浅析建筑物异形结构测量监理复核控制方法

【摘 要】 本文主要介绍一种基于全站仪与CASS软件相结合的测量技术。此方法是通过CASS软件实现对测设数据的内业处理，再通过全站仪坐标放样程序野外测设。

【关键词】 CASS；全站仪；测设；假设坐标

【中图分类号】 TU716 【文献标识码】 B 【文章编号】 1727-5123（2012）03-098-02

1　工程概况

某工程位于苏州工业园区湖东商业中心地带，拟建工程分为塔楼和裙房两部分，总占地面积３０２５７m2，总建筑面积２６７５４８m2，地下三层，塔楼与公寓楼高度为１４９m、９９m，裙房四层。

2　测量控制要点

2.1　整体建筑物测量控制原则。整体建筑物呈Ｌ型布置，利用原始控制点建立测量控制网，分三级控制，内控和外控结合，内控以建立十字控线为主要轴线控制点，

2.2　建筑物测量难点。在建筑物整体布置形体中，异型结构较多，主要分布于裙房峡谷走向，为多曲率弧段，传统异形结构的测设方法主要依据解析几何法或ＣＡＤ进行内业计算，形成测设数据记录，再根据内业记录在实地用经纬仪和钢卷尺进行测设。但是此方法内业数据处理复杂，施工操作麻烦，并且对施工场地要求较高。目前工程中关于异形结构的测设主要采用以下几种方法：①经纬仪定向和钢卷尺测距（极坐标法）。此方法主要通过经纬仪将圆弧或者其它异形结构按固定角度累计增加，再在所在方向上量取距离从而测设异形结构上的点。这种测设方法涉及钢卷尺测距，因此对地形和环境的要求较高，而且内业计算量大且容易出错。②等分距离皮尺测距（直角坐标法）。此方法是通过已控制好的垂直轴线为基准，使其中一条轴线偏移固定距离，并从另一轴线量取出图纸相应距离，从而确定测设点。这种测量方法容易造成误差累积且对地形的要求较高。并且内业任务繁重，工作量增加。③等分弦长量距。此测量方法在异形结构放线中也经常用到，主要是内业作业较多，实际操作繁琐，如下图１－１所示：

图１－１ 等分弦长量距测设

3　测量控制新方法

针对以上传统异形结构测量技术中出现的问题，结合实际工程测量情况，在本工程中主要利用ＣＡＳＳ软件灵活的数据处理能力和全站仪强大的放样功能实现对土建工程异形结构的测设。

3.1　ＣＡＳＳ是南方测绘公司基于ＡｕｔｏＣＡＤ开发的一款功能强大且齐全的地籍测量软件。它不仅包括ＣＡＤ中所有的基础绘图功能，而且还包括专业地籍测量绘图相关程序和工程测量相关应用。总之，ＣＡＳＳ是一款非常好的测量内业数据处理软件。

3.2　ＣＡＳＳ与全站仪异形结构测设。

3.2.1　测设流程：基于ＣＡＳＳ软件的内业数据处理和全站仪的外业测设是一项内业工作量较少、操作简便、作业效率高且放样精度均匀的新型测量方法。这种测量方法主要经过以下几步，其流程图如下图３－１：

图３－１ 测设流程图

3.2.2　测设优点。与传统的测设方法相比，此方法主要具有以下几大特点：①内业计算量少；②内业人为操作因素较少，避免了误差产生的可能；③全站仪坐标放样避免了误差的累积；④点位间无相关性使得点位误差均匀；⑤全站仪坐标放样程序简单，提高了作业效率；⑥全站仪直接放样坐标，对地形的要求不高，减少了外业操作难度。

3.2.3　测设方法。

3.2.3.1　控制测量。根据规划部门提供的原始控制点，结合工程实际情况，布设首级施工控制网。一般情况首级施工控制网布设成导线网，经过平面和高程控制测量并经平差后确定施工控制点的坐标和高程。在工程施工过程中，控制点常直接用于放样，使用非常频繁，因此，控制点因布设在比较稳定和易于保存的地点。首级施工控制点用于施工放样常常受外界环境的影响，不便直接利用，尤其是对于某局部异形构件的测设，为此，在测设某异形构件时需要在原施工控制网的基础加密测设控制点，作为测设的基准点。控制网的加密一般采用前方交会法，如下图３－２：

图３－２　前方交会图

3.2.3.2　异形构件细部点测设。异形构件细部点的测设主要由内业数据处理和外业测设两部分组成。

3.2.3.2.1　内业数据处理：内业数据处理是测设的一个重要环节，尤其是异形结构的测设。异形构件测设内业数据处理一般流程如下图３－３：

图３－３　内业流程图

3.2.3.2.2　加密控制点的选择。由于施工环境的特殊性，原有施工控制网直接用于放样并不方便，为此，基于原有施工控制网对需要测设的异形构件进行控制点加密非常必要。控制点一般采用前方交会的方法加密，其点位的选择一般根据具体构件的实际特点和现场环境来确定。细部测设点的选取。①细部测设点的选取主要取决于异形构件本身特点。首先，对于单圆弧的异形测设，其一般选择圆弧的起点和终点以及按照固定弧长等分圆弧的点，为方便模板的制作，一般每隔２．４８０米弧长（模板长为２．４８０ｍ）取点。在ＣＡＤ中选择“绘图”菜单栏下的“点”的子菜单“按距等分”项即可，如下图３－４：

