建筑施工測(cè)量各階段全站儀的應(yīng)用

1、.：.；建筑施工丈量各階段全站儀的運(yùn)用摘要:全站儀集測(cè)距、測(cè)角、測(cè)坐標(biāo)、放樣等多功能于一體,是測(cè)繪、施工等方面廣泛運(yùn)用的一種新型丈量儀器。文中論述了全站儀的任務(wù)原理及其在實(shí)踐工程中的運(yùn)用。關(guān)鍵詞：全站儀；建筑施工；運(yùn)用近年來，隨著一些新技術(shù)的廣泛運(yùn)用，全站儀這種具有丈量無接觸、實(shí)時(shí)、自動(dòng)、高精度等優(yōu)越性能的儀器，已逐漸被運(yùn)用到一些高層、大型工程的施工丈量任務(wù)中，并日益成為高層建筑施工質(zhì)量控制的有效儀器。1全站儀構(gòu)造原理及任務(wù)原理全站型電子速測(cè)儀簡(jiǎn)稱全站儀,它是一種可以同時(shí)進(jìn)展角度(程度角、豎直角)丈量、間隔 (斜距、平距、高差)丈量和數(shù)據(jù)處置,由機(jī)械、光學(xué)、電子元件組合而成的丈量儀器。由于只需

2、一次安頓,儀器便可以完成測(cè)站上一切的丈量任務(wù),故被稱為“全站儀。1.1全站儀的構(gòu)造原理全站儀的構(gòu)造原理見圖1。圖中上半部分包含有丈量的四大光電系統(tǒng),即程度角丈量系統(tǒng)、豎直角丈量系統(tǒng)、程度補(bǔ)償系統(tǒng)和測(cè)距系統(tǒng)。經(jīng)過鍵盤可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)。以上各系統(tǒng)經(jīng)過I/O接口接入總線與微處置機(jī)聯(lián)絡(luò)起來。圖1光電測(cè)距表示圖微處置機(jī)(CPU)是全站儀的中心部件,主要有存放器系列(緩沖存放器、數(shù)據(jù)存放器、指令存放器)、運(yùn)算器和控制器組成。微處置機(jī)的主要功能是根據(jù)鍵盤指令啟動(dòng)儀器進(jìn)展丈量任務(wù),執(zhí)行丈量過程中的檢核和數(shù)據(jù)傳輸、處置、顯示、儲(chǔ)存等任務(wù),保證整個(gè)光電丈量任務(wù)有條不紊地進(jìn)展。輸入輸出設(shè)備是與外部設(shè)

3、備銜接的安裝(接口),輸入輸出設(shè)備使全站儀能與磁卡和微機(jī)等設(shè)備交互通訊、傳輸數(shù)據(jù)。1.2測(cè)距原理欲測(cè)定A,B兩點(diǎn)間的間隔 D,安頓儀器于A點(diǎn),安頓反射鏡于B點(diǎn)。儀器發(fā)射的光束由A至B,經(jīng)反射鏡反射后又前往到儀器。設(shè)光速C為知,假設(shè)光束在待測(cè)間隔 D上往返傳播的時(shí)間為t2D。那么間隔 D可由下式求出:式中,C=C0/n,C0為真空中的光速值,其值為299792458m/s,n為大氣折射率,它與測(cè)距儀所用光源的波長,測(cè)線上的氣溫t,氣壓P和濕度e有關(guān)。測(cè)定間隔 的精度,主要取決于測(cè)定時(shí)間的精度,例如要求保證lcm的測(cè)距精度,時(shí)間測(cè)定要求準(zhǔn)確到6.710-11s,這是難以做到的。因此,大多采用間接測(cè)

