王旭華，史曉濤

（大連大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 大連 116622）

測(cè)量實(shí)習(xí)中常見(jiàn)問(wèn)題的實(shí)用處理方法

王旭華，史曉濤

（大連大學(xué) 建筑工程學(xué)院，遼寧 大連 116622）

測(cè)量實(shí)習(xí)是工程測(cè)量學(xué)習(xí)的重要實(shí)踐部分，包括控制測(cè)量、碎部測(cè)量及建筑物放樣等主要環(huán)節(jié)。由于實(shí)際操作會(huì)遇到各種在教學(xué)中簡(jiǎn)要提及或忽略提及的問(wèn)題，導(dǎo)致實(shí)習(xí)效率低下，甚至無(wú)法進(jìn)行?；诖筮B大學(xué)工程測(cè)量實(shí)習(xí)近年的狀況，總結(jié)了實(shí)習(xí)中的常見(jiàn)問(wèn)題并提出了高效便捷的處理方法，極大地提高了實(shí)習(xí)的效率，有利于加深實(shí)踐者的認(rèn)知水平。

控制測(cè)量；碎部測(cè)量；放樣；常見(jiàn)問(wèn)題；處理方法

工程測(cè)量是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，其中測(cè)量實(shí)習(xí)是工程測(cè)量學(xué)習(xí)中一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，我校的測(cè)量?jī)x器無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量都得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，測(cè)量實(shí)習(xí)也由傳統(tǒng)的基于經(jīng)緯儀的白紙繪圖模式、半數(shù)字繪圖模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛谌緝x的數(shù)字化繪圖模式。與傳統(tǒng)的白紙繪圖模式相比，數(shù)字化繪圖模式具有外業(yè)工作量小、工作效率高的優(yōu)點(diǎn)，但在碎部測(cè)量中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，則不如白紙繪圖可以當(dāng)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)改正。新時(shí)期的測(cè)量實(shí)習(xí)伴隨著技術(shù)的進(jìn)步，會(huì)遇到許多新問(wèn)題[1]?？刂茰y(cè)量、碎部測(cè)量及建筑物放樣各個(gè)環(huán)節(jié)的工作量較大并且環(huán)環(huán)相扣，很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤并對(duì)后續(xù)工作造成影響。針對(duì)近年來(lái)我校測(cè)量實(shí)習(xí)中的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，并提出了一些高效便捷的處理方法，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并有效改正，避免了返工重測(cè)情況的出現(xiàn)，極大地提高了實(shí)習(xí)的效率并加深實(shí)踐者對(duì)測(cè)量原理的理解與認(rèn)識(shí)。

1 控制測(cè)量常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

1.1 高差閉合差超限

我校高程控制測(cè)量采用等外水準(zhǔn)測(cè)量。在測(cè)量中儀器誤差、觀測(cè)誤差、外界條件和記錄錯(cuò)誤等因素都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響,造成水準(zhǔn)路線(xiàn)高差閉合差超限,達(dá)不到精度要求。

測(cè)量實(shí)習(xí)開(kāi)始之前首先要對(duì)水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)殘余誤差，即i角進(jìn)行檢核，在殘余誤差的允許范圍內(nèi)方可使用。當(dāng)水準(zhǔn)殘余誤差不為零的時(shí)候，且受地形條件約束不能保證前后視距相等時(shí)，應(yīng)該保證全部測(cè)站的前后視距相等，同樣可以達(dá)到消除i角誤差的效果[2]。

當(dāng)某測(cè)站前、后視數(shù)據(jù)因測(cè)錯(cuò)或記錄錯(cuò)誤而顛倒時(shí)，將導(dǎo)致高差閉合差嚴(yán)重超限，而測(cè)站檢核無(wú)法發(fā)現(xiàn)這類(lèi)錯(cuò)誤，其數(shù)值大小約為該站高差計(jì)算值的二倍。根據(jù)這一特點(diǎn)，可以比較快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)的測(cè)站，加以改正。若有兩個(gè)以上的測(cè)站出現(xiàn)類(lèi)似的錯(cuò)誤，則高差閉合差數(shù)值約為這些測(cè)站高差計(jì)算值代數(shù)和的二倍

