全站仪在建筑工程施工测量中的应用

摘要：本文首先论述了全站仪的工作原理及其特点，进而详细阐述了全站仪在建筑施工测量各阶段的应用，以供参考。

关键词：全站仪；建筑工程；施工测量；应用

1 前言

全站型电子速测仪（简称全站仪），它是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于具有测量无接触，高精度、仪器的集成化、自动化和智能化程度高等优越性能，已逐步被应用到一些高层、大型工程的施工测量工作中，并日益成为高层建筑施工质量控制的有效仪器。

2全站仪的概述

2.1 全站仪的工作原理

全站仪的工作原理框图见图1。

图1 全站仪的工作原理框图

2.2全站仪的特点

1. 全站仪自身带有数据处理系统，只要一次照准反射棱镜，即可快速准确地测出水平角、垂直角和斜距，自动计算机出放样点的坐标和高程，并可记录测量与计算数据。

2.通过全站仪主机的标准通讯接口，可实现全站仪与计算机或其他设备的数据通讯，从而使测量数据的获取、管理、计算和绘图形成一个完整的自动化测量系统。

3.利用全站仪的微机处理器来控制全站仪的测量与计算，可实现气象改正，导线测量，前、后方交会，碎部测量和施工放样等计算任务。且由于计算是由全站仪自动完成，即放线过程中完全不会受到人为因素的影响。

4.全站仪能自动读出距离数值，只要架设棱镜对准全站仪的镜头，全站仪就可读出实测的距离，且能自动计算出理论上的数据，具有测距自动和快速的特点。

5.在采用坐标放样时，其角差和放样边长都会显示在仪器屏幕上，操作很方便。尤其是在高程测量时，全站仪的一站可完成传统水准仪10站乃至50站的工作，比“传统测量仪器”可节省2/3时间，人力可节省1/2。

3 全站仪在建筑施工测量各阶段的应用

3.1进场后，复核起始数据

测量的首要工作，是对拟建建筑物四周的城市导线点的坐标及高程等起始数据进行复核。其具体方法如下：

1.选取两城市控制网点N1、N2。将N1点作为测站点并在此架设全站仪将N2点作为目标点，把棱镜架于其上。

2.对全站仪进行对中、整平，并设置好仪器参数。

3.将仪器照准方向的方向值设置成零度。全站仪可按要求的次数，进行多次测距和水平角的复测并显示其平均值。

3.2建筑轴线放样

在建筑工程中，主轴线是各项工作展开的重要施工依据。其具体方法如下：

1. 通过坐标放样测设出坐标点为P1、P2、P3。将全站仪架设在P1点上，对仪器进行对中、整平。

2.在测量模式第一页菜单下按[坐标]进入[坐标测量]屏幕，选取“测站坐标”后按[编辑]输入测站点坐标P1仪器高和目标高值。

3.选取后视站点，即P1、P3点均可作为后视站点。一般选离测站点较远的一点为后视点，即P3。然后输入后视点的坐标，这样即可在二维空间中建立了X-Y坐标系。

4.在棱镜架设在P3点处整平，全站仪对准棱镜中心，进行后视定向。若观测结果在规定的误差范围内即可进行轴线测设。

5.欲在垫层A上放出7轴线和G轴线，然后通过轴网图计算出P1到7轴线和P1点到G轴线的垂直距离。然后持棱镜的操作人员可在垫层上大概估计7轴线的位置，在垫层上用红蓝铅笔画出两条相交的直线，将棱镜架设在两直线相交的交点上，整平并将棱镜镜头对准全站仪，然后进行观测，得到相关数据。

6.然后将棱镜想X轴正方向移动∆的绝对值，整平棱镜，然后用全站仪观测N值，当∆值在±3mm范围内即可定下7轴线上一点Q1。

7.重复以上动作，即可定出7轴线上的另一点Q2，连接Q1和Q2两点弹线，这样就定出了7轴线在垫层A上的位置。

8.进行G轴线的放样，其放样方法和7轴线的一致，这样也即可定出G轴线在垫层A上的位置。

3.3 通过坐标放样建立平面控制

平面控制网是建筑物定位的基本依据，其原则是整体控制局部、高精度控制低精度。其具体方法如下：

1.根据施工图纸，计算出各控制点及其他待放样点的坐标。

2.选取两城市控制网点N1、N2，其坐标己知。把N2点作为测站点，N1点作为后视点。把全站仪架在N2点上，把一台棱镜架在后视点N1，另一台带有测杆的棱镜由另一名测量人员来放置，其放置的具置听从仪器操作人员的指挥。