图３－４　单圆弧测设点选择

其次，对于椭圆弧形构件测设点的选择与圆弧形相当，选取椭圆弧的起点和终点以及等弧长的特征点，如下图３－５：

最后，对于多曲率圆弧组合构件的细部点测设，首先要选取圆弧曲率变化处的点，再根据以上对单圆弧取点方法取点（加密控制点可选择在适当位置），如下图３－６：

图３－５　椭圆弧测设点选择

图３－６ 　多曲率圆弧测设点选择

②测设点位信息提取。全站仪坐标放样主要数据源是测设点的坐标信息。因异形构件的测设点较多，如果将坐标点数据记录在白纸上，并在现场测设时输入全站仪，这样不仅增加内外业工作量降低了作业效率，而且人为操作会增加误差产生的可能。为此，将坐标点位通过ＣＡＳＳ软件提取出来并保存，再将保存的坐标文件上传到全站仪，以便全站仪外业测设调用。这样既节省了内外业的工作量，也减少了误差产生的源泉。

运用ＣＡＳＳ软件“工程应用”菜单栏下的“指定点生成数据文件”项，按照提示将测设点提取出来并保存成．ｄａｔ文本文件格式，此点位数据项记录格式为：

点名，编码，Ｙ，Ｘ，Ｈ（Ｘ，Ｙ为测量坐标系坐标）

首先，坐标点位上传全站仪。ＣＡＳＳ提取出来的坐标点位格式可能和全站仪支持的数据文件格式不一样，这样我们需要将提取出来的坐标点位文件格式转换成全站仪支持的坐标文件格式，再通过全站仪自带的数据传输软件将数据传入全站仪。由于坐标点位多、信息复杂，因此人工转换数据格式工作量大且易出错。因此采用ＥＸＣＥＬ强大的数据处理功能来实现坐标格式的转换非常方便。具体步骤如下：①用ＥＸＣＥＬ打开方式打开坐标文件；②打开后选择第Ａ列，运用“数据”菜单栏下的“分列”项，将数据分成五列；③然后通过复制粘贴调换Ｘ，Ｙ项；④插入空白列，并输入“，”号；⑤将调换后的文件复制到文本文件中，利用“替换”功能将空白去掉，从而就得到了转换后坐标文件。

其次，外业测设。首先根据内业数据处理的思路，运用前方交会对首级控制网进行加密，从而得到测设的基准点，再用全站仪对基准点经行复核，若点位误差在允许范围内时，直接利用全站仪自带放样功能实现坐标放样。

再次，检查复核。外业测设完成后需要对测设点进行检查复核，复核方法很多，其中常用的方法为对弦长进行皮尺测距后与真实值进行比较，从而发现测设点位是否正确。

最后，测设点位精度估算：随着工程复杂性的提高，测设点位精度要求也越来越高，为确保测设点位精度达到实际要求，在测设之前需要对精度进行估算。通常我们可以通过提高仪器精度来提高测设精度，也可以通过改良测设方法提高测设精度等等，但是必须确保通过本方法的测设精度满足测设要求。全站仪坐标放样的实质就是角度与距离的放样，只是通过全站仪

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自带的微机处理功能完成坐标的反算过程并同时进行测设。因此，决定全站仪坐标放样精度的是全站仪角度与距离测设的精度。全站仪点位测设精度是由测角引起的横向误差和测距引起的纵向误差共同作用结果。根据具体全站仪的标称精度可以估算全站仪坐标测设精度。以南方660系列全站仪为例，其标称测角精度为6”，测距精度为5+5ppm，根据工程实际结构特点，其测设点位距离一般在50m范围，其点位精度估算如下：

测角横向误差：m横=S×?鄣角/ρ=0.05km×6/206265=1.4

mm

测距纵向误差：m纵=5mm+S×5=5+0.05×5=5.25mm

测设点位误差为：m=■=■mm=5.4mm

由以上精度估算可知，标称精度为6和5mm+5ppm的全站仪坐标测设精度为5.4mm。此点位精度已基本满足一般工程细部点测设精度要求。还可以通过提高仪器精度和改良测设方案提高测设点位精度。

4　结束语

基于CASS内业数据处理和全站仪作业相结合在土建工程中测设技术是一种内业计算少，外业操作简便的新型测量技术。相比传统测量方法测设点位精度均匀、对地形的影响较小。随着现代化的发展，一体化操作已经越来越受人们的喜爱。如何实现内业数据处理和外业测设的一体化是工程测量不断开拓的空间。