4、定法來測(cè)定。間接測(cè)定的方法為相位式測(cè)距。由測(cè)距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一種延續(xù)的調(diào)制光波,測(cè)出該調(diào)制光波在測(cè)線上往返傳播所產(chǎn)生的相依移,以測(cè)定間隔 D。在砷化镕(GaAs)發(fā)光二極管上加了頻率為f的交變電壓(即注入交變電流)后,它發(fā)出的光強(qiáng)就隨注入的交變電流呈正弦變化,這種光稱為調(diào)制光。測(cè)距儀在A點(diǎn)發(fā)出的調(diào)制光在待測(cè)間隔 上傳播,經(jīng)反射鏡反射后被接納器所接納,然后用相位計(jì)將發(fā)射信號(hào)與接受信號(hào)進(jìn)展相位比較,由顯示器顯出調(diào)制光在待測(cè)間隔 往、返傳播所引起的相對(duì)位移。l.3全站儀的主要特點(diǎn)1只需一次照準(zhǔn)反射棱鏡，即可測(cè)出程度角、垂直角和斜距，自動(dòng)計(jì)算機(jī)出目的點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，并可記錄丈量與計(jì)算數(shù)據(jù)。2經(jīng)過全站

5、儀主機(jī)的規(guī)范通訊接口，可實(shí)現(xiàn)全站儀與計(jì)算機(jī)或其它外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊，從而使丈量數(shù)據(jù)的獲取、管理、計(jì)算和繪圖構(gòu)成一個(gè)完好的自動(dòng)化丈量系統(tǒng)。3利用全站儀的微機(jī)處置器來控制全站儀的丈量與計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)氣候矯正，導(dǎo)線丈量，前、后方交會(huì)，碎部丈量和施工放樣等計(jì)算義務(wù)。4儀器內(nèi)部有雙軸補(bǔ)償器，可自動(dòng)丈量儀器豎軸和程度軸的傾斜誤差，并對(duì)角度觀測(cè)值施加矯正。2全站儀的普通操作程序儀器對(duì)中、整平一翻開電源程度度盤和垂直度盤目的的設(shè)置設(shè)置儀器參數(shù)進(jìn)入丈量方式調(diào)焦和照準(zhǔn)。顯示輸出丈量結(jié)果。3全站儀在施工丈量各階段的運(yùn)用3.1進(jìn)場(chǎng)后,復(fù)核起始數(shù)據(jù)施工單位進(jìn)場(chǎng)后，其丈量的首要任務(wù)是對(duì)擬建建筑物周圍的城市導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)及高程

6、等起始數(shù)據(jù)進(jìn)展復(fù)核。在此階段，可用全站儀對(duì)城市導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)展兩測(cè)回的測(cè)角、測(cè)距，聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)的精度滿足丈量規(guī)范的要求后，即可將其作為該工程布設(shè)建筑平面控制網(wǎng)的基準(zhǔn)點(diǎn)和起算數(shù)據(jù)。其詳細(xì)方法如下：1選取兩城市控制網(wǎng)點(diǎn)Nl、N2。將Nl點(diǎn)作為測(cè)站點(diǎn)并在此架設(shè)全姑儀將N2點(diǎn)作為目的點(diǎn)，把棱鏡架于其上圖2。圖2坐標(biāo)丈量表示圖2對(duì)全站儀進(jìn)展對(duì)中、整平，并設(shè)置好儀器參數(shù)。3將儀器照準(zhǔn)方向的方向值設(shè)置成零度。全站儀可按要求的次數(shù)，進(jìn)展多次測(cè)距和程度角的復(fù)測(cè)并顯示其平均值圖3。圖3方位角設(shè)置表示圖為占地面積廣大、體量龐大的建筑物提供起始控制數(shù)據(jù)的城市導(dǎo)線點(diǎn)之間的間隔 能夠較遠(yuǎn)。當(dāng)兩導(dǎo)線點(diǎn)之間間隔 到達(dá)200300m時(shí)，

