II第1章緒論工程測(cè)量是一門應(yīng)用科學(xué)，它與建筑工程有著緊密的關(guān)系，它對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。而現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是微電子、激光、計(jì)算機(jī)、空間、網(wǎng)絡(luò)、通訊等技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)整個(gè)測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用，無論是在理論上還是在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域上，都有了很大的改變和發(fā)展。但是，由于大多數(shù)的測(cè)繪工作者將目光轉(zhuǎn)向了GIS、遙感等高新技術(shù)領(lǐng)域，使得傳統(tǒng)的工程測(cè)量人才短缺，發(fā)展速度緩慢。如何扭轉(zhuǎn)這一不利局面，加速發(fā)展，提升科研和學(xué)術(shù)地位，成為廣大工程測(cè)量工作者面臨的重大課題。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，工程測(cè)量學(xué)已有了長足的進(jìn)步。以大地測(cè)量、攝影測(cè)量等相關(guān)學(xué)科的理論與技術(shù)為依托，通過多年的工程實(shí)踐，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，逐漸形成并發(fā)展出一套完整的理論體系，并具有明顯的工程應(yīng)用特點(diǎn)。其主要成就有如下幾個(gè)方面：(1)基礎(chǔ)理論研究?；驹淼膶W(xué)習(xí)。當(dāng)前，人工智能、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等新的數(shù)學(xué)方法也在不斷地改進(jìn)和完善著安全監(jiān)控的理論。在工程測(cè)量領(lǐng)域，精密工程測(cè)量也取得了一定的成果，例如在大型粒子加速器施工過程中，控制網(wǎng)的建立不僅需要精確的測(cè)量，還需要特定的計(jì)算條件，因此，在此基礎(chǔ)上，提出了一種新的計(jì)算方法。此外，由于大型天線、大型船舶等工業(yè)生產(chǎn)的需求，已形成了一套適用于小范圍、高精度測(cè)量的工業(yè)測(cè)量理論體系。其中，數(shù)模與造型技術(shù)、3D可視化技術(shù)是其主要應(yīng)用領(lǐng)域。(2)儀器設(shè)備的發(fā)展。全站儀、電子水準(zhǔn)儀、GPS是我國目前最具代表性的工程測(cè)量設(shè)備，它們的使用不僅可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作效率，還可以改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，使測(cè)繪工作質(zhì)量得到改善，同時(shí)也減少了工人的技術(shù)水平。近幾年，測(cè)量機(jī)器人已廣泛用于變形監(jiān)測(cè)和精密工程測(cè)量，三維激光掃描技術(shù)在工程測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了長足的進(jìn)步。精密工程測(cè)量在大亞灣核電站和秦山核電站的建設(shè)和設(shè)備安裝中起著舉足輕重的作用。大亞灣核電廠的施工控制網(wǎng)精度為2毫米，而秦山核電廠的主廠房是一種直徑36米、高73米、內(nèi)部構(gòu)造較為復(fù)雜的密閉圓筒，測(cè)量其內(nèi)環(huán)網(wǎng)的測(cè)量精度為0。(3)生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)。提高生產(chǎn)工藝水平，離不開儀器設(shè)備的發(fā)展。全站儀數(shù)字制圖技術(shù)取代了傳統(tǒng)的白紙制圖技術(shù)；控制網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，從傳統(tǒng)的經(jīng)緯坐標(biāo)三角網(wǎng)向全站和GPS進(jìn)行觀測(cè)；從經(jīng)緯儀加鋼尺到全站儀放樣，再到GPS、RTK實(shí)時(shí)放樣；同時(shí)，在測(cè)量精度、實(shí)時(shí)性、同步性等方面，也從傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、水平測(cè)量發(fā)展為機(jī)器人、GPS以及各種傳感器的自動(dòng)測(cè)量。在工程測(cè)量中，利用特殊的測(cè)量儀器，利用特定的技術(shù)手段，將設(shè)計(jì)圖紙上所標(biāo)定的位置、數(shù)據(jù)、幾何形狀的真實(shí)放樣到現(xiàn)場(chǎng)。測(cè)量放樣結(jié)果對(duì)工程質(zhì)量等級(jí)、結(jié)構(gòu)安全及竣工后的使用效果有很大的影響。工程測(cè)量的最基本的出發(fā)點(diǎn)就是控制點(diǎn)。在測(cè)量工作開始之前施工方必須從建設(shè)方得到由相關(guān)機(jī)構(gòu)提供的兩個(gè)以上的精確的已知坐標(biāo)點(diǎn)作為場(chǎng)內(nèi)控制點(diǎn)。而這樣的坐標(biāo)點(diǎn)通常是相關(guān)機(jī)構(gòu)由2級(jí)(省市級(jí))控制網(wǎng)引出的3級(jí)至是4級(jí)控制點(diǎn)。施工方得到的控制點(diǎn)將被視為基準(zhǔn)點(diǎn)，并忽略其誤差產(chǎn)生的影響。當(dāng)然，一般情況下這樣的控制點(diǎn)的精確度足夠滿足相關(guān)規(guī)范要求。為減少誤差的積累與擴(kuò)散，確保測(cè)繪與施工的準(zhǔn)確性與速度，應(yīng)堅(jiān)持“由總體到局部、先控制后破碎”的原則。也就是說，首先對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行控制，然后對(duì)破碎部進(jìn)行測(cè)量?？刂茰y(cè)量的本質(zhì)是對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行平面定位和高度的測(cè)量。測(cè)量控制點(diǎn)的平面位置，又稱平面控制，即：對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行高程測(cè)量。

第2章工程測(cè)量概述2.1工程測(cè)量地位工程測(cè)量是貫穿整個(gè)土木工程的整個(gè)過程，并將其運(yùn)用到施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，因此可以說，沒有工程測(cè)量是不可能進(jìn)行的。它的工作內(nèi)容主要有三個(gè)方面：工前測(cè)量，工中控制測(cè)量，工后檢測(cè)。(1)工前勘測(cè)工前測(cè)量是指采用多種方式、方式進(jìn)行測(cè)量、提供圖紙資料、明確用地范圍、了解周邊工程、了解用地范圍是否存在城市地下管線、是否會(huì)對(duì)勘探及設(shè)備設(shè)備產(chǎn)生影響等。在進(jìn)行施工測(cè)量之前，要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行實(shí)地勘察，對(duì)項(xiàng)目的地質(zhì)、地形、地貌及周邊環(huán)境等進(jìn)行全面的勘察，并依據(jù)實(shí)際條件編制測(cè)設(shè)圖紙，并進(jìn)行實(shí)測(cè)資料的計(jì)算。為工程組織設(shè)計(jì)書的編制工作提供了理論依據(jù)。(2)工中控制測(cè)量在工程建設(shè)中，根據(jù)設(shè)計(jì)和施工的需要，對(duì)所設(shè)計(jì)的建筑進(jìn)行平面定位、高程的測(cè)量。