浅谈无棱镜全站仪在倾斜测量中的应用

摘要：本文主要阐述倾斜测量的必要性，无棱镜全站仪测定建筑物测斜的方法原理，及其精度分析，结合对北票市某小区4#楼的建筑物主体测斜实例来论述直接法与间接法测斜的实施过程及有效性，对建筑物测斜工作产生很好的借鉴作用。

关键词：倾斜测量、精度分析、测斜方法

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

一、倾斜测量的必要性

近年来随着经济建设的不断发展，房地产市场随之蓬勃发展，高楼大厦随处可见，建筑物的施工和使用过程中的安全稳定问题也日益突出，建筑物倾斜对建筑物的使用寿命有直接的影响，一旦建筑物倾斜值如果超过规范允许值，会危害到建筑物本身的安全性能，产生经济纠纷，影响到人民群众的生命财产安全和社会稳定，因此，建筑物的测斜监测，也成了城市建设建筑施工和使用阶段的必不可少的工作。

二、倾斜的观测方法及其精度要求

建筑物测斜的测量方法很多，常采用激光铅直仪观测法，激光位移计自动记录法，正、倒垂线法，吊垂球法,坐标观测法。

目前，随着无棱镜全站仪的推广，对于一些建筑条件有限的的建筑物，大都采用无棱镜全站仪任意设站法进行建筑物的倾斜观测，其精度不仅与全站仪测点的点位精度有关，并且取决于全站仪测角和测距的精度。

采用测角精度为1″，测距精度为1+2ppmm的无棱镜全站仪进行建筑物的倾斜测量，由于坐标任意测量，不需要定向，因此没有定向角的观测误差，测回方向精度为1″，采用该方法需要用全站仪器架设的位置需离开监测的建筑物具有一定的距离，以减少纵轴误差，但是不能太远，因为测角误差带来的影响以及测距精度的比例部分随距离的增大而增大。一般而言，对于变形监测等级为二级以及更低的建筑物，仪器距离建筑物的距离应在1.5H～2.0H左右，一般不超过200m,按照测回方向精度1″，距离采用200m的极限值进行计算，可得观测点坐标中误差为1.7mm。变形测量等级二级的位移观测应满足观测点坐标中误差≤3.0mm，实践证明本文的方法可以满足该要求。

三、倾斜测量的原理

理论上，房子的四个角的顶部投影到地下应该不会产生位移，否则说明该楼产生倾斜。为了测定建筑物倾斜率，一般采用无棱镜全站仪的测斜观测的直接法，如图1所示，选取的全站仪控制点应该布置距离平面A上、A下、B上、B下底部1.5H-2.0H的地方，架设仪器读出A上、A下、B上、B下的坐标值（X,Y,H），根据这些坐标值求出该房角的倾斜率。

当顶部或底部缺角，无法精确瞄准目标，为了找到真正意义上的顶部或底部，可采用无棱镜全站仪倾斜观测的间接法，如图2所示，为了解决这个问题，我们假定墙平面是是一个平面，在一个面的顶部读出B1上 、B2上的坐标值 ,底部读出B1下 、B2下的坐标值，然后在相邻的一个面读出B3上、B4上的坐标值和底部读出B3下，B4下的坐标值，这样B1上、B2上确定的直线与B3上、B4上确定的直线相交的交点，即为真正意义的顶部B上的坐标值，同理，可求出底部B下的坐标值。根据所求出的坐标值求出该房角的倾斜率。

四、倾斜测量的实践应用

本文主要通过结合对北票市某小区4#楼的西北角采用无棱镜全站仪直接法与间接法对其进行倾斜测量，判断该楼西北角的建筑物的倾斜状况。

该小区属于多层房，一般都是6层的多层建筑，设计高度一般约18m,我们采用日本索佳SET 230R3型免棱镜全站仪测定西北角楼顶角的坐标和楼底角的坐标，为了研究间接法可靠性，如图2所示在西北角的西和北测面顶角和底角的两相邻边的一直线上分别布置了2个观测点。

首先，在该楼北侧距离该楼30m左右的地方选择一个控制点，架设仪器，如图1所示

然后假设测站点坐标（500.00，500.00，50.00）。在照准该楼顶角时要十字丝稍微向下几个厘米，照准该楼的底角时十字丝要稍微向上几个厘米，测出北墙的西北角点B上、B下、B1上、B1下、B2上、B2下三维坐标，然后在距离西侧距离该楼30m左右的地方选择一个控制点，同理测出B3上、B3下、B4上、B4下的三维坐标，直接法坐标成果如表1所示，间接法坐标成果如表2所示：

表1 直接法坐标成果

表2 间接法坐标成果

由表2求得B上的坐标（464.7260,504.6624,67.9792），

B下的坐标 （464.7243,504.6522,50.3184）

根据观测的数据计算偏移量及其上下两点的高差及其总倾斜率如表3

成果表如表3

从上面的数据表明，采用间接法计算出的与直接法算出来的总倾斜率相差不大，采用间接法测量建筑物倾斜是可靠的。对于多层和高层的整体倾斜Hg≤24m，其建筑物变形倾斜率的允许值为0.004；对于该楼我们受检高度为17.83米，故对该建筑物倾斜安全性的判断应满足上述规定，由表3分析的数据表明西北角的总倾斜率远小于规定允许值，由此表明受检建筑物西北角的总倾斜率满足规范要求.

五、结论

采用无棱镜测量技术为测量人员无法达到建筑物顶部或者接近建筑物底部的倾斜测量工作提供了必要条件。对于顶角或底角破坏，无法获得的时候，采用间接法，能比较方便的复原顶或底角的位置，通过实例采用间接法能够弥补直接法无法得到三维数据的情况，具有很好的借鉴价值。

参考文献

【1】《建筑变形测量规范》 （JGJ 8-2007）

【2】《工程测量规范》 （GB 50026-2007）

【3】《城市测量规范》 （CJJ8-99）

【4】《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

作者简介：左政（1978-），男，辽宁朝阳人，大学专科学历，主要从事测绘管理及工程技术工作。