工程测量中智能化全站仪的应用

牟剑

（中铁城建集团第三工程有限公司）

1 引言

随着现代科技迅速发展，社会生产力水平不断提升，建筑行业实现了快速发展，行业技术快速更新换代。全站仪作为建筑工程测量中的主要工具，在实际工程测量中发挥着重要作用。同时，随着智能化技术发展，当前智能化全站仪已经能够实现远距离测量，并能够完成测量数据的整理、分析以及存储，其设备综合应用性不断提升。此外，随着我国现代化建设脚步加快，高层建筑数量及规模不断提升，在高层建筑基坑变形监测中，智能化全站仪的应用，能够实现对基坑监测数据的动态监控，同时为施工人员提供精确的数据依据，从而有效保障施工安全和施工 质量。

2 全站仪的特点与优势

2.1 全站仪的特点

全站仪属于测量设备，相较于人工测量设备，全站仪具有显著的自动化特点。同时，随着现代信息技术、互联网技术以及人工智能技术的发展，全站仪还具有明显的智能化特点。在实际测量过程中，全站仪能够自主实施数据监测、修正、传输以及存储。借助网络技术，全站仪能够以开放性与全面性特征，实现自动比对校正数据、自动更新数据等。借助计算机技术，全站仪能够通过网络，将测量数据及时、准确地传输到计算机终端，并完成存储。此外，智能化全站仪软件通过与测绘软件的配合，通过远程操作，实现了远距离测量，进一步解放人力，提高测量效率。

2.2 全站仪的优势

随着智能化技术的发展，全站仪智能化水平不断提升，其在工程测量中的应用优势进一步凸显。

①智能化全站仪功能强大，能够实现高精度操作以及全面准确的数据收集。同时，全站仪可以实现自动误差校准，具有其他测量仪器不具备的优势。如，相较于水准仪、经纬仪在测量中可能会出现诸如水平角指标差等方面的误差，全站仪则可以有效避免这类误差的出现，实现测量精度的最大化。

②智能化全站仪能够实现自动化电子测距，依托于智能技术搭载电子测距系统，充分满足了工程测量中人力无法到达的环境，或恶劣测量环境下的测量工作需求，同时还可以确保测量数据的精准性，降低误差。

③智能化全站仪操作简便，有效解放人力，各项数据计算精确迅速，极大地提升了工程测量效率[2]。

3 建筑工程测量中全站仪监测技术

智能化全站仪进一步促进了智能设备升级与技术进步，全站仪监测技术被广泛应用于现代建筑工程测量中。在高层建筑变形监测、沉降监测以及水平位移监测中，全站仪监测技术应用广泛，实现对目标的精准、快速定位，并全面获取目标点变化原始信息，极大地提升了高层建筑基坑变形监测质量。基坑变形监测级别如表1。

表1 变形监测级别

1）全站仪自由设站观测原理

全站仪法是当前基坑变形监测中普遍应用的监测技术，利用全站仪能够对基坑变形进行有效监测。在进行基坑变形监测时，要求先在基坑附近建立观测站，在一定空间范围内，任意设置测试点方位角、标定位监控全站仪数据采集与分析，从而实现自动识别。因此，全站仪观测原理就是自由观测，通过分析基坑环境条件，以及坐标系观测自由度，预设相应的参考点，获取参考点观测数据，并能够根据数据信息得到自身坐标，最后再通过计算机数据处理技术，转换监测数据，实现对基坑独立监测。在实际监测中，全站仪还可以实现全天候连续监测，并对监测数据进行实时分析处理，以及将数据进行远程传输的功能，有效解放人工，极大地提升了变形监测质量与效率。

2）全站仪自由设置场地坐标变换

基坑变形监测中，全站仪自由站法变形监测主要包括站点和参考点，通过在网站上自由设定P点，根据实际环境设置环境需求，同时基于工程现场设置K1、K2等参考点。在实际监测过程中，通过设置站点P位置，假设Ki参考点，并设置基本方向值与距离值，通过数据计算，最终可以得出P点位置坐标[3]。

