全站仪和钢尺在建筑工程施工放线中的应用

孙玉强 马鑫程 袁兴明

(1.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088； 2.山东工业职业学院，山东 淄博 256414)



全站仪和钢尺在建筑工程施工放线中的应用

孙玉强1马鑫程1袁兴明2

(1.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088； 2.山东工业职业学院，山东 淄博 256414)

针对不规则建筑物施工轮廓点位放线难度大、耗时、耗力的问题，提出利用全站仪和钢尺联合测量的方法对建筑物施工点位进行放线，并对放线点位的精度作了分析，指出该方法既保证了施工精度，又提高了施工效率，为高层不规则建筑施工测量提供了有效的测量方法。

全站仪，自由设站，极坐标放样，精度

0 引言

近年来随着国民经济的发展，建筑物已从传统的规则形状，转变为以独特的造型形式为显著特点的现代建筑。相对于传统建筑物的施工，现代建筑物因结构外形不规则而大大加大了施工难度，体现在施工放线，传统的放线方法已经无法满足现代建筑的施工精度[1-4]。

传统施工放样方法，主要利用极坐标方法进行方位向放线比较快速，但在距离向上由于全站仪是通过激光测距的原理进行距离向的放样，为了满足施工点位精度要求，往往要求工作人员进行多次测量直到精度满足要求，这在嘈杂的施工现场往往是难以实现的。一方面，现场施工不允许放样时间过长；另一方面，嘈杂的现场使得工作人员无法集中精力，往往还会导致方向也出现偏差，严重影响施工进度和施工质量[1,2,5,6]。

本文结合现代全站仪技术和放样原理提出了一种解决方法，利用全站仪自由设站(徕卡TC402)的功能，快速计算出测站点的坐标，完成定向工作，并采用极坐标放样方法，从而快速准确的对施工建筑特征点进行定位。利用此方法在实际工程中得到了应用，效果很好。

1 全站仪自由设站、极坐标放样原理

1.1 自由设站原理

全站仪的自由设站测量又可以称边角交会测量。其原理是在待定点安置全站仪，测出待定点到已知控制点之间的距离和角度，根据方向观测值和边长观测值建立方向误差方程式与边长误差方程式，然后按最小二乘原理计算待定点的坐标[7-9]。全站仪自由设站原理如图1所示。

在未知点P设站，需要至少两个已知坐标点A(Xa，Ya),B(Xb，Yb)，观测全部要素DAB,DBP,∠P。

根据三角形正弦定理、余弦定理以及坐标方位角，推算出边AP的坐标方位角∠αPA：

∠αPA=∠αAB+∠A

(1)

由坐标解算公式求得设站点P坐标(Xp,Yp):

Xp=Xa+DPAcos∠∂PA
Yp=Ya+DPAsin∠∂PA

(2)

按照同样的计算方法也可以求得P点的坐标，对比两个坐标值，如果误差在允许范围以内，全站仪会自动求算两个坐标的平均值(针对有两个已知点的情况)作为待定点P的最终坐标。

由上式可求得P点的点位中误差Mp为：

化简整理得：

1.2 钢尺配合全站仪极坐标放样法定位原理

极坐标法放样是根据角度和距离从一个控制点上标定点位的一种方法[3-5](见图2)，具体步骤：自控制点O沿OX方向测出距离S，放样出A点；将全站议置于A点，测放A角，并沿A角的构成边，测出距离S1，将P点固定在地面上。

本文提出钢尺配合全站仪快速定位原理是基于极坐标法放样原理之上。如图2中P点为待放样点位，全站仪完成方位向放样后指挥后视操作人员在全站仪十字中线方向上做出两个点位的标记，一般待放样点位位于两个标记点之间，在做出标记的同时全站仪进行距离测量，后视操作人员根据距离向偏差通过钢尺确定出待放样点位[5-7]。

2 具体实施步骤

2.1 放线点位坐标提取

工程建设过程，施工放线首先要获取待放样点位坐标，放样点位的数量是控制施工外观效果的直接因素。本文结合实际工程，针对圆弧形构筑物，根据设计规范采用圆弧段无限二分法进行深化设计。即对外围轮廓线任意两个端点作弦线，取弦线中点至圆弧距离(即最大距离)，保证此距离小于某值即可满足施工要求。