在工程建設(shè)中，還需要進(jìn)行一系列的測(cè)量工作，包括：建設(shè)施工控制網(wǎng)；按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)放樣；在每次施工結(jié)束后，對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行測(cè)量，以確定其平面位置及高度與設(shè)計(jì)要求一致；施工中的竣工驗(yàn)收監(jiān)測(cè)是規(guī)劃管理竣工驗(yàn)收的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是設(shè)計(jì)和審查報(bào)告的主要依據(jù)。工程竣工后所形成的成果報(bào)表是工程竣工驗(yàn)收審查的一個(gè)重要內(nèi)容，因而工程竣工后的竣工測(cè)量工作是影響到城市建設(shè)管理和規(guī)劃貫徹落實(shí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。(3)工后檢測(cè)工后檢測(cè)是指在施工期間定期進(jìn)行反復(fù)的觀察，觀察豎向和橫向位移，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行整理、分析。在施工管理階段，由于多種因素的作用，使建筑和設(shè)施在運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生不同程度的變形。但是，如果超出這個(gè)范圍，將會(huì)對(duì)建筑的正常使用產(chǎn)生不利的影響，甚至?xí)?duì)建筑的安全造成威脅。所以，在建設(shè)和運(yùn)行過程中，要對(duì)施工中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)異常情況進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，提高運(yùn)行管理水平，確保安全運(yùn)行。在工程質(zhì)量保修期，工程監(jiān)理對(duì)工程質(zhì)量狀況、質(zhì)量責(zé)任鑒定等方面都有必要提供一些資料，而這種資料的簽發(fā)還需要精確的工程測(cè)量。在建設(shè)過程中，工程測(cè)量是不可或缺的，可以說，沒有工程測(cè)量，就沒有平坦的公路，沒有工程測(cè)量，就沒有整潔的建筑。在工程建設(shè)中，施工測(cè)量的功能是無可比擬的，而施工測(cè)量又是確保工程質(zhì)量的關(guān)鍵。工程測(cè)量是一種直接應(yīng)用于國家和國防的測(cè)繪技術(shù)，是一種以工程為中心的綜合應(yīng)用技術(shù)，其服務(wù)和應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了城市、地質(zhì)、鐵路、交通、房地產(chǎn)、水利、電力、能源、航天、國防等各個(gè)領(lǐng)域。簡而言之，測(cè)量技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于土木工程，沒有了它，土木工程將不能按期完工，甚至不能開工。2.2工程測(cè)量的內(nèi)容工程測(cè)量工作的內(nèi)容是將已完成的工程結(jié)構(gòu)，按照設(shè)計(jì)的要求，在相應(yīng)的場(chǎng)地上布設(shè)各種標(biāo)識(shí)，以保證施工的順利進(jìn)行。根據(jù)測(cè)量工作的先后次序和工作性質(zhì)，對(duì)項(xiàng)目的各個(gè)階段進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，其內(nèi)容可以歸納為：1、規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測(cè)量項(xiàng)目.任何項(xiàng)目的施工，都要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、生態(tài)條件，根據(jù)預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。這一階段的工作主要是對(duì)各類尺度的地形圖的繪制，以及為工程、水文地質(zhì)勘探、水文測(cè)驗(yàn)等的測(cè)量工作。在一些特殊的大型工程和地質(zhì)情況較差的地方，也要進(jìn)行巖層穩(wěn)定監(jiān)測(cè)。值得注意的是：一般來說，這一階段所用的地圖規(guī)模較小，可以直接采用1:10000~1:100000的全國地圖系列。但對(duì)某些大型項(xiàng)目，要進(jìn)行區(qū)域性或條狀地形圖的繪制，通?？梢圆捎煤脚牡姆绞竭M(jìn)行。而1:1000~1:5000的局部或條形地形圖，則可以通過地面測(cè)量來繪制。2、施工階段的施工測(cè)量。項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì).在通過有關(guān)部門的論證、審查和批準(zhǔn)后，就可以開始施工了。該階段的工作內(nèi)容：一是依據(jù)場(chǎng)地地形、地質(zhì)條件、工程性質(zhì)和施工組織規(guī)劃，在施工過程中設(shè)置施工控制網(wǎng)絡(luò)。其次是進(jìn)行施工放樣，即按施工期。根據(jù)工藝的需要，通過合理的方式，將所設(shè)計(jì)的抽象幾何實(shí)體在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定，從而形成一個(gè)特定的幾何實(shí)體。在施工測(cè)量階段，施工圖紙的工作量很大，這是最重要的一項(xiàng)，除了施工質(zhì)量的控制之外，還包括施工的質(zhì)量，比如隧道的斷面、高層建筑的垂直度和曲線，以及曲面建筑的形狀。在施工測(cè)量階段，為監(jiān)督工程進(jìn)度，必須進(jìn)行土石方的測(cè)量；在工程完工后，應(yīng)及時(shí)完成一系列的施工測(cè)量，包括變形、沉降等。3、運(yùn)營管理階段的考核指標(biāo)。項(xiàng)目建成后，即進(jìn)入生產(chǎn)經(jīng)營管理，在這一時(shí)期，要對(duì)大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期的檢查和調(diào)試，以確保其安全可靠。為監(jiān)控項(xiàng)目的安全與穩(wěn)定，確定項(xiàng)目設(shè)計(jì)的合理性，必須定期對(duì)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)變形(水平位移、沉降、傾斜、裂縫、震動(dòng)、擺動(dòng)等)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并建立變形監(jiān)控和項(xiàng)目管理信息，以便對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行有效的維護(hù)和管理。2.3工程測(cè)量儀器2.3.1水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)測(cè)量水平儀是用來測(cè)量兩個(gè)點(diǎn)之間的高度差的水平視線測(cè)量工具。其基本原理是利用水平測(cè)量的原理來實(shí)現(xiàn)對(duì)地平面點(diǎn)之間的高差的測(cè)量。其主要部件有：望遠(yuǎn)鏡，水平儀(或補(bǔ)償器)，垂直軸，基座，腳螺旋。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可劃分為：自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀、數(shù)碼水準(zhǔn)儀(也稱為電子水準(zhǔn)儀)。按照精確度可分為一般水準(zhǔn)和精確度兩種。(1)水準(zhǔn)儀的應(yīng)用主要有：水平儀的安裝，粗平，瞄準(zhǔn)，精平，讀數(shù)。