1.2 導(dǎo)線(xiàn)角度閉合差超限

平面控制測(cè)量采用導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量，當(dāng)某角度測(cè)錯(cuò)或記錯(cuò)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致角度閉合差超限。為了快速找到該角，避免返工重測(cè)全部角度，首先要檢查接近 180°左右的平角是否將左右角測(cè)反。

其次可以利用autoCAD和南方CASS7.0等成圖軟件根據(jù)坐標(biāo)將已知點(diǎn)展繪出來(lái)。對(duì)于閉合導(dǎo)線(xiàn)，從起點(diǎn)已知點(diǎn)開(kāi)始，根據(jù)測(cè)量的水平角和距離繪出其它導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)，此時(shí)用兩種方式得到的起始已知點(diǎn)必然不重合。連接不重合的兩點(diǎn)，并做該連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)，則垂直平分線(xiàn)指向的點(diǎn)是最可能出現(xiàn)角度錯(cuò)誤的導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)。對(duì)于附和導(dǎo)線(xiàn)，從起點(diǎn)已知點(diǎn)開(kāi)始，根據(jù)測(cè)量的水平角和距離繪出其它導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)和終點(diǎn)已知點(diǎn)，此時(shí)用兩種方式繪出的終點(diǎn)已知點(diǎn)也必然不重合。連接不重合的兩點(diǎn)，并做該連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)，則垂直平分線(xiàn)指向的點(diǎn)是最可能出現(xiàn)角度錯(cuò)誤的導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)[3]。

若有兩個(gè)以上的角度出錯(cuò)時(shí)，先算出各導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)的正向計(jì)算坐標(biāo)、反向計(jì)算坐標(biāo)和正、反向算得的坐標(biāo)差，然后用列出各導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)處通過(guò)閉合差中點(diǎn)的垂線(xiàn)方程，將各點(diǎn)的橫坐標(biāo)帶入垂線(xiàn)方程求得的縱坐標(biāo)值同觀測(cè)值相減，差值最小的點(diǎn)就是角度出錯(cuò)的點(diǎn)位[4]。

1.3 導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)相對(duì)閉合差超限

當(dāng)某段距離測(cè)錯(cuò)或記錯(cuò)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)相對(duì)閉合差超限。為了快速找到該邊，避免返工重測(cè)全部邊長(zhǎng)，首先要檢查是否誤將斜距記為平距，這是實(shí)踐者最容易犯的低級(jí)錯(cuò)誤。在確定不是斜距誤做平距導(dǎo)致全長(zhǎng)閉合差超限且角度閉合差合格的情況下，可以根據(jù)橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)坐標(biāo)增量閉合差的比例關(guān)系確定出錯(cuò)的邊。因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)閉合差是由橫、縱坐標(biāo)的坐標(biāo)增量閉合差共同決定的，同時(shí)是由導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度和坐標(biāo)方位角推算得來(lái)，所以當(dāng)時(shí)，該方位角對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng)最有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。同理當(dāng)對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng)最有可能出錯(cuò)。

其次，可以利用autoCAD和南方CASS7.0等成圖軟件根據(jù)給定的已知點(diǎn)坐標(biāo)和推算的各點(diǎn)坐標(biāo)將導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)全部展繪出來(lái)，此時(shí)用兩種方式繪出的終點(diǎn)已知點(diǎn)必然不重合，連接兩個(gè)終點(diǎn)已知點(diǎn)構(gòu)成一條直線(xiàn)，則與該直線(xiàn)近似平行的邊是最可能出錯(cuò)的測(cè)段[3]。由此，可得出更簡(jiǎn)便的方法，即是根據(jù)坐標(biāo)增量閉合差直接計(jì)算不重合終點(diǎn)連線(xiàn)的坐標(biāo)方位角，并與前面計(jì)算的各邊方位角比較，數(shù)值比較接近的邊為最可能出錯(cuò)的測(cè)段。

1.4 閉合導(dǎo)線(xiàn)起始坐標(biāo)方位角計(jì)算錯(cuò)誤或連接角測(cè)錯(cuò)

