全站仪测设的质量控制及应用具体工程实例

何燕佑 李华县 许多文

测设的实质是将图纸上的设计位置、形状及大小转移到实地。经纬仪极坐标法作为测设的传统方法已被普遍采用，但其存在劳动强度大、效率低的弊端。

随着科学技术的不断发展，由光电测距仪、电子经纬仪、微处理仪及数据记录装置融为一体的能自动的测量角度和距离，并能按一定程序和格式将测量数据传送给相应的数据采集器的全站仪正日臻成熟并逐步普及。全站仪自动化程度高，功能多，精度高，造价大，与传统的方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，其在工程测量中的使用也越来越普及。

文章以宾得全站仪为例，介绍了测设放样时精度的影响因素和质量控制反演问题，结合在金堆城洛阳节能玻璃有限公司联合车间厂房测量放线中的应用，对测量放样精度等做了一定的分析。

1 全站仪放样的误差来源及精度分析

在桩基工程的施工放样过程中，应用全站仪来实施，主要的数学模型是极坐标法放样，即通过已知点和放样点反算出来的距离和方位角决定桩基在实地的平面位置。两点坐标参数使得定位产生横向和纵向位移，在没有水平整平的地面，还波及高程发生改变。

综合分析，主要误差来源包括:控制点上架设仪器对中的误差;测设极角的误差;量取极距的误差;将放样点固定在地面上的标定误差。

1.1 仪器对中误差me对放样点位的影响

如图1所示，设仪器的对中真误差为e，则e在两坐标轴方向的分量分别为ex，ey。由于中误差的存在，将使放样点P由正确位置而偏至 P′。由图 1 可见，PP′可视为 PP″，P″P′的矢量合成。在 x方向的分误差向的分误差，由仪器对中误差e引起P点位置的总影响为:

E2

图1 仪器对中误差计算示意图

1.2 角度测设中误差mα对放样点位的影响

当仪器处于正常工作状态时，角度测设中误差主要是由于仪器本身误差、照准误差、读数误差及外界影响引起的测角等误差。由上述误差影响放样点产生的位移中误差为，其中，ρ″=206 265″。

1.3 测距误差ms对放样点位的影响

放样时，通过全站仪给定的角度确定方向线，沿着方向线给定距离。全站仪采用相位测距，其相应的误差都可计算出来。但是通常测距误差ms取仪器的标称精度，即:

其中，a为非比例误差(加常数);b为比例误差(乘常数)，当然也需要根据现场测定的气象参数(温度、气压)并通过相关公式来计算改正。

1.4 在地面上标定点位的误差τ

综上所述，用全站仪放样桩基工程中点位的中误差为:

根据式(2)可以得知，全站仪极坐标放样的精度与仪器对中误差、测角误差、量距误差、标定误差及放样长度s成正比，与两控制点间的距离c成反比。所以定向时后视点要远一些，且要特别注意后视方向的对中。

2 全站仪放样桩基工程在具体项目中的应用

2.1 工程概况

金堆城洛阳节能玻璃有限公司位于河南省洛阳市汝阳县大安工业园区，联合厂房的施工内容有独立基坑开挖、地基处理、大放脚基础及基础柱混凝土浇筑、室内地坪等项目。联合厂房是第一期土建工程的主体，面积约为50 000 m2，联合车间主体为钢结构，±0.000的大地标高为299.650 m，设计使用年限为50年，安全等级为二级，抗震等级为三级，环境类别土±0.000 m以下为二类b，其他为一类。该工程主要是土方开挖、基础和柱的施工。厂房跨度为390.1 m×128.0 m，横向跨度7.5 m，纵向跨度为五大跨跨距为24 m，一小跨跨距为8 m。

图2 桩基一级控制点示意图

2.2 全站仪工程放样的实施

针对其跨度大、土方开挖时控制点不利于保护等特点，在放线时采取二级控制，长边控制短边的原则。其中，一级控制点四个，为A-1，G-1，A-54，G-54各向外延伸10 m的点，由此得到其坐标点，见图2。

1)一级控制点放样时采用坐标放样，其放样坐标和放样经过如下:

文件的设置:模式切换到模式B→功能→文件→创建，即可设置新的文件，文件设置完毕后按ESC退出，选择进入测量界面，选直角坐标数据→输入仪器点:点名，X，Y，Z和仪器高，接受后即进入后视点坐标的设定，设定完毕，接受进入照准界面，照准后视点，锁定，按确定就能进入测量界面了，页替换到第三页，选择放样，提示输入放样坐标设定，输入放样点，X，Y，Z及目标高然后接受，就到放样界面了，将角度DH转到0°0′0″就是所放点的方向，等棱镜到达这一方向后测距，直到DHdist为0，此时Dx，Dy也为0，此点即为所放点位置。

2)二级控制点为加密点，分别为Ⓐ轴，Ⓑ轴，Ⓒ轴，Ⓓ轴，Ⓔ轴，Ⓕ轴，Ⓖ轴两端点各外放10 m得到，见图3。

图3 二级加密控制点的测设示意图

放样经过如下:仪器对中整平后进入模式A中，切换其“显示改变”，将仪器对中后将度盘锁定，置零，在这一方向上测量平距。这样即使在施工中如果有个别的二级控制点遭到破坏，只要最外边的4个控制点还在就能恢复。

2.3 精度分析

点位放好后，用仪器检校一级控制点误差大概为22″，平面误差也就是6.9 mm，放样时误差最大点为中间200 m处放样点，其误差主要为视差影响，因此可以适当的考虑在中间部位加密一两个点。二级控制点用钢尺检校其误差均不大于5 mm，而所放的各放大脚和柱子的误差均不大于3 mm，符合规范要求。

3 结语

仪器误差、人为误差、环境误差共同影响测设的精度和质量，所以在具体测设工作中，质量控制的反演问题是从误差限制指标出发，依据规范限差推演出中误差，需要选用合适标称精度的全站仪(文中选用全站仪标称精度为 2 mm+2×10-6，2″一级)、最大放样极距(宜控制在200 m以内)等计算要素。同时遵循高级控制低级的原则，选用分两级控制的方案。仪器整平、对中、立棱镜杆时要特别仔细、认真，同时定向后视距离尽可能要远。

在外业作业时，避开恶劣和不利的观测时段，选择稳定、清晰、最佳的观测环境至关重要。

通过具体工程项目实践，全站仪测设桩基取得了很好的精度保证，希望对于其他相近、相关的全站仪基础工程测设作业有参考意义。

[1]李青岳.工程测量学[M］.北京:测绘出版社，2004.

[2]宁津生.测绘学概论[M］.武汉:武汉大学出版社，2008.

[3]许 飞.全站仪在城市测量中的应用[J］.山西建筑，2010，36(15):364-365.