①安置安置是把儀表放在一個(gè)可伸縮的三腳架上，放在兩個(gè)觀察點(diǎn)之間。首先，將三腳架打開，使其高度適當(dāng)，用目測(cè)方法使其大致水平，并確認(rèn)支架的堅(jiān)固程度，然后，開啟儀表盒，用連接螺釘把水平儀表與三腳架相連。②粗平粗平是把儀器的視線大致橫向，用腳螺旋放置圓形水平管，位于圓形指示器內(nèi)。具體做法：使用器械進(jìn)行實(shí)踐。在整平時(shí)，氣泡的運(yùn)動(dòng)與拇指的運(yùn)動(dòng)方向是一致的。③瞄準(zhǔn)瞄準(zhǔn)就是用望遠(yuǎn)鏡對(duì)著靶子進(jìn)行精確的定位。首先，將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)遠(yuǎn)方的明亮背景，旋轉(zhuǎn)目鏡，調(diào)整螺旋形，以使十字線變得更加清楚。然后松開固定螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，將照門與準(zhǔn)星線對(duì)齊，然后將螺釘旋緊。最后，將物鏡旋轉(zhuǎn)到光軸上，讓水平線清楚地落在十字線上，然后旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，讓水平線的影像貼在十字線上。④精平精平就是把望遠(yuǎn)鏡的視野調(diào)整到了水平。微傾式水準(zhǔn)器，在水準(zhǔn)器的上方安裝一套棱鏡，它可以將水平管的兩頭，分別反射到鏡筒旁邊的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)窗口，當(dāng)氣泡位于中心時(shí)，氣泡的兩端會(huì)形成一個(gè)拋物線，表示視野是水平的。如果氣泡的兩頭圖像不一致，則表示視覺不是橫向的。此時(shí)可以用右手旋轉(zhuǎn)微小傾斜的螺旋，使氣泡的兩個(gè)影像完全一致，這樣就可以為儀器提供一個(gè)水平的視野，從而達(dá)到了水平儀的基本原理。注：氣泡左邊的運(yùn)動(dòng)，總是和右手的大拇指不相符合。⑤讀數(shù)用十字線把水平儀上的讀數(shù)截?cái)唷Ｋ絻x多為倒影式望遠(yuǎn)鏡，讀出時(shí)要從上到下。首先估計(jì)的是毫米級(jí)的讀數(shù)，然后是所有的讀數(shù)。請(qǐng)注意，水平儀的操作必須按照上述的順序進(jìn)行，不可反轉(zhuǎn)，尤其是在讀數(shù)之前要進(jìn)行符合的氣泡調(diào)節(jié)。(2)水平儀的型號(hào)以DS開頭，是中文首字母“大地”、“水準(zhǔn)儀”，一般是DS。后面的數(shù)字如“0.5”，“1”，“3”，“10”，以顯示儀器的準(zhǔn)確度。S3、S10水準(zhǔn)計(jì)也叫一般水準(zhǔn)計(jì)，是中國國家三級(jí)、四等水準(zhǔn)及一般水準(zhǔn)的量度，S0.5、S1水準(zhǔn)計(jì)是中國國家一級(jí)、二級(jí)精密水準(zhǔn)計(jì)：表2-1水準(zhǔn)儀型號(hào)DS0.5圖2-1經(jīng)緯儀(3)水準(zhǔn)測(cè)量的作業(yè)原理如圖所示2-2,在A、B兩點(diǎn)上堅(jiān)立兩根尺子，并在A、B兩點(diǎn)之間安置一架水準(zhǔn)儀。設(shè)水準(zhǔn)儀的水平視線截在尺子上的位置為M、N，過A點(diǎn)作一水平線與過B點(diǎn)的鉛垂線相交于C。因BC之長即為A、B兩點(diǎn)之間的高差hAB。由此從矩形MACN中可以得到計(jì)算hAB的式子：hAB＝a－b通常情況下A點(diǎn)高程為已知ab分別為用準(zhǔn)儀瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)水尺直接出來的后視讀數(shù)和前視讀數(shù)。所以有：hAB＝后視讀數(shù)－前視讀數(shù)。式中：當(dāng)高差hAB小于0時(shí)，說明A點(diǎn)高于B點(diǎn)；當(dāng)高差hAB大于0時(shí)，說明B點(diǎn)高于A點(diǎn)。這就是水準(zhǔn)測(cè)量的作業(yè)原理。圖2-2水準(zhǔn)測(cè)量原理圖2.3.2經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀是以角度為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的一種用于測(cè)量水平、垂直角度的儀器，可分為兩類，其中以電子經(jīng)緯儀最為常見。經(jīng)緯儀在測(cè)量工作中更是占主導(dǎo)地位(1)經(jīng)緯儀的角度測(cè)量原理經(jīng)緯儀角測(cè)定的基本原則水平角測(cè)定法水平角是由兩條橫線交叉而成的垂直平面之間的夾角，角度從0度到360度不等。假定在一個(gè)平面上有兩條線OA和OB相交，在垂直方向上把A、O、B點(diǎn)投影到水平面上，得到對(duì)應(yīng)的投射點(diǎn)A’、O’、B’，水平線O’A’和O’B’之間的角度β就是兩條線在垂直方向上的垂直面之間的角度，也就是水平角度。水平角度的大小不受地面點(diǎn)高度的影響。在進(jìn)行水平角測(cè)量時(shí)，需要滿足兩個(gè)基本條件：①能夠提供一種刻度園盤，它的中心可以與方位線的交叉點(diǎn)在同一垂直線上，即水平標(biāo)尺；②要有一架望遠(yuǎn)鏡，可以把它對(duì)準(zhǔn)遠(yuǎn)處的目標(biāo)，并使它在水平面上和垂直面上都能轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣才能穿過望遠(yuǎn)鏡。經(jīng)緯儀由望遠(yuǎn)鏡、水平度盤、豎直度盤、水準(zhǔn)器、基座等組成。圖2-3經(jīng)緯儀(2)經(jīng)緯儀的安裝方式：①把三腳架調(diào)整到等長，并與操作人員的高度相適應(yīng)，用三腳架將儀表的底座與三腳架的頂部平行。②把儀器放在測(cè)量臺(tái)上，目測(cè)中，然后把一根支架固定住，把光學(xué)瞄準(zhǔn)器目鏡(能看到十字線)和物鏡(能看到測(cè)量點(diǎn))，然后用兩只手一只腳前后擺動(dòng)，把十字線和測(cè)量點(diǎn)重合，然后把腳放穩(wěn)，踩實(shí)。③三腳式三腳架的長度為平面圓度。④水平管用兩個(gè)平行的水平螺桿進(jìn)行水平管整平。⑤水平旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)部分90°，水平管采用第三個(gè)螺旋式水平。⑥在光學(xué)對(duì)中，如果出現(xiàn)微小的誤差，可以將連接螺桿的平移式底座打開，使之準(zhǔn)確地對(duì)中。(3)度盤讀數(shù)方法光學(xué)經(jīng)緯儀讀數(shù)系統(tǒng)由橫向、縱向、微型儀器、讀數(shù)顯微鏡組成。度盤刻劃的最小格子通常是1度或30度，如果要讀出小于1格的角值，就需要用到測(cè)微設(shè)備，DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)測(cè)量設(shè)備主要有兩種：一是測(cè)微尺，二是平行玻璃測(cè)微器。①測(cè)微尺的讀數(shù)器新生產(chǎn)的如圖所示2-4DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀在中使用了該設(shè)備。圖2-4DJ光學(xué)經(jīng)緯儀在讀數(shù)顯微鏡的視野內(nèi)，放置一塊帶有刻度尺的刻度板，刻度盤上的刻度線經(jīng)過顯微鏡的放大，并將其成像到刻度板上，刻度盤的最小格子(60’)的成像寬度與刻度板上的刻度尺的1°分割線的長度相等，刻度尺分為60個(gè)小格，記錄方向與刻度盤的相反。測(cè)量時(shí)，用0-0的分界線作為標(biāo)志。②單排玻璃薄片測(cè)微儀的讀數(shù)設(shè)備單排玻璃薄片測(cè)微儀由單排玻璃、扇形分劃尺、測(cè)微輪等組成。該儀表的表格值是30’，在扇形尺上有90個(gè)小的格子，格子的數(shù)值是30’/90=20”。