由于沒(méi)有有效的檢核手段，這兩種錯(cuò)誤在閉合導(dǎo)線(xiàn)計(jì)算過(guò)程中無(wú)法發(fā)現(xiàn)，并將導(dǎo)致后續(xù)導(dǎo)線(xiàn)各邊坐標(biāo)方位角、導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)坐標(biāo)推算錯(cuò)誤。采用這些導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)進(jìn)行碎部測(cè)量，也將導(dǎo)致所測(cè)量范圍的地形圖不正確。假設(shè)錯(cuò)誤的起始坐標(biāo)方位角或連接角與其準(zhǔn)確值之差為 Δβ，則整個(gè)后續(xù)導(dǎo)線(xiàn)和根據(jù)這些導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)測(cè)量的地形圖將圍繞起始已知點(diǎn)或錯(cuò)誤連接角頂點(diǎn)錯(cuò)誤地旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度Δβ。

我校校內(nèi)已知點(diǎn)較多，但部分已知點(diǎn)與周?chē)阎c(diǎn)不通視，使用不便，但這些孤立已知點(diǎn)可以用于檢核。在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，可在導(dǎo)線(xiàn)中布置一個(gè)已知點(diǎn)，將其推算坐標(biāo)與給定坐標(biāo)比較即可及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)這類(lèi)錯(cuò)誤，之后可重新計(jì)算正確的坐標(biāo)，或者采取與2.2類(lèi)似的方法用CASS7.0數(shù)字圖軟件改正得到正確的坐標(biāo)。

1.5 已知點(diǎn)之間不通視

由于各種原因，在建筑物密集地區(qū)進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)控制測(cè)量，有時(shí)會(huì)存在如圖1所示兩個(gè)已知點(diǎn)A、B互不通視的情況。通常的解決方法是采用從遠(yuǎn)處已知點(diǎn)引測(cè)的方式，工作量較大。比較可取的方法是選取一個(gè)與A、B都通視的加密點(diǎn)C，并測(cè)量角A、B、C，其它導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)正常測(cè)量，則各點(diǎn)坐標(biāo)推算如下：

計(jì)算角度閉合差并改正；

假定某邊的坐標(biāo)方位角值和某點(diǎn)的坐標(biāo)值；

計(jì)算各邊的假定坐標(biāo)方位角；

計(jì)算各點(diǎn)的假定改正后坐標(biāo)；

根據(jù)已知點(diǎn)A、B的假定改正后坐標(biāo)計(jì)算A、B間的假定坐標(biāo)方位角

按1.2類(lèi)似的方法用CASS7.0數(shù)字圖軟件改正得到正確的坐標(biāo)。

圖1 加密點(diǎn)布置示意圖

當(dāng)然，也可以在最后一步按式（1）用 Excel將各點(diǎn)的假定坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為正確的坐標(biāo)，只是較為麻煩。

2 碎部測(cè)量常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

2.1 碎部測(cè)量時(shí)儀高、鏡高輸錯(cuò)

在全站儀數(shù)字圖測(cè)繪中，時(shí)常出現(xiàn)儀高、鏡高輸入錯(cuò)誤的情況，根據(jù)三角高程測(cè)量原理，這類(lèi)錯(cuò)誤將使所測(cè)碎部點(diǎn)高程與正確值相差一個(gè)常數(shù)，解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于找到這個(gè)常數(shù)。

如果在每個(gè)測(cè)站的碎部測(cè)量時(shí)都測(cè)量一個(gè)已知點(diǎn)，則該已知點(diǎn)的測(cè)量高程和已知高程之差即為該常數(shù)。與此類(lèi)似，也可通過(guò)測(cè)量上一測(cè)站某碎部點(diǎn)的高程達(dá)到相同的效果。如果沒(méi)有進(jìn)行上述工作，則需到現(xiàn)場(chǎng)重新測(cè)量某碎部點(diǎn)的正確高程，并與之前測(cè)錯(cuò)的該點(diǎn)高程比較得到常數(shù)。

得到常數(shù)后即可對(duì)所有測(cè)錯(cuò)的碎部點(diǎn)高程進(jìn)行改正。一種方式是通過(guò)Excel表格進(jìn)行改正，但需要將高程數(shù)據(jù)導(dǎo)入 Excel表格，改正后再轉(zhuǎn)換為.DAT文件。還有一種比較方便的方法是利用 CASS7.0數(shù)字繪圖軟件進(jìn)行批量修改。具體操作如下：

