百米以下住宅項目測量中的誤差分析與精度控制研究

李妍麒

2022 年，我國新建商品住宅施工面積已經達到63.97 億m2。在大量住宅項目中，百米以下住宅占住宅施工總面積的60%以上。這些小型住宅項目測量過程中，由于樓房尺寸較小、測量精度要求高、項目進度較快及測量環(huán)節(jié)集中，導致測量誤差問題較突出。如何有效控制測量誤差，提高測量精度，成為行業(yè)關注的焦點。

1 百米以下住宅項目測量工作的主要內容

1.1 定位控制測量

定位控制測量是百米以下住宅項目測量工作的基礎，目的是建立項目區(qū)的三維控制網，為后續(xù)測量工作提供控制基準。定位控制測量主要包括水平控制網測量和高程控制網測量。水平控制網測量采用全站儀測量，通過鎖定已知點坐標實現(xiàn)新點定位，形成項目區(qū)水平控制網。高程控制網測量采用精密水準儀進行高差測量，通過閉合差檢驗控制誤差，確定項目區(qū)基準高程和各點高程[1]。

1.2 基礎控制測量

1.3 主體結構測量

主體結構測量以框架結構和樓板結構為主要對象，通過測量主要構件的位置和尺寸，檢查主體結構是否符合設計要求。測量內容包括梁、柱、板的坐標及墻體豎直度等[2]。還要進行遙距監(jiān)控和結構偏斜監(jiān)測，實時監(jiān)測結構變形情況。精確的主體結構測量直接關系建筑質量和使用安全。

1.4 裝飾裝修測量

在建筑主體完成后，裝飾裝修測量以室內裝修工程為對象，主要檢查室內裝修尺寸是否符合設計和使用功能要求。測量內容包括墻體、門窗、地面、天花板等二次結構的尺寸控制。還需要檢查水平、垂直度和定向是否符合要求，為后期使用提供依據(jù)。

1.5 竣工測量

竣工測量是建筑工程測量的重要部分，測量內容包括建筑邊界控制、主要構件坐標、位置、主要裝修尺寸等。竣工測量結果直接關系到工程結算、交付使用和屬性管理。

2 百米以下住宅項目測量中常見的誤差分析

2.1 工程測量設備造成的誤差

在建筑工程測量中，測量設備的精準性和可靠性直接影響測量結果的準確性。如果測量設備存在誤差，將直接導致測量數(shù)據(jù)存在偏差。具體來說，測量設備本身的制造工藝水平、使用年限、校準情況等都會對測量精度產生影響[3]。一般情況下，測量儀器的平均使用壽命為5 ～10a，采用接近報廢年限的測量儀器進行施工測量時，與使用新設備相比，測量誤差可增加10%以上。另外，測量設備需要定期進行校準檢測。以水準儀為例，超過校準周期未進行定期維護的自動水準儀，其水平角測量誤差約為正常的1.5 倍。如果長時間不進行校準，設備的系統(tǒng)誤差也會逐漸增大。

2.2 測量方法造成的誤差

測量方法的選擇會直接影響測量結果的準確性。不適當?shù)臏y量方法將導致較大的隨機誤差和系統(tǒng)誤差。測量方法造成的誤差主要源于以下4 個方面：第1，采用低精度的角度和距離測量方法，如使用經緯儀等低精度設備測量角度，將產生較大的儀器誤差。使用導繩或卷尺等測量距離時，由于測量范圍和精度有限，也會產生一定的誤差。第2，測量布設不合理，主要體現(xiàn)在控制網絡布設的稠密度不足、控制點選擇位置不當?shù)确矫妗＿@將導致被控點接入控制網絡的距離過遠，控制效果不佳，從而產生較大的累計誤差[4]。第3，數(shù)據(jù)處理方法存在問題，如使用低效的網絡平差法，沒有充分考慮各類觀測量的權值等。沒有排除處理結果中的異常值，也會影響計算結果的準確性。第4，成圖方法選擇不當也會帶來測繪誤差。如在較大比例尺工程測量繪圖中使用簡易方法繪制，無法滿足繪圖精度需求。

2.3 外在環(huán)境因素造成的誤差

施工測量多在室外進行，復雜的外在環(huán)境會影響測量結果,具體為：首先，惡劣的天氣條件會直接影響測量儀器的使用。遇到大霧天氣時，能見度較低，會降低全站儀等光學測量設備的準確度，增加測距誤差。遇到大風天氣時，輕型測量設備易出現(xiàn)晃動現(xiàn)象，導致測角、測距結果存在振動誤差。其次，氣溫波動會影響測量精度。溫度升高使測量設備中的金屬材料發(fā)生熱膨脹，改變設備的尺寸參數(shù)。以全站儀為例，其主體結構多由鋁合金等金屬材料制成。當溫度變化時，其線性熱膨脹系數(shù)α與溫度變化量ΔT存在以下關系：