7、用普通光學(xué)儀器來觀測(cè)就很容易引起誤差；假設(shè)運(yùn)用全站儀來觀測(cè)就方便得多，而且丈量精度高。以在學(xué)校學(xué)習(xí)運(yùn)用的GTS332W拓普康全站儀為例：測(cè)角精度：2，絕對(duì)法測(cè)角，無需過零檢驗(yàn)。測(cè)距精度：2mm+2ppm*D。測(cè)程：?jiǎn)卫忡R3000m，三棱鏡4000m高速測(cè)距：精測(cè)1.2秒粗測(cè)0.7秒跟蹤0.4秒在可測(cè)范圍內(nèi)，可以逐漸建立控制網(wǎng)，提高丈量經(jīng)度。簡(jiǎn)單如下：三角網(wǎng)：以高精度而稀疏的一等三角鎖，盡能夠沿經(jīng)緯線方向縱橫交叉地迅速布滿全國，構(gòu)成一致的骨干大地控制網(wǎng)，然后在一等鎖環(huán)內(nèi)逐級(jí)或同時(shí)布設(shè)二、三、四等三角網(wǎng)。在此根底上，可布設(shè)一、二級(jí)小三角或一、二、三級(jí)導(dǎo)線作為區(qū)域控制或部分控制網(wǎng)。國家三角鎖、網(wǎng)的布

8、設(shè)規(guī)格與精度要求：國家水準(zhǔn)網(wǎng)：按國家水準(zhǔn)丈量規(guī)范的技術(shù)要求建立起來的高程控制網(wǎng)。作用：全國范圍內(nèi)施測(cè)各種比例尺地形圖的高程控制根底，以及一些科學(xué)研討如地殼垂直形變規(guī)律、各海洋平均海水面的高度變化，以及其他有關(guān)地質(zhì)和地貌的研討等。由高級(jí)到低級(jí)，從整體到部分：分成四個(gè)等級(jí)，逐級(jí)控制，逐級(jí)加密一等水準(zhǔn)網(wǎng)：骨干，環(huán)線長1000-1500km二等水準(zhǔn)網(wǎng)：根底，環(huán)線長500-750km三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)：為地形測(cè)圖和工程建立效力。根本規(guī)定：前后視距差應(yīng)小于1m,累積差應(yīng)小于3m；相鄰測(cè)站上，奇站按“后前前后觀測(cè)，偶站按“前后后前觀測(cè)同一測(cè)段的水準(zhǔn)道路上測(cè)站數(shù)目應(yīng)為偶數(shù)；每一測(cè)段都要往、返測(cè)一測(cè)段的往返測(cè)應(yīng)在不

9、同氣候條件下進(jìn)展3.2經(jīng)過坐標(biāo)放樣建立平面控制面控制網(wǎng)是建筑物定位的根本根據(jù)，其原那么是整體控制部分，高精度控制低精度。運(yùn)用全站儀的坐標(biāo)放樣功能可準(zhǔn)確、方便地測(cè)設(shè)出整個(gè)建筑的平面控制網(wǎng)，并進(jìn)而加密成建筑方格網(wǎng)圖4。其詳細(xì)方法如下：圖4坐標(biāo)放樣丈量表示圖1根據(jù)施工圖紙，計(jì)算出各控制點(diǎn)及其它待放樣點(diǎn)的坐標(biāo)。2選取兩城市控制網(wǎng)點(diǎn)Nl、N2，其坐標(biāo)己知。把N2點(diǎn)作為測(cè)站點(diǎn)，Nl點(diǎn)作為后視點(diǎn)。把全站儀架在N2點(diǎn)上，把一臺(tái)棱鏡架在后視點(diǎn)N1，另一臺(tái)帶有測(cè)桿的棱鏡由另一名丈量人員來放置，其放置的詳細(xì)位置聽從儀器操作人員的指揮。3對(duì)全站儀進(jìn)展對(duì)中和整平，設(shè)置好儀器參數(shù)。4進(jìn)入坐標(biāo)放樣方式，輸入測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)、儀