點(diǎn)擊菜單欄“數(shù)據(jù)（D）”，選取“批量修改坐標(biāo)數(shù)據(jù)”；

輸入“原始數(shù)據(jù)文件名”和“更改后數(shù)據(jù)文件名”；

在改正值高程欄輸入改正常數(shù)，按“確定”完成所有高程的修改。

注意：（1）要將每個(gè)測(cè)站需要批量修改的數(shù)據(jù)單獨(dú)保存，以免修改錯(cuò)誤；（2）通過(guò)類(lèi)似操作，還可以批量進(jìn)行X、Y坐標(biāo)互換、X、Y坐標(biāo)常數(shù)改正等操作。

2.2 碎部測(cè)量時(shí)測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)與后視點(diǎn)坐標(biāo)輸入錯(cuò)誤

只要測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)輸入錯(cuò)誤，碎部點(diǎn)坐標(biāo)就會(huì)發(fā)生整體平移；只要測(cè)站點(diǎn)或者后視點(diǎn)坐標(biāo)輸入錯(cuò)誤，碎部點(diǎn)坐標(biāo)就會(huì)發(fā)生整體旋轉(zhuǎn)。在圖2中，設(shè)正確的測(cè)站、后視及某碎部點(diǎn)坐標(biāo)分別為XA、YA、XB、YB、XP、YP，輸入錯(cuò)誤的測(cè)站、后視及相應(yīng)測(cè)錯(cuò)的碎部點(diǎn)坐標(biāo)分別為 xa、ya、xb、yb、xp、yp，則由 xp、yp轉(zhuǎn)換為XP、YP的公式為：

圖2 正確坐標(biāo)與輸入錯(cuò)誤坐標(biāo)關(guān)系圖

可以通過(guò)Excel表格利用上式對(duì)所有碎部點(diǎn)進(jìn)行改正，但同樣需要將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel表格，改正后再轉(zhuǎn)換為.DAT文件。

另一種比較方便的方法是利用 CASS7.0數(shù)字圖軟件進(jìn)行批量修改。具體操作如下：

點(diǎn)擊菜單欄“地物編輯（A）”，選取“測(cè)站改正”；

選取測(cè)圖比例尺；

按提示指定糾正前第一點(diǎn)a和第二點(diǎn)方向b；

按提示指定糾正后第一點(diǎn)A和第二點(diǎn)方向B；

選取擬糾正的圖形對(duì)象；

輸入糾正前數(shù)據(jù)文件名；

輸入糾正后數(shù)據(jù)文件名；

則選取的圖形對(duì)象得到了糾正，且將改正后的坐標(biāo)保存在糾正后數(shù)據(jù)文件里。

以上改正也可以通過(guò)點(diǎn)擊菜單欄“地物編輯（A）”，選取“坐標(biāo)轉(zhuǎn)換”來(lái)完成，過(guò)程類(lèi)似，不同之處在于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換必須先計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)，不如測(cè)站改正簡(jiǎn)單。

3 放樣的常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法

放樣工作的測(cè)距過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)往測(cè)與返測(cè)的距離相對(duì)誤差很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出誤差允許范圍的情況。除了視準(zhǔn)軸誤差、橫軸誤差、豎軸誤差、照準(zhǔn)部偏心誤差和對(duì)中誤差這些常規(guī)誤差的影響之外，本文重點(diǎn)考慮了以下兩點(diǎn)因素影響。

3.1 對(duì)中桿偏心誤差的處理

由于對(duì)中桿在搬運(yùn)過(guò)程中難免磕碰，造成圓水準(zhǔn)器的中心軸與桿的中心軸不平行，導(dǎo)致測(cè)距與測(cè)角的嚴(yán)重誤差。因此，在放樣開(kāi)始之前首先要對(duì)對(duì)中桿進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn)，保證對(duì)中桿上的圓水準(zhǔn)氣泡居中時(shí)，對(duì)中桿豎直。校驗(yàn)可以采用兩方向垂直相交法和單方向十字交叉法[5]等方法。

以垂直相交法為例，如圖3所示，將全站儀安置在O點(diǎn)，確定OA、OB兩個(gè)呈90o夾角的方向，在O點(diǎn)安置三腳對(duì)中桿，從A方向用全站儀觀測(cè)對(duì)中桿，保持照準(zhǔn)部水平不動(dòng)，僅僅上仰望遠(yuǎn)鏡使水平絲平分棱鏡，指揮對(duì)中桿僅伸縮BO方向上的支腳，使望遠(yuǎn)鏡豎絲正好平分棱鏡，這時(shí)對(duì)中桿在 AO 方向豎直。同樣道理，可以使桿在BO方向垂直。這時(shí)調(diào)整圓水準(zhǔn)氣泡居中即可。

