GPS、全站仪、CAD技术在建筑方格网中的应用研究

陆永红，李保杰，郝俊柳

（1.河南省地质矿产勘查开发局 第二地质矿产调查院，河南 郑州 450001）

GPS、全站仪、CAD技术在建筑方格网中的应用研究

陆永红1，李保杰1，郝俊柳1

（1.河南省地质矿产勘查开发局 第二地质矿产调查院，河南 郑州 450001）

论述了GPS技术、全站仪导线测量技术和CAD技术在焦作电厂施工方格网中的施测、归化计算的工程实例，阐述了在方格网测设中集成先进测绘仪器、技术的优点。

建筑方格网；归化；精度；坐标系；放样

火力发电厂建筑方格网（building square grids）是整个厂区建设的控制基础，在场地平整、基础开挖、管道铺设、厂房建设、电力放样和设备安装等方面都起着重要作用[1]。《火力发电厂工程测量技术规程》要求，建筑方格网主轴线直线度限差为180°±5"，交角的限差为90°±5"[2]。近年来，由于GPS定位技术的普及、定位精度的提高和CAD制图软件的发展，为满足建筑方格网高精度要求提供了方法和条件[3]。2013年5月，我院为满足建筑方格网精度要求，使用GPS定位技术和CAD制图软件成功地在焦作电厂（2×660 MW）上大压小异地扩建工程项目中建立了高精度的建筑方格网。本文将结合实际情况对GPS、全站仪和CAD制图在建筑方格网应用中要注意的事项作探讨。

1 工程概况

焦作电厂（2×660 MW）上大压小异地扩建工程项目占地面积约为0．3 km2，需建立13个点的建筑方格网，见图1。

图1 施工方格网示意图

坐标系统采用1954年北京坐标系，中央子午线为114°[4]。仪器采用国产南方灵锐S82 GPS静态接收机，标称精度±3 mm+1×10-6D；拓普康GPT-3002LN免棱镜全站仪，标称精度2"，±2 mm+2×10-6D。建筑坐标系（A，B）与1954年北京坐标系（X，Y）的转换关系如下：

其中，X0=3 899 088.55；Y0=38 452 059.05；α=-8.03°。

2 工程施工方法的研究探讨

2.1 GPS引点

由于2009年河南省电力勘测设计院为焦作电厂所测的E级GPS控制点1231、1232离厂区太远，根据《全球定位系统城市测量技术规程》要求，采用静态GPS测量将控制点引测到厂区内，然后再用导线测量施测建筑方格网。

在GPS引点时，一定要注意检查已知控制点的等级、坐标以及控制点间边长的正确性。由于设计年代和建厂时间不一样，原来高等级的控制点也有可能出现移位、沉降或变形，导致等级下降甚至出错。

经过实地静态GPS测量检测，1231-1232边长为356．082 m，与已知坐标值反算边长356．094 m相差0．012 m。为避免起始边长误差对控制网精度的影响，施测时以1232为原点，1232-1231方向为方位角，用检测边长重新推算1231的坐标，再次解算GPS控制网[5]。经GPS网平差后，计算得出临时点LS01-LS06的边长为188．873 m，全站仪实测边长188．872 m，长度误差1 mm，高度吻合，保证了引入厂区控制点的精度。

2.2 RTK放样

控制点引入厂区后，我院按照设计坐标进行了控制桩位的放样施工。由于甲方要求控制点制作标准为钢管桩（钢管厚度为5 mm、埋深为13 m、钢管直径为18 cm），因此钻机打桩、埋设点位误差不能超过10 cm。在进行RTK放样时一定要注意以下几个方面：①RTK校正和检查，经已知点校正后，为确保放样坐标的正确性，一定要用另外一个控制点作检查，只有在检查无误的情况下才能进行RTK放样；②由于建筑方格网点钢板是20 cm，因此放样点位应尽量靠近设计坐标点位，使得钢板中心位置恰好位于设计坐标附近，避免调整归化点位溢出钢板的现象。

在焦作电厂（2×660 MW）上大压小异地扩建工程项目实地作业中，我院采用南方RTK仪器（点位放样精度为±2 cm+1×10-6）进行点位放样，而且在灌注桩位时要时刻注意用RTK检测放样点位的位置，确保设计坐标位置能够落在钢板中心附近[6]。