4 高层建筑基坑变形监测中全站仪的实际应用

4.1 工程概况

中铁城建集团有限公司所承建的北京市大兴武警住宅楼高层建筑应用全站仪进行基坑变形监测，建筑基坑长度为117.25m，宽度为73.1m，基坑开挖深度为12m。该高层建筑基坑施工区域周边，三面有多个建筑物包围，一面紧邻城市交通主干道。该高层建筑基坑施工区域平面布局如图1 所示。该高层建筑基坑变形监测中，全站仪型号参数为：TS60 高精度全站仪，仪器标称测角精度为0.5″，测距精度为0.6mm+1ppm。

图1 大兴武警住宅楼高层建筑基坑施工现场平面布局图

从图中可以看出，该工程基坑施工现场存在较多的限制条件，对施工单位基坑变形监测提出了更高的要求，需要保证围护结构墙顶的最大水平位移不能超过30mm，确保基坑稳定。在基坑变形监测中，监测人员在基坑围护结构内选出15 个观测点，观测点序号分别从D01到D15。施工人员运用小口径工程地质钻机，完成观测点钻孔，并在钻孔内埋入钻杆送入式标志，钻杆标头设置旋入棱镜，为监测精度提供有效保障。但由于现场存在较大局限性，两个基准点难以有效实现对15 个监测点位移变化的监测，因此，施工人员通过利用极坐标变形监测法，实现对15 个监测点位移变化的全面监测。

4.2 全站仪的实际应用

4.2.1 监测过程

高层建筑基坑变形监测中，要求监测人员按照相应的流程规范使用全站仪，确保测量精度达到要求。在本工程测量中，监测流程为：

1）设置基准点

按照监测标准相关要求，监测基准点与基坑的水平距离，应当大于基坑深度×3 的数值，且基准点的选择应当在基坑变形影响区域之外。因此，本工程中，监测人员将基坑变形监测基准点设置在距离基坑水平54m 左右的地点上，二者水平距离为基坑深度的3.6 倍，满足标准要求（图1 中K1、K2处）。

2）建立坐标系

观察平面布局图，可以发现K1、K2间连线与基坑边缘线基本呈平行关系，因此，监测人员设置K2坐标为（500，500），K1、K2方位角设置成180°，利用全站仪测量K1、K2之间的平距，并与三项参与结合，完成监测坐标系的建立，通过计算，可以得出K1坐标，即（374.420，500）。

3）监测基坑水平位移及沉降变化

实际监测中，监测人员启动全站仪自由设站程序，将各点坐标以及方位角数据等输入到数据输入模块，并与自由设站点P的坐标相结合，利用极坐标法得到PK1、PK2长度与方向角，然后获得P点平面坐标，从基准点向各个监测点进行瞄准，对监测点水平位移和沉降变化的情况进行实时监测。

4.2.2 监测结果

本工程中，监测人员实施周期监测，次数总共30 次。在进行全站仪监测精度分析中，选择P点，其交会角45°54′17″、52°56′12″，选定PK1边长100m，分析交会定点精度是否达到要求。结果显示误差范围在0.528mm 以内，监测点点位误差在1.70mm 以内。根据基坑监测标准中，监测精度误差1.5mm ～ 2.0mm 要求，本次监测误差在标准范围之内，符合标准要求。

全站仪在高层建筑基坑变形监测中的应用，能够实现较高的监测精度，且监测人员能够完成远程监测、实时监测，对基坑变形情况进行全方位监控。在本工程建设中，通过全站仪基坑变形监测，及时发现围护结构内的D01监测点水平位移量超出了标准，且D02到D10、D15各点均出现水平位移量增加的情况。根据监测结果，施工单位作出停止施工，寻找位移扩大的原因。最终发现由于施工现场场地局限性较大，基坑与武警住宅楼一侧，施工人员在设置排水沟时存在质量问题，导致基坑内受到地表水渗漏影响，产生水平位移量增加的情况。针对此，施工单位及时进行了排水沟锚固结构改造，消除地表水渗漏问题对基坑影响，恢复基坑水平位移正常量，有效确保了施工安全，为保障建筑施工质量奠定基础[4]。

5 结语

在现代建筑工程测量中，应用全站仪为提高工程测量效率与精度，保障建筑工程施工安全与质量发挥着重要作用。全站仪在高层建筑基坑变形监测中的应用，也证实了具有非常高的应用价值。随着现代科学技术的发展，智能化全站仪在工程测量中的应用范围会不断扩大，在未来实际应用中，相关工作人员需要不断提升对全站仪工程测量及监测的应用水平，获得高精度、高质量测量结果，从而有效促进工程建设稳定健康发展。