明朝陸容《菽園雜記》一書云，晉代張華《博物志》即有染白須法，然以前大都用以“媚妾”，如今“大抵皆聽選及戀職者耳”，所以，“吏部前粘壁有染白須發(fā)藥，修補門牙法”。古時當官的如果還想升官，以及過了官員退休年齡不想退的人，只需通過染發(fā)染須，在外貌上加工一番以示健康、年輕和有活力就行了。

式中：L為原長度；ΔL為長度變化量。溫度升高會使全站儀的各個組件發(fā)生微小變形，影響角度測量的準確性，出現(xiàn)角度誤差。溫差較大的環(huán)境下進行測量，會由于反射鏡、測距棱鏡等組件的熱脹冷縮導致測距誤差。

2.4 人為因素造成的誤差

在百米以下住宅項目測量中，人為因素造成的誤差可達到測量誤差約60%。具體來看，主要包括測量人員技能水平參差不齊、測量操作不規(guī)范等方面。測量工作需要測量人員具有一定的專業(yè)知識和實際操作技能，如果測量人員缺乏系統(tǒng)訓練，專業(yè)素質不高，很容易在測量工作中出現(xiàn)失誤，導致測量結果不準確。

3 百米以下住宅測量精度的控制對策

3.1 加強測量設備的選型管理和維護

測量設備的性能直接決定了測量結果的精度，合理的設備選型和維護管理對提高測量精度至關重要。

3.1.1 測量設備的選型

選擇測量設備時，應考慮該設備的精度指標是否能滿足工程測量的要求。不同類型的測量工作，精度要求也不相同[5]。此外，在選型的時候，還需考慮設備的使用壽命、環(huán)境適應性、操作便利性等因素。百米以下住宅項目測量中的常用設備及用途如表1 所示。

表1 百米以下住宅項目測量中的常用設備及用途

3.1.2 測量設備的日常管理

測量設備的日常管理包括：第1，建立健全測量設備的日常管理制度，對設備實行全生命周期管理，包括登記造冊、編號、借還登記、狀況檢查等。第2，制訂明確的責任制度，對測量設備實施專人管理，進行定期維護保養(yǎng)。設備發(fā)生故障時及時報修或更換，以保證設備可以正常使用。

3.1.3 測量設備的維護保養(yǎng)

加強對測量設備的維護保養(yǎng)，預防設備故障，延長使用壽命。主要維護措施包括：第1，做好測量設備的日常保養(yǎng)，根據(jù)使用說明書要求進行定期檢修、添加潤滑油等。第2，對測量設備進行定期校驗和調整，保證測量參數(shù)的準確性。定期校準的周期根據(jù)設備精度要求確定，一般1 ～2 a。第3，加強測量設備的三防工作，防止設備生銹、生霉、生霧，采取加熱烘干、擦拭、防塵防潮等措施。第4，加強倉庫管理，保證測量設備處于干燥通風的環(huán)境，備置消防設施。第5，制訂維修保養(yǎng)制度和操作規(guī)程，督促操作人員遵守操作規(guī)范，規(guī)范設備的使用。

3.2 優(yōu)化測量方法，提高測量精度

針對不同類型的建筑工程測量，選擇合適的測量方法對提高測量精度非常重要。例如，為獲得更高的測量精度，可采用電子距離儀比測和三角法組合測量的方法。電子距離儀測量距離誤差在±2 mm 以內，但需保證站點間視線條件。而三角法不受視線限制，通過優(yōu)化三角網結構，閉合誤差可控制在1/2000 以內。具體操作時，先采用全站儀測量控制點的坐標，再利用電子距離儀在控制點間進行比測，最后通過三角法對比測段進行閉合計算。合理設計三角網可使三角法閉合精度達到1/50000。這樣既利用了電子距離儀的高精度，又增加了三角法的閉合約束，測量精度可大幅提升。

對建筑物外輪廓尺寸測量，可運用雙站交會法，一個測站在建筑物一側，另一個測站在建筑物對側，兩個測站同時對建筑物邊線和轉角點進行交會測量，最后將兩個測站的測量數(shù)據(jù)匯總處理。雙站交會閉合精度可達1/30000，能有效消除單站測量的累積誤差，確保尺寸精度。進行遙距和高處測量時，可選用紅外線和激光測距儀，測距精度在±3 mm 以內，結合使用經緯儀或全站儀，不但避免了直接接近被測物體的困難和安全隱患，且可快速準確測量距離和空間坐標，從而提高遙距和高處測量的精度。