2.2 采用新方法放样具体过程

全站仪自由设站的仪器操作步骤，如图1所示：仪器架设在P点，输入已知点A,B的坐标，假设A,B中间被障碍物挡住，无法通视:

1)输入已知点坐标；

2)进入全站仪功能菜单，选择自由设站，输入新点(自由设站点)点名、仪器高；

3)调用已知点A，输入棱镜高后，照准A点，进行距离测量;

4)计算残差;

5)检核合格后进行下一个点测量。

采用钢尺配合极坐标放样方法进行放样:

1)全站仪置零；

2)根据全站仪提示进行点位测设；

3)地面点位标记；

4)放样点测量。

3 案例分析

利用常规方法和新方法对建筑物进行施工放线，得到的结果进行对比分析。表1为新的放样方法和常规极坐标放样方法测量的成果对比表，图3为两种方法误差分析。两种方法使用的仪器为徕卡TC402全站仪，在相同条件下进行由同一测量员进行测量。

表1 两种方法的精度比较

通过对比分析得出，两次放样成果中点位最大差值为11 mm，点位最小差值为0 mm。可以看出两种方法在相同条件下放样成果的差值多为毫米级，但有个别差值为厘米级。新方法施工放样精度较高，能够满足建筑施工放样的精度要求。

4 结语

1)利用全站仪自由设站可以在任意地方架设并安置了仪器后，选取最佳通视点位设站即可测出该点的坐标，进而完成定向工作，所以全站仪自由设站在施工现场布设点位是非常高效灵活的一种实用方法，应以推广。

2)常规极坐标放样法与所用新方法对比，可以得出：常规方法放样时，在进行距离向定位时需反复进行立镜、测距，要求施测人员必须全神贯注，而在嘈杂的施工现场，受施工的影响，有时很难保证测量精度。使用新方法时，在待放样点位方向线上进行两次标记并进行连线，通过钢尺代替全站仪反复测距，减轻劳动强度，提高工作效率，并且精度较高。

[1] 邓立民.高层建筑轴线放线方法的探讨[J].价值工程,2012,31(23):102-103.

[2] 李 锋.全站仪自由设站法的精度分析[J].现代测绘,2006,29(5):20-21.

[3] 白志军.浅谈全站仪极坐标放样的误差问题[J].湖南交通科技,2009,35(2):121-124.

[4] 董俊竹,刘 斌.大型土建工程施工放样的探讨[J].北京测绘,2009(1):76-78.

[5] 陈 峰.某幼儿园圆弧形建筑测量放线技术及控制要点[J].山西建筑,2012,38(24):226-227.

[6] 冉 康,徐 玲.浅谈全站仪假定坐标法在直线定线中的应用[J].矿山测量,2013(3):44-45.

[7] 景红军,闫兴武.坐标系转换在全站仪施工放线中的应用[J].山西建筑,2010,36(25):353-355.

[8] 姜信东.全站仪极坐标法放样的精度分析[J].采矿技术,2007,7(2):106-107.

[9] 张岳林.全站仪极坐标放样法在水利枢纽工程中的应用[J].水利建设与管理,2009,29(12):28-30.

Total station and the ruler in the application of steel construction

Sun Yuqiang1Ma Xincheng1Yuan Xingming2)

(1.CCCCHighwayConsultantsCo.,Ltd,Beijing100088,China;2.ShandongVocationalCollegeofIndustry,Zibo256414,China)

For the construction of buildings irregular contour point actinomycetes difficult, time-consuming, labor-intensive problem, the use of total stations and measuring ruler joint approach to the construction of buildings were put point line, and actinomycetes precision point of doing analysis. Point out this method can not only guarantee the accuracy of construction, improve construction efficiency, and can provide an effective method for the measurement of high-rise building construction survey irregularities.

total station, free station, polar stake, accuracy

1009-6825(2017)11-0206-02

2017-02-07

孙玉强(1986- )，男，助理工程师

TU198

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