工程量快速測(cè)量方法的探討及其應(yīng)用

1、工程量快速測(cè)量方法的探討及其應(yīng)用劉致云 韓雪梅(黃河水利委員會(huì)中游水文水資源局 030600)【摘 要】 各工程建設(shè)項(xiàng)目的勘測(cè)設(shè)計(jì)階段以及施工階段都要進(jìn)行工程量測(cè)量。運(yùn)用坐標(biāo)變換法，使用光電測(cè)距儀與經(jīng)緯儀(或全站儀)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量工程量，克服了斷面法、方格法、地形法等傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用收到了很好的效果。一、前 言 建設(shè)工程中需要測(cè)量工程量的項(xiàng)目很多，而且從勘測(cè)設(shè)計(jì)到施工期間由于各項(xiàng)工程交叉施工等原因，原始地形往往會(huì)發(fā)生較大變化。因此，不僅勘測(cè)階段要測(cè)算工程量，而且在施工前及施工過(guò)程中為控制工程進(jìn)度、預(yù)算分項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)等也要多次測(cè)量工程量。按傳統(tǒng)的斷面法、方格法、地形法等方法測(cè)量工程量，需要

2、在施工區(qū)域建立多層次控制網(wǎng)點(diǎn)，然后，按工程設(shè)計(jì)資料給出的基線端點(diǎn)的坐標(biāo)值放樣，定出基線在地面的實(shí)際位置，測(cè)出基線端點(diǎn)高程，再在基線上根據(jù)地形變化情況布設(shè)施測(cè)斷面，最后在所布設(shè)斷面處逐個(gè)測(cè)量各斷面。這種作業(yè)方法不僅工作量大，而且還須對(duì)逐項(xiàng)工程分別作平面高程控制，且由于施工爆破、機(jī)械開(kāi)挖等對(duì)控制點(diǎn)的破壞及補(bǔ)測(cè)，也常常會(huì)造成停工待測(cè)，影響施工等情況。針對(duì)以上問(wèn)題，我們?cè)O(shè)想直接利用施工區(qū)高等級(jí)控制點(diǎn)作為測(cè)站點(diǎn)，使用測(cè)距儀與經(jīng)緯儀或全站儀遠(yuǎn)距離施測(cè)工程量，在通視條件較好的控制點(diǎn)上，一般一站即可完成一項(xiàng)工程的全部斷面施測(cè)任務(wù)。這種方法不失為一種工程量快速測(cè)量方法。 二、工程量快速測(cè)量法的原理 本法建立在目

3、前已經(jīng)普遍應(yīng)用的先進(jìn)測(cè)量?jī)x器，如測(cè)距儀、經(jīng)緯儀或全站儀的基礎(chǔ)上。首先，為了計(jì)算方便，將坐標(biāo)系進(jìn)行變換，即將工程上用的坐標(biāo)系變換為以測(cè)區(qū)基線為x軸，以基線的起點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，再反算各個(gè)控制點(diǎn)在新坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。以所計(jì)算的坐標(biāo)值作為站點(diǎn)的坐標(biāo)值，進(jìn)行工程量的斷面測(cè)量。這樣所測(cè)算出的測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)就是新坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值xi代表斷面到起點(diǎn)的間距，即里程樁號(hào)；測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值yi代表平距，即測(cè)點(diǎn)到基線的距離。yi為負(fù)值時(shí)，測(cè)點(diǎn)居于基線左邊；yi為正值時(shí)，測(cè)點(diǎn)居于基線右邊；yi為零時(shí)測(cè)點(diǎn)居于基線之上。所以測(cè)算出的值完全與斷面計(jì)算表格欄目相對(duì)應(yīng)，既直觀又實(shí)用。 三、工程量快速測(cè)量方法的運(yùn)用 1. 控制點(diǎn)

4、的選定 運(yùn)用工程量快速測(cè)量方法作業(yè)時(shí)，在建立施工區(qū)平面高程控制時(shí)，就要按工程布局，設(shè)計(jì)選定控制點(diǎn)，即最好是在需要挖填部位的對(duì)面通視條件好的地方設(shè)平面高程控制點(diǎn)。所選設(shè)的點(diǎn)要盡量與整個(gè)測(cè)區(qū)通視，且與測(cè)區(qū)的距離適當(dāng)，使其既便于施測(cè)，又要在施工過(guò)程中不被破壞。如果一個(gè)點(diǎn)不能滿足要求，可以增設(shè)幾個(gè)，保證滿足施測(cè)要求。 2. 基線放樣 基線是工程量測(cè)量的基準(zhǔn)線，在選好施測(cè)站點(diǎn)后就可進(jìn)行基線放樣，按設(shè)計(jì)資料，用常規(guī)方法進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)放樣，以便下一步的斷面測(cè)量。 3. 坐標(biāo)變換 在設(shè)計(jì)資料中，基線端點(diǎn)的坐標(biāo)值是已知的，若未直接給出也可按其他已知數(shù)據(jù)推算出來(lái)，測(cè)站點(diǎn)的坐標(biāo)值也是已知的，利用這些數(shù)據(jù)就可推算出以基線

