得、合眾思壯、中海達等;基本上涵蓋了絕大部分儀器品牌，使用起來沒有過多的限制。以全站儀聯(lián)機為例講講聯(lián)機的方法：

點擊全站儀聯(lián)機，設(shè)置儀器型號和串口延遲，點擊全站儀聯(lián)機界面右上角的掃描按鈕，如果能掃描到未配對的新設(shè)備，下方會顯示新設(shè)備名稱，點擊要聯(lián)機的設(shè)備，會提示輸入配對碼，默認0000或1234。連接完成后，出現(xiàn)完成提示界面，點擊測試，如果坐標(biāo)數(shù)據(jù)返回正常將出現(xiàn)正常數(shù)據(jù)，若返回異常，則無法得到數(shù)據(jù)。

在工程建設(shè)施工中，隧道施工占有很重要的一席。以往實際隧道測量時，先要用卡西歐編程計算器先編寫相應(yīng)隧道的平曲線及縱曲線程序，還要根據(jù)斷面情況在數(shù)據(jù)庫中輸入斷面的各種參數(shù)。在觀測時要手工輸入儀器測量的數(shù)據(jù)，再根據(jù)計算器計算的結(jié)果得出相應(yīng)的結(jié)論。這是一個很繁瑣的過程。而測量員APP則給工程測量人員提供了很大的便利，超欠挖情況形象直觀的顯示在手機屏幕上，讓人一目了然。下面著重談?wù)劀y量員APP在隧道開挖中的應(yīng)用。

參數(shù)編輯及輸入過程：

一、隧道斷面庫

首先要在軟件上輸入隧道的平曲線、豎曲線、隧道斷面庫等相關(guān)測量參數(shù)。隧道斷面庫是所有設(shè)計斷面的集合，包含開挖、初支、二襯三種類型的斷面。各類型斷面相互獨立，互不干擾。斷面可以通過手動編輯也可以導(dǎo)人dxf格式的CAD圖。手動編輯輸入步驟：

1、新建斷面名稱，隧中默認偏移量（根據(jù)實際隧道軸線決定）：左側(cè)時輸人負數(shù)，右側(cè)時輸入正數(shù)。

2、新建斷面并保存后，繼續(xù)根據(jù)軟件提示編輯斷面元素。其中編輯過程中的高差指的是相對設(shè)計標(biāo)高的高差，高于設(shè)計標(biāo)高為正，低于設(shè)計標(biāo)高為負;偏距指的是相對隧道軸線的偏距，在隧道軸線左側(cè)為負，在隧道中線右側(cè)為正;可以只輸入左右側(cè)中的一側(cè)，然后通過鏡像復(fù)制即可。

如圖1：

該斷面圖以底板高程為設(shè)計標(biāo)高0、腰線長度為6.936、圓弧半徑2.114、左側(cè)邊墻偏距-4.241、拱頂高差為9.050，直線段起點偏距為-2.127，終點至斷面中線，故結(jié)束偏距為0。編輯左邊直線段開始高差為0，結(jié)束高差為6.936。開始偏距-4.241，結(jié)束偏距-4.241。編輯圓弧段時也是以設(shè)計標(biāo)高為基準(zhǔn)，開始高差就為6.936，結(jié)束高差為圓弧最高處與底板的高差9.050，開始偏距-4.241結(jié)束偏距為拱頂直線段起點-2.127。拱頂直線段開始偏距輸入起始點的偏距-2.127，結(jié)束偏距為0。開始高差與結(jié)束高差一致都輸入9.050即可。這樣左側(cè)的圖形結(jié)束，然后通過鏡像復(fù)制該斷面圖編輯結(jié)束。

導(dǎo)人dxf格式CAD圖步驟：

將設(shè)計斷面以設(shè)計標(biāo)高水平線與隧道軸線交點為基點，移動至CAD坐標(biāo)系原點（坐標(biāo)為0，0）的位置，選中所有多段線執(zhí)行炸開操作，將斷面圖另存為dxf格式，并復(fù)制到手機中，點擊斷面元素編輯頁面右上角的dxf按鈕，找到剛剛保存的dxf斷面圖，點擊并導(dǎo)入后軟件會顯示找到線的類型、半徑、長度。

二、線路參數(shù)

平曲線輸入：平曲線的輸人有兩種方法，交點法與線元法（交點法的特點是輸入?yún)?shù)少;線元法的特點是適用廣泛）。將隧道設(shè)計平曲線參數(shù)依次輸人，如樁號、坐標(biāo)、曲線要素等。以交點法為例輸入平曲線參數(shù)：

1、點擊起始點輸入開始里程、X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)點擊保存。

2、輸入交點編號、圓曲線半徑、交點X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、有緩和曲線輸入LS1、LS2值，沒有則輸入0，依次把交點輸入完成。五單元交點、虛交點、折線點按需求輸入。

