测量实习中常见问题的实用处理方法

王旭华，史晓涛

（大连大学 建筑工程学院，辽宁 大连 116622）

测量实习中常见问题的实用处理方法

王旭华，史晓涛

（大连大学 建筑工程学院，辽宁 大连 116622）

测量实习是工程测量学习的重要实践部分，包括控制测量、碎部测量及建筑物放样等主要环节。由于实际操作会遇到各种在教学中简要提及或忽略提及的问题，导致实习效率低下，甚至无法进行。基于大连大学工程测量实习近年的状况，总结了实习中的常见问题并提出了高效便捷的处理方法，极大地提高了实习的效率，有利于加深实践者的认知水平。

控制测量；碎部测量；放样；常见问题；处理方法

工程测量是一门应用性很强的专业技术基础课，其中测量实习是工程测量学习中一个重要的实践环节。经过多年的不懈努力，我校的测量仪器无论是数量还是质量都得到了长足的进步，测量实习也由传统的基于经纬仪的白纸绘图模式、半数字绘图模式转变为基于全站仪的数字化绘图模式。与传统的白纸绘图模式相比，数字化绘图模式具有外业工作量小、工作效率高的优点，但在碎部测量中出现错误时，则不如白纸绘图可以当场发现，及时改正。新时期的测量实习伴随着技术的进步，会遇到许多新问题[1]。控制测量、碎部测量及建筑物放样各个环节的工作量较大并且环环相扣，很容易出现错误并对后续工作造成影响。针对近年来我校测量实习中的常见问题进行总结，并提出了一些高效便捷的处理方法，能够及时发现错误并有效改正，避免了返工重测情况的出现，极大地提高了实习的效率并加深实践者对测量原理的理解与认识。

1 控制测量常见问题及处理方法

1.1 高差闭合差超限

我校高程控制测量采用等外水准测量。在测量中仪器误差、观测误差、外界条件和记录错误等因素都会对测量结果产生影响,造成水准路线高差闭合差超限,达不到精度要求。

测量实习开始之前首先要对水准仪的水准残余误差，即i角进行检核，在残余误差的允许范围内方可使用。当水准残余误差不为零的时候，且受地形条件约束不能保证前后视距相等时，应该保证全部测站的前后视距相等，同样可以达到消除i角误差的效果[2]。

当某测站前、后视数据因测错或记录错误而颠倒时，将导致高差闭合差严重超限，而测站检核无法发现这类错误，其数值大小约为该站高差计算值的二倍。根据这一特点，可以比较快速准确地发现出错的测站，加以改正。若有两个以上的测站出现类似的错误，则高差闭合差数值约为这些测站高差计算值代数和的二倍

1.2 导线角度闭合差超限

平面控制测量采用导线测量，当某角度测错或记错时，就会导致角度闭合差超限。为了快速找到该角，避免返工重测全部角度，首先要检查接近 180°左右的平角是否将左右角测反。

其次可以利用autoCAD和南方CASS7.0等成图软件根据坐标将已知点展绘出来。对于闭合导线，从起点已知点开始，根据测量的水平角和距离绘出其它导线点，此时用两种方式得到的起始已知点必然不重合。连接不重合的两点，并做该连线的垂直平分线，则垂直平分线指向的点是最可能出现角度错误的导线点。对于附和导线，从起点已知点开始，根据测量的水平角和距离绘出其它导线点和终点已知点，此时用两种方式绘出的终点已知点也必然不重合。连接不重合的两点，并做该连线的垂直平分线，则垂直平分线指向的点是最可能出现角度错误的导线点[3]。

若有两个以上的角度出错时，先算出各导线点的正向计算坐标、反向计算坐标和正、反向算得的坐标差，然后用列出各导线点处通过闭合差中点的垂线方程，将各点的横坐标带入垂线方程求得的纵坐标值同观测值相减，差值最小的点就是角度出错的点位[4]。