在進(jìn)行角度測(cè)量時(shí)，在目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)后，旋轉(zhuǎn)測(cè)微輪，用雙指線夾持度盤分劃線圖像，然后讀取。整度是按刻度盤上的刻度線讀出的，而不是刻度的刻度則由測(cè)微分刻度尺讀取。③讀數(shù)顯微鏡光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)顯微鏡主要用于對(duì)讀數(shù)進(jìn)行放大，以方便讀取。2.3.3全站儀全站儀，也就是全站式電子測(cè)距儀，它是一種集光、機(jī)、電于一體的高科技測(cè)量儀器。與光學(xué)經(jīng)緯儀相比，電子經(jīng)緯儀采用光電式掃描器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工光學(xué)式微量讀數(shù)，從而簡化了測(cè)量角度的工作，減少了測(cè)量過程中的讀數(shù)錯(cuò)誤。由于它可以一次放置一臺(tái)設(shè)備來完成整個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量工作，故稱全站儀。它廣泛應(yīng)用于地面、大型建筑物、隧道建設(shè)等精密工程的測(cè)量及變形監(jiān)控。(1)全站儀的構(gòu)成電子全站儀由電源、測(cè)角、測(cè)距、數(shù)據(jù)處理、通訊接口、顯示屏、鍵盤等組成。圖2-5全站儀(2)全站儀的使用步驟①安裝全站儀，將全站儀置于觀測(cè)站，反射棱鏡置于目標(biāo)點(diǎn)。對(duì)中和校正的方法和光學(xué)經(jīng)緯儀一樣。新的全站儀還具備激光對(duì)中的作用，它的方式是：將儀器放置、平齊，啟動(dòng)后，打開激光對(duì)點(diǎn)器，釋放中央的螺釘，把儀器放到支架上，把儀器放到支架上，讓顯示器上的激光對(duì)點(diǎn)器的光點(diǎn)與地面測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)記相對(duì)準(zhǔn)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘，使管道水平氣泡處于中間，然后按ESC按鈕，自動(dòng)關(guān)掉激光對(duì)點(diǎn)器。該儀表采用了雙軸式調(diào)整器，調(diào)平后的氣泡稍有偏移，但不會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生任何影響。②開啟電源開關(guān)(按POWER)，顯示當(dāng)前的棱鏡常數(shù)、天氣改正數(shù)目和供電電壓。如果電池的電量不夠，請(qǐng)立即進(jìn)行更換。③自檢裝置旋轉(zhuǎn)一圈照準(zhǔn)器和一架望遠(yuǎn)鏡，并對(duì)該裝置的水平和垂直度進(jìn)行初始化(有些設(shè)備不需要初始化)。④設(shè)定參數(shù)棱鏡常數(shù)的檢驗(yàn)和設(shè)定：檢驗(yàn)裝置設(shè)定的常數(shù)是否與出廠時(shí)設(shè)定的常量相符，如果不符合，則要進(jìn)行修正。氣象修正參數(shù)設(shè)定：可以直接輸入氣象參數(shù)(大氣溫度t和氣壓p)，也可以從隨之而來的天氣修正表格中查找修正參數(shù)，也可以通過公式進(jìn)行計(jì)算，最后輸入氣象修正參數(shù)。⑤進(jìn)行角度、距離、坐標(biāo)測(cè)量在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的情況下，可以在角度測(cè)量、斜距測(cè)量、平距測(cè)量和坐標(biāo)測(cè)量模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在對(duì)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位后，利用各種測(cè)量方式的轉(zhuǎn)換，可以獲得所需要的觀測(cè)數(shù)據(jù)。⑥在照度、方向測(cè)量時(shí)，要以基準(zhǔn)或標(biāo)志牌為中心，距離測(cè)量要對(duì)準(zhǔn)反射棱鏡的中心，用測(cè)量鍵顯示水平、垂直和傾斜，或者顯示水平、水平和高度。⑦測(cè)量完畢，關(guān)閉。(3)坐標(biāo)測(cè)量①測(cè)量站的空間坐標(biāo)設(shè)置②設(shè)置后視點(diǎn)或設(shè)置后視方向的水平轉(zhuǎn)輪讀數(shù)為其方位。在設(shè)置了后視點(diǎn)坐標(biāo)后，全站儀將自動(dòng)計(jì)算出后視方向的方位，并將后視方向上的水平轉(zhuǎn)盤的讀數(shù)設(shè)置為其方位。③設(shè)定棱鏡的參數(shù)。④設(shè)定氣壓變化值或溫度、氣壓值。⑤量儀器高，棱鏡高，并將全站儀錄入。⑥對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)棱柱，按下座標(biāo)，如圖2-6所示，全站開始測(cè)距，并計(jì)算出所示的立體坐標(biāo)。2-6坐標(biāo)測(cè)量圖

第3章工程測(cè)量控制網(wǎng)3.1工程測(cè)量網(wǎng)的基準(zhǔn)在工程測(cè)量網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用網(wǎng)平差方法解決未知點(diǎn)的坐標(biāo)，從而限制網(wǎng)的位置、大小和方向，從而保證了平差的唯一解。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)不夠充分時(shí)，網(wǎng)絡(luò)平差時(shí)間方程的系數(shù)矩陣就會(huì)產(chǎn)生秩損，需要一個(gè)特定的解析解；若網(wǎng)絡(luò)中的參考數(shù)太多，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題，即參考之間的一致性。工程測(cè)量控制網(wǎng)的基準(zhǔn)分為三種：(1)約束網(wǎng)。具有多余的已知數(shù)據(jù)。(2)最小約束網(wǎng)(經(jīng)典自由網(wǎng))。只有必要的已知數(shù)據(jù)。(3)自由網(wǎng)(無約束網(wǎng))。沒有已知數(shù)據(jù)，全部網(wǎng)點(diǎn)都是未知點(diǎn)。對(duì)于水準(zhǔn)網(wǎng)或高程網(wǎng)(一維網(wǎng))，網(wǎng)中只有一個(gè)點(diǎn)的高程已知，為最小約束網(wǎng)；網(wǎng)中有兩個(gè)以上點(diǎn)(含兩個(gè))的高程已知，則為約束網(wǎng)；網(wǎng)中沒有已知點(diǎn)的，為自由網(wǎng)。對(duì)于二、三維網(wǎng)，假設(shè)都測(cè)有邊長(這是最常見的，純測(cè)角網(wǎng)已消亡，不需討論)。平面網(wǎng)(二維網(wǎng))中只有一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和一條邊的方位角已知，為最小約束網(wǎng)；若含兩個(gè)或兩個(gè)以上已知點(diǎn)的為約束網(wǎng)；沒有已知點(diǎn)的為自由網(wǎng)。3.2工程測(cè)量網(wǎng)的布設(shè)3.2.1測(cè)圖控制網(wǎng)顧名思義，地圖控制網(wǎng)是一種為地圖提供服務(wù)的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。目前，我國已建成的地圖控制網(wǎng)絡(luò)，大部分都是為大比例尺的數(shù)字地形圖提供的，其功能是確保地圖內(nèi)容的精度均勻，相鄰圖幅的正確拼接，以及對(duì)測(cè)量誤差的積累。由于測(cè)繪技術(shù)的進(jìn)步，以前的三角網(wǎng)、小三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)或一、二級(jí)導(dǎo)線已基本不用了，而是采取了兩級(jí)布局，以GNSS技術(shù)為主，以導(dǎo)線(網(wǎng))或GNSSRTK為基點(diǎn)進(jìn)行加密。