3、輸入終點的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)即完成平曲線輸入

豎曲線輸人相對簡單：按順序輸人起點一變坡點或折線點一終點的里程和高程設(shè)計數(shù)據(jù)（坡度會自動計算，可用于檢核）。線路參數(shù)設(shè)置完成后即可永久保存，無需多次設(shè)置。同時，APP支持多條線路數(shù)據(jù)參數(shù)的設(shè)置，在需要時調(diào)取即可。有超高、超寬則需要輸入，在輸入前先要在標(biāo)準(zhǔn)橫斷面中創(chuàng)建板塊，沒有則不必輸入。

三、測量員APP在隧道超欠挖中的應(yīng)用：

圖2為硬梁包水電站ZIV標(biāo)適用于Ⅲ類圍巖（A型支護）的驗收斷面圖，在用卡西歐編程計算器手工計算的時候需要根據(jù)全站儀測得樁號、偏距、高程值來計算隧道測超欠挖值。如圖對于腰線以下的邊墻來說相對簡單一些，可以直接通過全站儀顯示的偏距值來判斷邊墻的超欠挖情況。隧道斷面寬度為8.2m，則左側(cè)邊墻設(shè)計偏距為-4.1m，右側(cè)邊墻設(shè)計偏距為+4.1m。當(dāng)全站儀實測左側(cè)邊墻數(shù)字為-4.706時，該點超挖值為4.706-4.1=0.606m。當(dāng)實測右側(cè)邊墻數(shù)字為4.447時，該點的超挖值為4.447-4.1=0.347m。如果測得數(shù)值的絕對值小于4.1m時，表示該點欠挖，欠挖數(shù)值為該點實測數(shù)值的絕對值與4.1的差值。這還是存在需要計算的過程，不是很方便。對于腰線以上的圓弧段則更加麻煩，需要計算考慮的要素更多，如實測點的設(shè)計高程、實測高程、設(shè)計偏距、實測偏距等。通過卡西歐編程計算器復(fù)雜的程序來計算該點的超欠挖值。在實際工作中，還存在測量人員手動輸入錯誤的可能性，對工作造成不必要的麻煩，且效率低下。

測量員APP則很好的避免了以上的缺點。軟件斷面庫編輯好各類圍巖的設(shè)計斷面、輸入正確的平曲線、豎曲線（該隧道不存在隧中偏移，可以不輸入該參數(shù)）。

完成全站儀架設(shè)、設(shè)站、校核后，打開測量員APP通過藍牙連接全站儀，在測量員中打開隧道超欠挖應(yīng)用進行測量即可計算出實測點的超欠挖值（圖3），不需要再手工輸入實測點的X、Y、Z坐標(biāo)，實測點位置會在設(shè)計斷面圖上顯示，避免了人為因素造成的錯誤，方便快捷一目了然。點擊手機右下角記錄，測量結(jié)束后以Excel格式導(dǎo)出并傳送至電腦以方便整理歸檔。

隧道內(nèi)業(yè)資料中開挖斷面圖是必不可少的一項，它可以直觀的反應(yīng)出隧道超欠挖的情況，在隧道地質(zhì)缺陷的計量中更是計算的重要依據(jù)。在常規(guī)的斷面出圖中我們需要測量人員先采集相應(yīng)樁號的斷面數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)人員再根據(jù)斷面數(shù)據(jù)在電腦上生成該樁號的斷面圖。各點的超欠挖情況還要人工在斷面圖上逐一量取標(biāo)注，浪費了大量的人力和時間。

而測量員APP可以斷面掃描出圖，在斷面測量過程中就完成實測斷面圖，節(jié)省了內(nèi)業(yè)作圖時間。步驟如下：連接全站儀后進入斷面掃描出圖界面，在里程范圍內(nèi)輸入需要出圖里程，加入允許出圖偏差值，手動選擇需要出圖的設(shè)計斷面。預(yù)留變形量根據(jù)實際要求進行填寫，之后進行觀測，觀測數(shù)值和結(jié)果會以圖形形式顯示，實測點點位以多段線進行連接，實測點超欠挖數(shù)值會標(biāo)注在多段線旁。（如圖4）圖形下方會有觀測數(shù)據(jù)的記錄，根據(jù)實際情況可以進行刪減。測量完成后點擊導(dǎo)出，輸入需要導(dǎo)出的樁號，點擊確認即可。

導(dǎo)出文件分為dxf圖形和數(shù)據(jù)成果表，在電腦上處理該dxf圖形時輸入縮放比例0.01，生成的圖形即為實際比例圖形。

該成果表詳細列出了各點的超欠挖數(shù)值、平面坐標(biāo)、高程、偏距、設(shè)計標(biāo)高、隧中偏差、設(shè)計高差、隧中偏距，為內(nèi)業(yè)人員做資料提供了詳細的參考依據(jù)。

測量員APP在測繪工作使用中，其攜帶方便、計算準(zhǔn)確、快速的特點使繁重的計算工作變得輕松有效。同時APP也在不斷的更新升級中，使其更好地適用于不同的測量工作。傳統(tǒng)的測量工作也將變得更加智能化、人性化。

參考文獻：

[1]測量員APP用戶使用說明書