3.对全站仪进行对中和整平，设置好仪器参数。

4.进入坐标放样模式，输入测站点的坐标、仪器高、目标高。

5.进入方位角的设置状态，输入后视点的坐标。精确照准后视点棱镜中心，仪器根据测站点和后视点坐标，将自动完成后视点方位角的设备。

6.再次进入坐标放样模式，输入待放样点的坐标。

7.旋转仪器的照准部，使所显示的水平角读数为0。此时，照准部所照准的方向即为待测点的方向。仪器操作人员可指挥持棱镜的操作人员按此方向移动棱镜。照准带测杆的棱镜（待放样点附近），通过对照准点的测量，仪器显示出预先输入的待放样值与实测值之差，即显示值=实测值-放样值。

8.根据显示值，指挥持棱镜的测量人员，沿照准方向移动带测杆的棱镜，直到观测屏幕上的显示值在误差范围之内。

9.在测杆指示的位置埋上刻有“十”字丝的螺栓，用水泥砂浆将螺栓固定。

3.4通过三角高程测距进行高程控制

高程测量在整个测量工作中所占的工作量很大，同时也是测量工作的重要组成部分。其具体方法如下：

1.将全站仪架在任意点Ho，把棱镜跟踪杆的高度定死后架设在已知高程水准点A之上。根据三角高程的基本原理，全站仪的视线高为：

W=Ha+t-D1×tga1=Ho+i

2.再把棱镜杆架设在未知高程点B，由于仪器架设完毕后i值不变。棱镜杆架设在B点后不改变高度，t值也不变。

Hb= Ho+ D2×tga2+i-t

= Ha- D1×tga1- i+t+ D2×tga2+i-t

= Ha- D1×tga1+ D2×tga2

所以：Hb= Ha- D1×tga1+ D2×tga2

由此可知，Ho对B点高程没有关系，影响B点高程测量精度的只有D1、D2和a1、a2及棱镜头的瞄准误差。

3.在测设时，在棱镜头的砧板上贴上2mm宽的黑色反光条，在对准A点时和B点时瞄准同一个位置，以抵消跟踪杆的高差。因此，测设时可得到以下数据：

（1）待测点高程：Hb=Ha-V1+V2；

（2）仪器视线高程：W= Ha-V1；

（3）将数据W输入坐标测量的测站高程，将仪器高和棱镜高设为0，进入坐标测量界面，则测得的高程将直接显示在坐标测量的Z值中，移动跟踪杆将得到待测各点的高程数据。

3.5 建筑物的倾斜观测

由于建筑物基础的地质构造不均匀、土壤的物理性质不同等原因，建筑物将会发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象，因此，为了不影响建筑物正常使用，建筑物的变形观测已成为测量中的一个重要内容。其具体做法如下：

1.在某一点S安置全站仪，照准柱顶某一标志点M，并向下投影得点N，然后在该点处做一个标志。全站仪要对中、整平。

2.过一段时间后，再用全站仪照准同一点M，若建筑物已经开始发生偏移，则原来的M则会变成M'，其向下投点即可得到N'。N与N'之间的距离∆B即为建筑物在与视线垂直方向上的偏移量。

3.再将全站仪移到另一个垂直方向上，用同样的方法即可得到与视线垂直方向上的偏移量∆A。

4.利用矢量叠加的方法可以求得建筑物的总倾斜量∆，即为：

∆=

则建筑物的倾斜度可以用下式进行计算：

I= =tanа

式中：H为建筑物高度，а为倾斜角。

参考文献：

[1]吴贵才.全站仪在建筑工程放样中的应用[J].山西建筑，2007（15）.

[2]陈永建.杭州某建筑全站仪测量施工技术的应用[J].科技信息（学术研究），2007（15）.

[3]王万青.全站仪在房建中的应用[J].现代企业文化，2009（12）.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。