測(cè)繪平面控制網(wǎng)必須達(dá)到1:500比例尺的測(cè)量精度；網(wǎng)片的控制面積要比測(cè)區(qū)大，網(wǎng)片要盡可能均勻，密度視圖的比例也要大。在大項(xiàng)目中，地圖控制網(wǎng)應(yīng)該與全國聯(lián)網(wǎng)，可以采取掛靠方式進(jìn)行。對(duì)于小型或局部的項(xiàng)目，可以在單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置第一個(gè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。測(cè)繪高程控制網(wǎng)一般是通過水準(zhǔn)或電磁測(cè)距三角高程來確定，而三、四等水準(zhǔn)可代替三、四等水準(zhǔn)，在實(shí)際應(yīng)用中要注意：(1)視線的長度應(yīng)當(dāng)加以控制，傾斜距離不能過長(例如超過1公里)；中間設(shè)點(diǎn)方法宜采用，其前后間距基本相同。(2)選擇最佳的觀測(cè)時(shí)機(jī)，在條件允許的情況下，可以使用兩個(gè)相對(duì)的測(cè)量設(shè)備，或來回測(cè)量垂直角度，并盡可能縮短來回測(cè)量。儀器高度和覘標(biāo)高度要準(zhǔn)確測(cè)量。3.2.2施工測(cè)量控制網(wǎng)施工控制網(wǎng)是在工程施工中設(shè)置的一種測(cè)量控制網(wǎng)，其功能是對(duì)本地區(qū)建筑的立體定位(平面和高度)進(jìn)行控制。施工控制網(wǎng)是施工放樣、工程竣工、建筑物沉降監(jiān)測(cè)、建筑物改建和擴(kuò)建的基礎(chǔ)。建筑控制網(wǎng)的特性、精確性、布置原理、布置方式等都要與建筑本身的需求相適應(yīng)。在勘察設(shè)計(jì)階段所設(shè)置的各個(gè)層次的控制網(wǎng)，其作用主要是為測(cè)繪地圖提供服務(wù)，其精度的高低與地圖尺度的大小有關(guān)，而且點(diǎn)位的分布也較為均衡。無論是控制點(diǎn)的精度，還是控制點(diǎn)的密度，通常都無法滿足工程的放樣需求。在建設(shè)過程中，施工控制網(wǎng)也是必要的。(1)建筑網(wǎng)格化特征①控制區(qū)較小，控制點(diǎn)較多，在勘察階段，房屋的選址尚未最終敲定，要經(jīng)過勘察，多項(xiàng)方案對(duì)比，最終選擇最優(yōu)方案。因而，在勘察中所測(cè)得的面積通常要比工程建筑物的實(shí)際面積大上數(shù)至十倍。而在施工階段，已選定了工程建筑，并將其服務(wù)對(duì)象明確。因此，工程控制網(wǎng)覆蓋的面積遠(yuǎn)小于測(cè)繪控制網(wǎng)。②精確性施工控制網(wǎng)是指在建筑物的軸線上進(jìn)行放樣，也可以在建筑物的輪廓點(diǎn)上進(jìn)行放樣，對(duì)測(cè)量的精度有很高的要求。建筑控制網(wǎng)的精度比廁所地圖要高得多。這種高精度的控制網(wǎng)需要強(qiáng)大的圖形和充足的額外觀察，在電磁測(cè)距儀、電子計(jì)算機(jī)等廣泛使用的情況下，利用邊角網(wǎng)進(jìn)行施工控制是一種很好的方法。③經(jīng)常使用施工測(cè)量是整個(gè)施工全過程的一項(xiàng)工作，在不同的高度下，建筑的外形、大小也各不相同。在施工過程中，要經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行放樣或?qū)ζ湮恢眠M(jìn)行檢驗(yàn)，在某一控制點(diǎn)，常常要進(jìn)行數(shù)十次乃至數(shù)百次的放樣。比如在橋梁施工中，由于橋墩的澆筑，在不同的工序、不同的高度，都要對(duì)橋墩進(jìn)行多次放樣。由此可見，工程控制區(qū)的應(yīng)用比地圖控制區(qū)要多。因此，對(duì)施工控制點(diǎn)的穩(wěn)定性、可靠性、使用簡便，在施工過程中不會(huì)受到任何的干擾和破壞。④施工對(duì)環(huán)境的影響較大工地上，工人來來往往，各類工程機(jī)械、運(yùn)輸車(例如起重機(jī)、汽車等)絡(luò)繹不絕，施工現(xiàn)場(chǎng)有大量的臨時(shí)建筑，這就給施工測(cè)量帶來了不少的難度，常常導(dǎo)致視線受阻。尤其是在現(xiàn)代建筑中，經(jīng)常使用交叉作業(yè)的方式，不同的建筑在不同的建筑高度之間會(huì)有很大的差異，這些都會(huì)影響到控制點(diǎn)的可視性。所以，既要合理的控制點(diǎn)，又要有足夠的密度，這樣才能保證在施工放樣過程中，有充分的控制點(diǎn)可供選擇。3.2.3變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)變形觀測(cè)控制網(wǎng)是進(jìn)行各種變形觀測(cè)的控制依據(jù)，其主要內(nèi)容有：縱向位移觀測(cè)控制網(wǎng)(簡稱高程控制網(wǎng))和橫向位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)(平面控制網(wǎng))，并在需要時(shí)設(shè)置立體控制網(wǎng)絡(luò)。變形觀測(cè)控制網(wǎng)通常采用絕對(duì)網(wǎng)絡(luò)(也就是所有控制點(diǎn)都位于變形區(qū)之外)；如果建筑處于不穩(wěn)定區(qū)域(如膨脹土、滑坡等)，則應(yīng)采取相對(duì)網(wǎng)格(即所有控制點(diǎn)都在變形區(qū)內(nèi))。在絕對(duì)網(wǎng)中，變形觀測(cè)控制點(diǎn)通常被劃分為參考和工作基點(diǎn)。基準(zhǔn)點(diǎn)是檢驗(yàn)工作基點(diǎn)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，一般埋在相對(duì)穩(wěn)定的基巖或受變形影響的區(qū)域以外，盡量長時(shí)間地保持穩(wěn)定。由于參考點(diǎn)通常位于距變形建筑物的上行觀測(cè)站很遠(yuǎn)的位置，因此在建筑物周邊還應(yīng)設(shè)立工作基點(diǎn)，以便與變形觀測(cè)站建立起連接。如圖3-1所示圖3-1變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)按變形觀察要求的精度，即控制網(wǎng)的水平。為了保證觀測(cè)的準(zhǔn)確性，控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)周期應(yīng)該根據(jù)觀測(cè)目的和觀測(cè)點(diǎn)位的穩(wěn)定性來決定，通常一年一次。在重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域，可以按要求縮短復(fù)測(cè)時(shí)間。若發(fā)現(xiàn)有任何的變形現(xiàn)象，則必須在任何時(shí)候都要進(jìn)行檢查檢查。3.2.4導(dǎo)線的布設(shè)相鄰控制點(diǎn)連成直線所構(gòu)成的折線稱為導(dǎo)線，相應(yīng)的控制點(diǎn)稱為導(dǎo)線點(diǎn)。如圖3-2所示導(dǎo)線測(cè)量就是依次測(cè)定導(dǎo)線邊的水平距離與兩相鄰導(dǎo)線邊的水平夾角，根據(jù)起算數(shù)據(jù)，推算各邊的方位角，求出導(dǎo)線點(diǎn)的平面坐標(biāo)。圖3-2導(dǎo)線布設(shè)按照不同的情況和要求，單一導(dǎo)線可布設(shè)為附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線和支導(dǎo)線，如圖《導(dǎo)線的布設(shè)形式》所示。它是建立小地區(qū)平面控制網(wǎng)的常用方法，常用于地物分布復(fù)雜的建筑區(qū)，視線障礙多的隱蔽區(qū)和帶狀區(qū)。(1)附合導(dǎo)線，導(dǎo)線起始于一個(gè)已知控制點(diǎn)B而終止于另一個(gè)已知控制點(diǎn)C，已知控制點(diǎn)E可以有一條或幾條定邊與之相連接，也可以沒有定向邊與之相連接。