5、兩個(gè)端點(diǎn)和測(cè)站點(diǎn)所構(gòu)成的三角形的其他要素。設(shè)基線端點(diǎn)分別為A，B，測(cè)站點(diǎn)為C(如圖1)。 圖1經(jīng)坐標(biāo)變換后，A點(diǎn)的坐標(biāo)值為A(0，0)，B點(diǎn)的坐標(biāo)值為B(C，0)，設(shè)C點(diǎn)的坐標(biāo)值為C(xC,yC)，可根據(jù)前方交會(huì)公式算得。4. 斷面施測(cè)在選定測(cè)站點(diǎn)和對(duì)其進(jìn)行坐標(biāo)變換及測(cè)放出基線端點(diǎn)之后，就可按新坐標(biāo)系計(jì)算站點(diǎn)到基線各端點(diǎn)連接的方位角，然后在測(cè)點(diǎn)安置儀器，對(duì)準(zhǔn)后視方位角并檢查。如果用全站儀施測(cè)斷面，就可把換算后的站點(diǎn)坐標(biāo)及高程等數(shù)據(jù)輸入儀器，再輸入氣壓、氣溫值，就可進(jìn)行斷面測(cè)量。如果用測(cè)距儀加經(jīng)緯儀配合計(jì)算機(jī)施測(cè)，可按具體情況編寫(xiě)計(jì)算程序，輸入測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)、高程以及其他有關(guān)數(shù)據(jù)值，然后進(jìn)行斷面測(cè)量。

6、(1) 斷面選定斷面選定分為兩種情況，第一種情況是原始斷面測(cè)量。這種情況是由立尺員按地形轉(zhuǎn)折變化根據(jù)規(guī)范要求選斷面，在施測(cè)的第一個(gè)測(cè)點(diǎn)上插一個(gè)測(cè)釬，再在該斷面線上用試測(cè)法找出第二個(gè)點(diǎn)(即里程樁號(hào)與前一個(gè)相等的點(diǎn))。再插上一個(gè)測(cè)釬，其余點(diǎn)就可按以上兩個(gè)測(cè)釬所連的線上立尺，依次再測(cè)其余斷面。第二種情況是復(fù)測(cè)斷面，這種情況由立尺員按給出的原始斷面樁號(hào)初步估出斷面位置，再用試測(cè)法找到準(zhǔn)確的斷面位置，最好也是按前一種情況插測(cè)釬定斷面，其余點(diǎn)就能很快找準(zhǔn)。(2) 資料整理用快速測(cè)量技術(shù)測(cè)算出的坐標(biāo)值，x值是樁號(hào)值，y值是平距。y值為正值時(shí)，測(cè)點(diǎn)居于基線右側(cè)；y值為零時(shí)，測(cè)點(diǎn)在基線之上；y值為負(fù)值時(shí)，測(cè)點(diǎn)在

7、基線左側(cè)。用計(jì)算機(jī)整理可直接打印斷面成果表和斷面圖并計(jì)算出工程量。如果用手工整理，可把坐標(biāo)值分別記入樁號(hào)和平距欄，把高程記入高程欄目，再按次序計(jì)算工程量，繪制斷面。四、應(yīng)當(dāng)注意的幾個(gè)問(wèn)題1. 地球曲率與折光差的計(jì)算改正不論是用計(jì)算機(jī)計(jì)算還是用全站儀測(cè)算，都應(yīng)注意地球曲率與折光差問(wèn)題，因?yàn)?，工程量快速測(cè)量方法一般視線長(zhǎng)度都較長(zhǎng)。此項(xiàng)改正計(jì)算式為：h=(1-k)/(2R)S其中，k為折光系數(shù)；S為以km為單位的視線長(zhǎng)。2. 后視點(diǎn)及方位角本快速測(cè)量方法是建立在坐標(biāo)變換的基礎(chǔ)之上，所以，不論用哪個(gè)點(diǎn)作后視，都必須對(duì)其進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，否則就會(huì)出錯(cuò)。3. 儀器檢校與儀器精度因?yàn)楸痉椒ㄊ怯脺y(cè)距儀測(cè)距，經(jīng)緯儀測(cè)角，然后進(jìn)行坐標(biāo)和高程計(jì)算。成果的精度主要決定于斜距和豎直角，因此，施測(cè)前要對(duì)儀器進(jìn)行認(rèn)真檢校，并選用相應(yīng)精度儀器施測(cè)。五、應(yīng)用情況本項(xiàng)工程量快速測(cè)量方法