2.3 全站仪导线测量研究

按照《工程测量规范》、《火力发电厂工程测量技术规程》要求，建筑方格网等级按Ⅰ级要求施测。在观测中应注意以下几方面问题：①全站仪测角精度一定要达到要求；②基座对中一定要进行检测，无论哪个方向对点器都要精确对中；③导线一定要经过建筑方格网点，严禁使用支导线；④边长施测精度，仪器和棱镜一定要经过检校，而且在施测边长时一定要加入气压和温度改正量（温度设置增高1 ℃，距离增加0．83 mm/km；气压设置增大1 mbar，距离减少0．28 mm / km），这样边长才能测得精确；⑤所测边长要进行平距改正、加乘常数改正和棱镜常数改正，然后求均值才能得到精确的边长平距；⑥采用三联脚架法，能够加快导线施测速度，而且能够保证导线施测精度。

我院在此次焦作电厂（2×660 MW）上大压小异地扩建工程项目中，建筑方格网点定测采用拓普康GPT-3002LN全站仪进行边长和水平角观测，边长按2测回往返观测，水平角按3测回进行观测[7]。施测的施工方格控制网经严密平差后测角中误差为2．1″，导线全长相对闭合差最大为1/88 800，精度远高于建筑方格网Ⅰ级要求。

2.4 CAD制图、施工方格网归化探讨

建筑方格网导线施测完毕，经过严密平差计算后各点位实测坐标与设计坐标有一个差值，这样就需要进行点位归化处理。在点位归化处理过程中，要注意以下几个方面：①建筑方格网要用正规平差软件进行严密平差；②平差结束后，在计算机上用CAD制图软件将建筑方格网的实测坐标与设计坐标进行展点比较，然后打印，此时要特别注意打印图件按照1∶1的比例尺（单位是0．001 mm）绘制出各点位改正详图，标出坐标北方向；③在野外通过仔细对点、标定方向（特别注意方向的正确性），将点位尽量归化到设计位置。

2.5 建筑方格网点位镶嵌铜丝方法

经过§2．3、§2．4步骤重复施测2～3次后可以看出，实测坐标与设计坐标相差已经很小，点位精度已经达到《火力发电厂工程测量技术规程》要求。最后采用直径为1 mm的钴钻头在不锈钢板上打孔，镶嵌铜丝标注其点位。

在打孔镶嵌铜丝时要注意以下几个方面：①钻头一定要用专用钻头（钴钻头），因为一般钻头打不进钢板还容易折断；②钻头直径一定要细，一般采用1 mm钻头，如果钻头直径粗，点位精度就会下降；③注意钻头距离手电钻卡口处一定要短（小于3 mm），以便增强其硬度，而且打孔过程中要注意冷却钻头，防止钻头折入钢板；④打孔成功后，用直径1 mm的铜丝紧紧镶嵌其中，打光钢板表面，防止点位松脱。

3 结 语

由于焦作电厂（2×660 MW）上大压小异地扩建工程项目急于上马，限制建筑方格网15 d完成，因此我院制定了详细的工作方案，使用了比较先进的仪器和技术，而且特别关注在施工过程中各环节应注意的事项，因此能够在半个月内，在保证精度的前提下，顺利完成了该扩建工程项目建筑方格网的控制工作，受到业主的好评。

[1] 常增亮,宋爱虎．利用GPS和CAD技术建立电厂施工方格网[J]．电力勘测设计,2006(3)：34-36

[2] DL/T5001-2004．火力发电厂工程测量技术规程[S]．

[3] 秦宇峰,张志东．浅谈电厂建筑方格网的布设方法[J]．山西建筑,2009,35(31)：353-354

[4] 张彦军．GPS技术在厂区建筑方格网测量中应用[J]．中国房地产业,2011(7)：364

[5] 刘永昶,朱仁义．用GPS定位技术进行方格网测量[J]．测绘通报,2000(3)：22-24

[6] 周永山,张洁．建筑方格网布设方法探讨[J]．企业导报,2011(3)：274-278

[7] GB/50026-2007．工程测量规范[S]．

P258

B

1672-4623（2016）04-0060-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.04.020

陆永红，高级工程师，主要从事工程测绘、地理信息系统等方面的工作。

2014-07-16。