10、器高、目的高。5進(jìn)入方位角的設(shè)置形狀，輸入后視點(diǎn)的坐標(biāo)。準(zhǔn)確照準(zhǔn)后視點(diǎn)棱鏡中心，儀器根據(jù)測(cè)站點(diǎn)和后視點(diǎn)坐標(biāo)，將自動(dòng)完成后視點(diǎn)方位角的設(shè)備。6再次進(jìn)入坐標(biāo)放樣方式，輸入待放樣點(diǎn)的坐標(biāo)。7旋轉(zhuǎn)儀器的照準(zhǔn)部，使所顯示的程度角讀數(shù)為零。此時(shí)，照準(zhǔn)部所照準(zhǔn)的方向即為待測(cè)點(diǎn)的方向。儀器操作人員可指揮持棱鏡的操作人員按此方向挪動(dòng)棱鏡。照準(zhǔn)帶測(cè)桿的棱鏡待放樣點(diǎn)附近，經(jīng)過對(duì)照準(zhǔn)點(diǎn)的丈量，儀器顯示出預(yù)先輸入的待放樣值與實(shí)測(cè)值之差，即顯示值=實(shí)測(cè)值-放樣值。8根據(jù)顯示值，指揮持棱鏡的丈量人員，沿照準(zhǔn)方向挪動(dòng)帶測(cè)桿的棱鏡，直到觀測(cè)屏幕上的顯示值在誤差范圍之內(nèi)。9在測(cè)桿指示的位置埋上刻有“十字絲的螺栓，用水泥砂漿將螺栓

11、固定。傳統(tǒng)的放樣任務(wù)運(yùn)用經(jīng)緯儀、鋼尺、線墜等儀器，經(jīng)過經(jīng)緯儀撥角度、定方向以及鋼尺量具來進(jìn)展。這種方式任務(wù)量大、誤差大、易出錯(cuò)。特別是在施工前期根底的定位階段，還容易受地形條件的限制，對(duì)各獨(dú)立柱基的開線定位運(yùn)用全站儀，實(shí)是方便快捷準(zhǔn)確，減小由于場(chǎng)地的高低不平，坑坑洼洼的地形，以往的人為拉尺定位從而產(chǎn)生的誤差。在構(gòu)造施工中，用全站儀對(duì)各柱、剪力墻等位置進(jìn)展開線定位，方便快捷，并能減少誤差；總之利用全站儀的坐標(biāo)放樣功能可有效地抑制傳統(tǒng)放樣任務(wù)中的弊端，在丈量過程中大大減少設(shè)站次數(shù)，可直接進(jìn)展放樣并省去現(xiàn)場(chǎng)的記錄任務(wù)。3.3經(jīng)過三角高程測(cè)距進(jìn)展高程控制高程丈量在整個(gè)丈量任務(wù)中所占的任務(wù)量很大，同時(shí)也

12、是丈量任務(wù)的重要組成部分。利用全站儀的間隔 丈量方式就可準(zhǔn)確地進(jìn)展高程控制。詳細(xì)方法如下：1將全站儀架在水準(zhǔn)點(diǎn)BM1附近。2將兩根裝有棱鏡的測(cè)桿，一根立在BMI點(diǎn)上，另一根立在需測(cè)標(biāo)高的點(diǎn)上。3將全站儀對(duì)中、整平，進(jìn)入間隔 丈量方式，分別測(cè)出儀器至BM1點(diǎn)的平距、斜距和高差h1及儀器至所求點(diǎn)的平距、斜距和高差h2。4假設(shè)測(cè)桿1與側(cè)桿2的高度一致，那么所求點(diǎn)A的計(jì)算式為：HA=BMI高程+h2-hl假設(shè)儀器至測(cè)桿1測(cè)得為負(fù)高差，那么h1前變符號(hào)為“+。兩測(cè)桿高度不一致時(shí)，如測(cè)桿2大于測(cè)桿1一個(gè)差值，那么兩桿的高差減去這一差值；否那么相加。5經(jīng)過架設(shè)的水準(zhǔn)儀，可把A點(diǎn)的標(biāo)高引測(cè)到樓面上的其它位置見圖5。圖5高程丈量表示圖傳統(tǒng)的高程控制方法的缺陷是任務(wù)量大，容易引起誤差。經(jīng)過全站儀三角高程測(cè)距法進(jìn)展標(biāo)高控制，對(duì)施任務(wù)業(yè)干擾少、任務(wù)量小，引測(cè)速度快。3.4進(jìn)展邊坡及附近建筑物的偏移和沉降觀測(cè)大型工程的邊坡支護(hù)難度大，平安系數(shù)要求高。因此，對(duì)其進(jìn)展定期限監(jiān)測(cè)也是丈量任務(wù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。其方法是：首先沿基坑周圍的邊線每邊均勻設(shè)