該導(dǎo)線形式具有3個(gè)檢核條件，包括1個(gè)坐標(biāo)方位角條件和2個(gè)坐標(biāo)增量條件。(2)閉合導(dǎo)線的已知控制點(diǎn)上至少應(yīng)有一條定向邊與之相連接。該導(dǎo)線形式具有3個(gè)檢核條件，包括1個(gè)多邊形內(nèi)角和條件和2個(gè)坐標(biāo)增量條件。(3)支導(dǎo)線，從一個(gè)已知控制點(diǎn)c出發(fā)，既不附合于另一個(gè)已知控制點(diǎn)，也不閉合于原來的起始控制點(diǎn)。由于支導(dǎo)線缺乏檢核條件，故一般只限于在地形測(cè)量的圖根導(dǎo)線中采用。3.2.5邊角網(wǎng)的布設(shè)邊角兩邊為用地面測(cè)角側(cè)邊儀器施測(cè)的、由三角形或多邊形構(gòu)成的三角形網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)。三形網(wǎng)包括有重疊三角形的網(wǎng)。單純測(cè)角的三角形網(wǎng)已不再采用，單純測(cè)邊的三角形網(wǎng)也極少采用，般都是布設(shè)成邊角全測(cè)的三角形網(wǎng)。但是，按邊角精度匹配和優(yōu)化設(shè)計(jì)理論布設(shè)邊全測(cè)、方向不全測(cè)的所謂不完全三角形網(wǎng)最好。三角形網(wǎng)沒有圖形的限制，長短邊可以相差很大，夾角也可以很小或接近180°。但在方向觀測(cè)時(shí)，要注意長短邊的調(diào)焦問題。邊角網(wǎng)都使用全站儀施測(cè)，有條件時(shí)，盡量用智能型測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化觀測(cè)。導(dǎo)線網(wǎng)要有足夠的閉合環(huán)和附合線路，一個(gè)多邊形環(huán)的邊不宜太多，如不宜超過6條。由于GNSS技術(shù)的應(yīng)用，最長邊將大大減小，已極少布設(shè)平均邊長為8~13km的邊角網(wǎng)了。平均邊長為幾百米或更短的特高精度專用網(wǎng)，如三峽工程升船機(jī)施工控制網(wǎng)，宜布設(shè)為邊角網(wǎng)許多大型水利工程施工控制網(wǎng)和變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，由于頂空通視的原因，也宜布設(shè)為邊角網(wǎng)，安裝測(cè)量控制網(wǎng)基本都是邊角網(wǎng)。3.2.6GNSS網(wǎng)的布設(shè)GNSS是目前應(yīng)用最廣泛、最重要的網(wǎng)絡(luò)之一，尤其是在大范圍、遠(yuǎn)距離、地面通視差的工程中，GNSS網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是首選的。GNSS網(wǎng)絡(luò)也不受圖形的制約，其長度和邊長差異較大，其布置主要考慮工程需要，便于到達(dá)，便于保存，頂空條件好，多路徑影響少，電磁干擾較少。在實(shí)際工程中，為了解決方向問題，必須在站點(diǎn)設(shè)置至少一個(gè)鄰近點(diǎn)通視。GNSS網(wǎng)的應(yīng)用必須按照相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，特別是GNSS網(wǎng)，在滿足工程要求的情況下，可以在技術(shù)規(guī)范中加以改進(jìn)，比如延長時(shí)間、延長時(shí)間、延長時(shí)間、延長時(shí)間、用多個(gè)接收器進(jìn)行長時(shí)間的精確測(cè)量，除精度和可靠性要求不高的測(cè)繪控制網(wǎng)外，不能使用點(diǎn)連式布網(wǎng)，也不用邊連式布網(wǎng)，宜采用網(wǎng)連式布網(wǎng)。3.2.7水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)國家高程控制網(wǎng)絡(luò)一般指國家1、2、3、4級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。國內(nèi)水準(zhǔn)標(biāo)高采用標(biāo)準(zhǔn)高法，參照1985全國標(biāo)高標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。青島原點(diǎn)高程為72.2604米.水準(zhǔn)網(wǎng)的布置原則是從高到低、從整體到局部、層層控制、層層加密。等水準(zhǔn)線是全國高程控制網(wǎng)的支柱，也是地殼、地表運(yùn)動(dòng)和相關(guān)科研工作的重要基礎(chǔ)。在地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、路面坡度較低的情況下，一級(jí)水準(zhǔn)線路的布置是必要的。水平路徑必須封閉成環(huán)，形成一個(gè)網(wǎng)格。等水準(zhǔn)環(huán)線的周邊，東部地區(qū)為1600公里，西部為2000公里，山區(qū)為困難區(qū)域。二等水準(zhǔn)線是全國高程管制的綜合依據(jù)，必須在-等水準(zhǔn)圈中設(shè)置。二級(jí)水準(zhǔn)線路盡量沿省、縣級(jí)公路布設(shè)，必要時(shí)可跨鐵路、公路、河流。二等水準(zhǔn)環(huán)線的周邊，在平原、丘陵地帶的長度不能超過750公里，在山區(qū)、艱苦地區(qū)可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。三四級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)是在一、二等水平線的基礎(chǔ)上進(jìn)-一步加密，按需要在高水平水平網(wǎng)中設(shè)置一條附合路線、環(huán)線或節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，為各類工程施工提供直接的高程控制點(diǎn)。獨(dú)立的三級(jí)連接線路，其長度不得大于150公里：環(huán)形線路的周邊不得大于200公里；山區(qū)和其他特殊困難地區(qū)可以適當(dāng)放寬，但不得超過以上各項(xiàng)指標(biāo)的1.5倍。這是一條獨(dú)立的四級(jí)連接。后一級(jí)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之間的間距不得超過30公里：山區(qū)等特殊困難地區(qū)可以適當(dāng)放寬，但不能超出以上各項(xiàng)指標(biāo)的1.5倍。每一級(jí)別的水平基準(zhǔn)的偶然誤差M△/千米水準(zhǔn)測(cè)量，其全中誤差Mw不得超出指定值。3.3工程測(cè)量控制網(wǎng)的質(zhì)量準(zhǔn)則(1)精度準(zhǔn)則其分類包括總體精度、點(diǎn)位精度和相對(duì)點(diǎn)位精度、未知數(shù)函數(shù)精度、主分量和標(biāo)準(zhǔn)矩陣。這些標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)實(shí)際建設(shè)的要求來選取一種或多種。(2)可靠性準(zhǔn)則控制網(wǎng)的可靠性是指能夠發(fā)現(xiàn)(或檢測(cè))觀察值的粗差(稱為內(nèi)部可靠度)以及抵御觀察值粗糙度(稱為外部可靠性)的能力。通過觀察數(shù)據(jù)中的剩余觀測(cè)成分，確定了內(nèi)部可靠度，從而能夠有效地反映出控制網(wǎng)絡(luò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的粗差。在觀測(cè)數(shù)據(jù)中，額外觀測(cè)成分越少，其粗差值就越難以檢測(cè)；相反，如果觀察到的額外成分比較大，則可以在這個(gè)觀察中發(fā)現(xiàn)更小的粗差點(diǎn)。良好的控制網(wǎng)絡(luò)，其額外觀測(cè)成分應(yīng)該在0.3以上。外部可靠性用于測(cè)量未檢測(cè)到的模型錯(cuò)誤對(duì)控制網(wǎng)點(diǎn)的位置坐標(biāo)及其功能的影響。