圖3 兩方向垂直相交法

3.2 全站儀豎盤(pán)指標(biāo)差的影響

全站儀的豎盤(pán)指標(biāo)差在放樣場(chǎng)地不平整的情況下會(huì)對(duì)測(cè)距值產(chǎn)生較大誤差，嚴(yán)重影響放樣結(jié)果。為了簡(jiǎn)化分析豎盤(pán)指標(biāo)差對(duì)測(cè)距的影響，假設(shè)往返測(cè)距都使用盤(pán)左觀測(cè)，且往返測(cè)量的豎直角相等，數(shù)值為

因此，往測(cè)和返測(cè)都受豎盤(pán)指標(biāo)差影響且造成誤差累積，最終可能導(dǎo)致距離相對(duì)誤差超限。由于篇幅所限，不在此贅述豎直角與豎盤(pán)指標(biāo)差的具體數(shù)值對(duì)測(cè)距超差的影響。

4 總結(jié)

（1）高差閉合差超限可以通過(guò)比較超限數(shù)值與各站高差計(jì)算值的大小確定某站出錯(cuò)。導(dǎo)線(xiàn)角度閉合差超限可以用 CASS7.0展點(diǎn)，通過(guò)做展出與實(shí)際已知點(diǎn)連線(xiàn)的垂線(xiàn)找到測(cè)角有誤的位置。導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)閉合差超限可以通過(guò)的比值與各邊方位角正切值比較確定測(cè)距有誤的邊，也可以尋找展出與實(shí)際已知點(diǎn)連線(xiàn)平行的邊確定出錯(cuò)邊。提出了控制測(cè)量超差原因探尋的新方法，避免返工重測(cè)的不便?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置加密點(diǎn)解決已知點(diǎn)之間不通視，充分利用校園內(nèi)的已知點(diǎn)。

（2）利用式（1）的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式可以更正碎部測(cè)量時(shí)測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)與后視點(diǎn)坐標(biāo)輸入錯(cuò)誤，也可以利用CASS7.0的“地物編輯”中“測(cè)站改正”更改。

（3）通過(guò)垂直相交法和單向十字交叉法可以校正對(duì)中桿偏心誤差。豎盤(pán)指標(biāo)差在放樣場(chǎng)地不平整的情況下會(huì)對(duì)測(cè)距產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此需要嚴(yán)格檢驗(yàn)全站儀的豎盤(pán)指標(biāo)差。

[1]嚴(yán)伯鐸. 中國(guó)工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與展望[J]. 地礦測(cè)繪,2005, 21(4)∶ 39-42.

[2]覃輝, 伍鑫. 土木工程測(cè)量∶ 第4版[M]. 上海同濟(jì)大學(xué)出版社, 2013∶ 34-35.

[3]王旭華. 查找導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤方法的進(jìn)一步探討[J]. 大連大學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 23(6)∶ 68-72.

[4]張金生. 確定導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量外業(yè)錯(cuò)誤位置的內(nèi)業(yè)驗(yàn)算法[J]. 工程勘察, 1984, (5)∶ 68-70.

[5]鄭平元, 等. 測(cè)量對(duì)中桿檢校的實(shí)用方法探討[J]. 城市勘測(cè), 2011(4)∶ 147-148.

Solutions to Common Problems in Surveying Practice

WANG Xu-hua, SHI Xiao-tao
(College of Civil and Architectural Engineering, Dalian University, Dalian 116622, China)

∶The surveying practice plays an important role in civil engineering survey including key links such as control survey, detailed topography survey, layout survey and so on. In actual practice, various problems may occure as mentioned or may be ignored, causing the inefficient even incorrect survey practice. Based on the statistics of recent development of civil engineering survey practice in Dalian University, common problems are summarized, and convenient and efficient solutions are proposed to raise efficiency and to profit the engineers on the cognitive levels.

∶control survey; detailed topography survey; layout survey; common problems; solutions

TD173.2

A

1008-2395(2015)06-0051-04

2015-10-14

王旭華（1963-），男，博士，教授，研究方向：工程測(cè)量教學(xué)和邊坡觀測(cè)及分析；史曉濤（1995-），男，本科在讀生。