3.3 優(yōu)化測量環(huán)境，減少外界干擾

在建筑施工測量中，外界環(huán)境因素會對測量精度產生一定的負面影響。氣溫過高或過低都會影響儀器的正常工作，大風天氣下測量設備抖動也會造成測量誤差。可采取以下措施：第1，合理規(guī)劃測量時間，盡量選擇氣溫適宜、無強風天氣的日子開展測量工作。測量人員需要對測量環(huán)境進行前期調研，了解一定時期內的氣候情況，合理安排測量時間，在氣候條件較優(yōu)期間進行。這可以有效減少氣溫過高或過低給測量帶來的誤差。第2，在測量過程中注意儀器的布置，保證其置于平坦穩(wěn)固的位置上。對于輕便設備，可以加裝額外固定裝置或增加重物以增強其抗風能力。

3.4 強化培訓，規(guī)范操作

測量工作的準確性不僅依賴于先進的測量設備，還依賴于操作人員的素質。為進一步提高操作人員的業(yè)務水平，須強化培訓并規(guī)范操作：第1，企業(yè)應加大培訓投入力度，通過業(yè)內交流、定期培訓等方式提升測量人員的技術水平。同時，要針對不同崗位設置崗前培訓、在崗培訓等，使測量人員既掌握扎實的基礎理論知識，又熟練地運用具體的操作技能。第2，建立健全操作規(guī)范，嚴格操作流程，杜絕隨意性。可制訂標準的測量作業(yè)流程，細化各環(huán)節(jié)的責任人、測量方法、質檢標準等，強制要求嚴格執(zhí)行。第3，定期開展業(yè)務培訓，針對測量新技術、新設備、新規(guī)范等進行介紹，督促測量人員及時學習。

4 案例分析

4.1 工程概況

該工程位于陜西省西安市蓮湖區(qū)蔚藍觀園5#樓。該樓棟為地上20 層、地下1層的混凝土框架結構住宅建筑，建筑面積為21272 m2，層高為2.8 m，墻厚為200 mm。工程測量任務由項目技術部的專業(yè)測量人員完成。

根據(jù)設計院提供的坐標控制點和高程控制點，測量人員首先完成了工程的定位和控制網測設工作。通過現(xiàn)場勘查確定控制網絡布設位置，并進行精確測量，建立包括4 條主控軸線和2 條主控高程點的控制網絡，為后續(xù)測量工作奠定基礎。在工程測量過程中，測量人員遵循相關規(guī)范要求，采用經緯儀、水準儀、激光經緯儀等儀器開展施工測量。

4.2 工程測量誤差分析

通過分析項目測量過程，發(fā)現(xiàn)工程測量中可能存在以下誤差：第1，測量儀器誤差，如經緯儀的精度限制、水準儀不調平導致的誤差等。第2，測量方法誤差，如軸線投射距離過長、標高傳遞次數(shù)過多導致的誤差。第3，外部環(huán)境誤差，如受振動、溫度變化影響產生的誤差。第4，人為誤差，如讀數(shù)錯誤、記錄錯誤、保護不力造成的控制點損壞等。

4.3 測量精度控制

4.3.1 測量設備管理

測量儀器設備在使用前均需進行鑒定，確保其測量精度達到相關標準要求。還應對設備進行定期檢查、調試和維護，保證其性能指標處于最佳狀態(tài)。設備使用后及時入箱查封保管。

4.3.2 優(yōu)化測量方法

采用的優(yōu)化方法為：第1，控制軸線投射距離，投射距離較短能降低累積誤差。本項目中，經緯儀軸線投射距離控制在60 m 以內，激光經緯儀投射距離控制在80 m 以內。第2，減少標高傳遞次數(shù)。本項目中采用外墻設置控制點傳遞的方式，每層只傳遞一次，有效控制累積誤差。第3，測量與計算同步進行，發(fā)現(xiàn)差錯后及時糾正。第4，采用多種儀器進行校核。

4.3.3 環(huán)境控制

本項目選在風力較小、溫差較小的無雨天氣或夜間進行經緯儀投射、標高傳遞等工作，以減少外界環(huán)境引起的誤差。

4.3.4 操作規(guī)程管理

測量人員均持有效操作證件，嚴格按照測量規(guī)程和流程進行作業(yè)，具體為：第1，控制網測設時進行自檢、互檢，測繪院驗收合格后才能應用。第2，每次標高傳遞均進行閉合校驗，每層軸線投射后進行平面閉合檢驗。第3，對測量控制點進行全程跟蹤管理，確保不受損壞。

4.4 聯(lián)合測量驗收

本項目采用滯后段與超前段聯(lián)合測量的方式，交叉驗證各測量成果，有效消除系統(tǒng)誤差。通過上述測量質量控制措施，達到了以下精度指標：平面控制網精度為±5 mm，樓間樓頂標高控制精度為±2 mm，全高累積誤差控制不超過±10 mm。

5 結語

建筑工程測量是施工的重要組成部分，其精度與建筑工程質量密切相關。為提高工程精度，必須嚴格按照相關規(guī)定和標準進行測量。本文重點探討了百米以下住宅測量精度的控制對策，以期為相關研究提供借鑒。