影響因素愈低。說明外部的可靠性較高?？傮w上，網(wǎng)絡(luò)的影響系數(shù)為8~10，說明網(wǎng)絡(luò)的外部可靠性比較高。(3)靈敏度準(zhǔn)則靈敏度準(zhǔn)則是針對(duì)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)提出的。靈敏度定義為：在給定的顯著水平和檢驗(yàn)功效下，通過對(duì)周期觀測(cè)的平差結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，能發(fā)現(xiàn)的某一位移向量的下界值。(4)費(fèi)用準(zhǔn)則控制網(wǎng)造價(jià)一般包括設(shè)計(jì)、填石、運(yùn)輸、儀器、觀測(cè)、計(jì)算、檢查等。在控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，主要考慮了填土和觀察兩個(gè)方面，而其它的費(fèi)用隨著控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)而變動(dòng)，可以作為固定的成本來處理。此外，較高的精確度和較大的觀測(cè)權(quán)數(shù)，將會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)成本；類似地，過多的觀察數(shù)目會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的可靠性得到改善，但成本卻會(huì)增加。

第4章建筑工程的施工放樣4.1施工放樣的定義工程的施工放樣，是指按照設(shè)計(jì)、施工的需要，在現(xiàn)場(chǎng)以精確的精度標(biāo)定圖紙上的建筑(構(gòu)筑物)的平面位置和高度。放樣，也叫測(cè)設(shè)，它的目標(biāo)和次序正好與測(cè)量的方向相反，它把地表的地形、地形都畫在地圖上，而放樣則是把圖紙上的建筑(構(gòu)筑物)與地表進(jìn)行標(biāo)定。施工放樣工作是為施工提供依據(jù)，在放樣過程中出現(xiàn)的任何錯(cuò)誤都會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量和進(jìn)度產(chǎn)生一定的影響。在放樣之前，要對(duì)項(xiàng)目的總平面布局、詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙等進(jìn)行了解，明確其主要軸線、主點(diǎn)、各細(xì)部的幾何關(guān)系，并根據(jù)實(shí)際情況選用儀器、設(shè)備、確定放樣方式、仔細(xì)地放樣，隨時(shí)檢查、檢查，保證工程的質(zhì)量和施工的順利進(jìn)行。4.2建筑限差和放樣精度4.2.1建筑限差建筑限差是指建筑物竣工后實(shí)際位置相對(duì)于設(shè)計(jì)位置的報(bào)限偏差，又稱設(shè)計(jì)或施工允許的總誤差。建筑限差與建筑結(jié)構(gòu)、用途、建筑材料和施工萬法有關(guān)，如按建筑結(jié)構(gòu)和材料分鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、毛石混凝土和土石結(jié)構(gòu)，其建筑限差由小到大排列：按施工方法分預(yù)制件裝配式和現(xiàn)場(chǎng)澆筑式，前者的建筑限差要小些：鋼結(jié)構(gòu)中用高強(qiáng)度螺栓連接比用電焊連接法的建筑限差要小。一般工程如混凝土柱、梁、墻的建筑限差為10-30mm；高層建筑物軸線傾斜度的建筑限差要求高于1/100~12000；鋼結(jié)構(gòu)的建筑限差為1~8mm；土石結(jié)構(gòu)可達(dá)10cm；有特殊要求的工程項(xiàng)目，設(shè)計(jì)圖紙上有明確的建筑限差要求。建筑限差按不同的建筑結(jié)構(gòu)和用途，應(yīng)遵循我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。如《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》、《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》、《建筑安裝工程施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》等。4.2.2放樣精度現(xiàn)如今我國在對(duì)施工控制網(wǎng)的放樣精度是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的衡量方式主要是采取以點(diǎn)位誤差展開。而施工控制網(wǎng)的存在可以更好地幫助測(cè)量放樣，以及工程數(shù)據(jù)信息檢查工作順利進(jìn)行，對(duì)于整個(gè)測(cè)量過程的精度要求較高，因此為了更好地發(fā)揮出施工控制網(wǎng)的作用，從1985年開始我國就提出了多項(xiàng)測(cè)量規(guī)范要求，這些政策最主要的目的就是對(duì)布網(wǎng)精度提出具體的要求，比如說在進(jìn)行多種梯級(jí)布置操作執(zhí)行過程中，要想確保建筑主體建設(shè)數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)方案，不存在建設(shè)誤差，那么實(shí)際的坐標(biāo)點(diǎn)誤差范圍就不能超過規(guī)定數(shù)據(jù)上下10mm。通過對(duì)多個(gè)建筑項(xiàng)目情況進(jìn)行分析調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，該類布網(wǎng)精度想要達(dá)到建設(shè)工程需求，各方面的放樣精度均需要得到充分保障，才可以避免對(duì)后續(xù)工作產(chǎn)生影響，確保建筑工程的建設(shè)質(zhì)量。對(duì)于施工放樣工作，在行業(yè)中通常也被稱之為施工放線，一般需要工作人員根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙中所規(guī)定的建筑物平面位置，以及對(duì)應(yīng)的高度數(shù)據(jù)信息，再借助相關(guān)測(cè)量設(shè)備和技術(shù)將具體的數(shù)值在現(xiàn)實(shí)中得到呈現(xiàn)，通常情況下施工團(tuán)隊(duì)會(huì)先對(duì)即將展開建設(shè)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息進(jìn)行收集并轉(zhuǎn)移到圖紙上，而施工放樣則與該操作恰恰相反。其中需要注意的地方由于施工放樣方法上的不同，對(duì)于精度要求也有著明顯的差異，因此在對(duì)施工放樣進(jìn)行選擇時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員必須要按照實(shí)際情況以及建筑物功能要求選擇合適的方法，確保建筑物建設(shè)質(zhì)量。而比較常用的放樣點(diǎn)位操作有極坐標(biāo)法，可以與GPS技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，不僅整體工作流程簡單，同時(shí)還能夠很好的保證放樣精準(zhǔn)度。4.3施工放樣的種類建筑放樣按角度放樣、距離放樣、點(diǎn)放樣、直線放樣、鉛垂線放樣、高放樣放樣。(1)角度放樣。角放樣的本質(zhì)是：以一個(gè)已知的方向?yàn)閰⒖迹瑢⒘硪粋€(gè)方向放樣，使得兩個(gè)方向之間的角與預(yù)先確定的角相等。采用經(jīng)緯儀或全站儀，采用左、右定點(diǎn)測(cè)心的方式進(jìn)行角度放樣。(2)距離放樣。在設(shè)計(jì)圖紙上，按照指定的開始和方向，標(biāo)出已知的距離。測(cè)量方法可以是鋼尺，也可以是電磁波測(cè)量。(3)點(diǎn)放樣。它是按圖紙上的原位坐標(biāo)來標(biāo)定的。建筑的外形與尺寸由幾個(gè)特征點(diǎn)來表示，例如四個(gè)角點(diǎn)、線形建筑的拐點(diǎn)等。點(diǎn)位放樣是建筑物放樣工作的重要依據(jù)。(4)直線放樣。在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)出圖紙上的直線，例如大樓的軸線。通常采用經(jīng)緯儀或全站儀采用正向反光法測(cè)量。(5)鉛垂線放樣。為確保高層建筑的垂直性，必須采用放樣鉛垂線。(6)高程放樣。在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定圖紙上的高度。4.4施工放樣方法4.4.1點(diǎn)和平面直線放樣方法放樣點(diǎn)位的常用方法有交會(huì)法、歸化法、極坐標(biāo)法、自由設(shè)站法和GPSRTK法等。 (1)交會(huì)法包括距離交會(huì)法、角度交會(huì)法和軸線交會(huì)法等。①距離交會(huì)法。該方法特別適合于放樣點(diǎn)與已知點(diǎn)之間的距離不不超過測(cè)尺長度，并可方便地進(jìn)行測(cè)量。按圖4-1所示，首先要確定放樣距離S,S2，以兩個(gè)已知點(diǎn)為中心，用鋼尺畫出一個(gè)圓，兩個(gè)圓的交叉點(diǎn)就是要放樣的點(diǎn)。圖4-1距離交會(huì)法②角度交會(huì)法(也稱為方位交會(huì)法)。在測(cè)量距離不便時(shí)，一般采用角交會(huì)方法進(jìn)行測(cè)量。從放樣點(diǎn)和已知點(diǎn)的座標(biāo)可以求出放樣要素(兩個(gè)交會(huì)角β，β2)。將經(jīng)緯儀(或全站儀)在兩個(gè)已知的點(diǎn)上安裝對(duì)應(yīng)的放樣角度，兩視線的交會(huì)點(diǎn)即為要放樣的位置。4-2圖角度交會(huì)法③軸線交會(huì)法如圖4-3所示。采用側(cè)方交會(huì)原理得到被放樣點(diǎn)的位置，一般用于不便于鋼尺量距又缺乏電磁波測(cè)距儀的情況。圖4-3軸線交會(huì)法4.4.2鉛垂線放樣方法在重力作用下的一條線叫做垂直線。它的下端有一根很重的繩子，當(dāng)它停下來的時(shí)候的線就是鉛垂線線。為確保高層建筑的垂直性，必須對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。目前，常用的放樣法有以下兩種。(1)經(jīng)緯儀+彎曲目鏡投射。把經(jīng)緯儀(或全站儀)安裝在要求標(biāo)定的位置，拆下望遠(yuǎn)鏡的目鏡，安裝彎曲的目鏡，把望遠(yuǎn)鏡的視野對(duì)準(zhǔn)天頂，在要放樣的高度上，設(shè)一個(gè)投射面，由照相機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)90度，就能獲得四個(gè)對(duì)稱點(diǎn)，取中點(diǎn)(可以增加測(cè)量精度)，也就是鉛垂線放樣。在高層建筑工程中，常采用此方法。(2)鉛垂儀法。光學(xué)鉛垂儀是一種專用的標(biāo)定裝置，其兩根水平管互相垂直，可以垂直地投射在平面上，所以有兩個(gè)目鏡和兩個(gè)物鏡。日本索佳公司生產(chǎn)的PD3鉛垂計(jì)，垂直精度為1/40000，徠卡WILDNZL,WILDZL，垂直精度1/30000~1/2000，日本索佳LV1激光鉛垂計(jì)，它能上下射出垂直激光，容易獲得精確的投入點(diǎn)。4.4.3高程放樣方法在工程建設(shè)中，通常采用的是水平法、三角高程法，有時(shí)還會(huì)使用鋼尺進(jìn)行標(biāo)定。在水平測(cè)量中，通常使用視線高方法進(jìn)行高程標(biāo)定。在標(biāo)高控制點(diǎn)和標(biāo)點(diǎn)處的高差超出水平標(biāo)尺時(shí)，可以采用吊標(biāo)尺替代標(biāo)尺進(jìn)行標(biāo)定。三角高程測(cè)量通常是指采用全站儀標(biāo)高的方法。對(duì)于橋梁構(gòu)件、廠房屋架、體育館鋼架等具有較大起伏的工程，其標(biāo)定方法難以實(shí)現(xiàn)，可采用全站儀標(biāo)高放樣。圖4-4放樣圖4.5典型工程施工放樣舉例4.5.1工程概況(1)工程概括①工程名稱：沈陽大東區(qū)工程住宅樓；②建設(shè)單位：華潤房地產(chǎn)開發(fā)公司；③施工單位：大連常瑞建筑公司；④工程地理位置：遼寧省沈陽市大東區(qū)；⑤總建筑面積48235平方米，地上各樓層2098.83平方米，地面2097.95平方米，標(biāo)準(zhǔn)樓層2097平方米；⑥層數(shù)地下2地上15；⑦層高B1(m)3.6(m)3.3首層(m)4.2標(biāo)準(zhǔn)層(m)3機(jī)房層(m)48建筑高度±0.000絕對(duì)標(biāo)高(m)34；⑧室內(nèi)外高差(m)0.3基底標(biāo)高(m)-7.75檐口高度(m)64.2建筑總高(m)68.2；⑨平面與立面橫軸編號(hào)1軸~66軸縱軸編號(hào)A軸~T軸平面尺寸(m)長：116寬：23.7建筑立面陽臺(tái)、飄窗、線條10結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)類型筏形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型剪力墻；⑩施工流水段地下劃分四個(gè)流水段，地上劃分為兩個(gè)獨(dú)立施工段平行施工，每段劃分三個(gè)流水段。圖4-5樓層平面圖(2)技術(shù)依據(jù)按照GB50026-2007《工程測(cè)量規(guī)范》的要求進(jìn)行了施工。建筑工程的放樣，必須提供以下數(shù)據(jù)：①總體設(shè)計(jì)。②建筑的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)。③建筑軸線的設(shè)計(jì)。④大樓的基本設(shè)計(jì)。⑤儀器基本圖紙。⑥挖掘的土方。⑦建筑的構(gòu)造。⑧管道分布圖。⑨現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)坐標(biāo)、高程和點(diǎn)分布。在放樣之前，必須檢查建筑工程的平面控制網(wǎng)和高度控制點(diǎn)。在施底面上，應(yīng)采用2英寸激光經(jīng)緯儀或激光垂直測(cè)量。在控制軸到施工層后，投測(cè)軸線要按照封閉圖形在建筑物平面上進(jìn)行。通過驗(yàn)收，方可在本施工層面進(jìn)行其它測(cè)量；如果不能，就必須重試。建筑物施工放樣是、軸線投射的偏差，不應(yīng)超過下表要求：表4-1施工放樣偏差規(guī)范允許偏差(mm)樁外廓主軸線長度L(m)線3H5總高H(m)(3)建筑物定位建筑定位，是建筑項(xiàng)目開始后的首次放線，由市政規(guī)劃局(勘測(cè)組)和施工方(專業(yè))按照建筑平面圖進(jìn)行定位，最終在工地上形成(至少)4根定位樁?！叭緝x”和“更高級(jí)的經(jīng)緯儀”是一種常用的放線儀器。我們選擇了全站設(shè)備。定位的方法：測(cè)量控制網(wǎng)中的建筑物軸線。根據(jù)建筑外形的不同，位置的確定應(yīng)采用直角坐標(biāo)法；極坐標(biāo)法適用于任意形狀的建筑物；在等值距離難以確定的情況下，可以采用角度交會(huì)的方法。以下表4-2則是建筑定位數(shù)據(jù)：表4-2建筑定位放樣數(shù)據(jù)X(mm)Y(mm)E5-4B-A/B-1E5-4B-A/B-37E5-4B-N/B-1E5-4B-N/B-37EA/1EA37EK/1EK37AEAEEE圖4-6墻柱平面布置圖4.5.2平面點(diǎn)方樣在地基完成后，第一層、第二層，一直到主體結(jié)構(gòu)完成。按軸線定位樁和外引軸線參考線進(jìn)行施工放線。用經(jīng)緯儀把軸對(duì)準(zhǔn)建筑，在建筑平面上彈出軸線，然后按照軸線放出柱子、墻壁等邊線，一層接著一層，直到主體完成。施工測(cè)量工作：①進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)先根據(jù)甲方提供的施工位置圖進(jìn)行圖紙審核，并與業(yè)主進(jìn)行控制點(diǎn)交接，保證圖紙的正確性。其次，與甲方配合完成坐標(biāo)、水準(zhǔn)