1.3 导线全长相对闭合差超限

当某段距离测错或记错时，就会导致导线全长相对闭合差超限。为了快速找到该边，避免返工重测全部边长，首先要检查是否误将斜距记为平距，这是实践者最容易犯的低级错误。在确定不是斜距误做平距导致全长闭合差超限且角度闭合差合格的情况下，可以根据横坐标与纵坐标坐标增量闭合差的比例关系确定出错的边。因为导线全长闭合差是由横、纵坐标的坐标增量闭合差共同决定的，同时是由导线长度和坐标方位角推算得来，所以当时，该方位角对应的边长最有可能出现错误。同理当对应的边长最有可能出错。

其次，可以利用autoCAD和南方CASS7.0等成图软件根据给定的已知点坐标和推算的各点坐标将导线点全部展绘出来，此时用两种方式绘出的终点已知点必然不重合，连接两个终点已知点构成一条直线，则与该直线近似平行的边是最可能出错的测段[3]。由此，可得出更简便的方法，即是根据坐标增量闭合差直接计算不重合终点连线的坐标方位角，并与前面计算的各边方位角比较，数值比较接近的边为最可能出错的测段。

1.4 闭合导线起始坐标方位角计算错误或连接角测错

由于没有有效的检核手段，这两种错误在闭合导线计算过程中无法发现，并将导致后续导线各边坐标方位角、导线点坐标推算错误。采用这些导线点进行碎部测量，也将导致所测量范围的地形图不正确。假设错误的起始坐标方位角或连接角与其准确值之差为 Δβ，则整个后续导线和根据这些导线点测量的地形图将围绕起始已知点或错误连接角顶点错误地旋转一个角度Δβ。

我校校内已知点较多，但部分已知点与周围已知点不通视，使用不便，但这些孤立已知点可以用于检核。在现场条件允许的情况下，可在导线中布置一个已知点，将其推算坐标与给定坐标比较即可及时有效的发现这类错误，之后可重新计算正确的坐标，或者采取与2.2类似的方法用CASS7.0数字图软件改正得到正确的坐标。

1.5 已知点之间不通视

由于各种原因，在建筑物密集地区进行导线控制测量，有时会存在如图1所示两个已知点A、B互不通视的情况。通常的解决方法是采用从远处已知点引测的方式，工作量较大。比较可取的方法是选取一个与A、B都通视的加密点C，并测量角A、B、C，其它导线点正常测量，则各点坐标推算如下：

计算角度闭合差并改正；

假定某边的坐标方位角值和某点的坐标值；

计算各边的假定坐标方位角；

计算各点的假定改正后坐标；

根据已知点A、B的假定改正后坐标计算A、B间的假定坐标方位角

按1.2类似的方法用CASS7.0数字图软件改正得到正确的坐标。

图1 加密点布置示意图

当然，也可以在最后一步按式（1）用 Excel将各点的假定坐标转换为正确的坐标，只是较为麻烦。

2 碎部测量常见问题及处理方法

2.1 碎部测量时仪高、镜高输错

在全站仪数字图测绘中，时常出现仪高、镜高输入错误的情况，根据三角高程测量原理，这类错误将使所测碎部点高程与正确值相差一个常数，解决问题的关键在于找到这个常数。

如果在每个测站的碎部测量时都测量一个已知点，则该已知点的测量高程和已知高程之差即为该常数。与此类似，也可通过测量上一测站某碎部点的高程达到相同的效果。如果没有进行上述工作，则需到现场重新测量某碎部点的正确高程，并与之前测错的该点高程比较得到常数。

得到常数后即可对所有测错的碎部点高程进行改正。一种方式是通过Excel表格进行改正，但需要将高程数据导入 Excel表格，改正后再转换为.DAT文件。还有一种比较方便的方法是利用 CASS7.0数字绘图软件进行批量修改。具体操作如下：

点击菜单栏“数据（D）”，选取“批量修改坐标数据”；

输入“原始数据文件名”和“更改后数据文件名”；

在改正值高程栏输入改正常数，按“确定”完成所有高程的修改。

注意：（1）要将每个测站需要批量修改的数据单独保存，以免修改错误；（2）通过类似操作，还可以批量进行X、Y坐标互换、X、Y坐标常数改正等操作。

2.2 碎部测量时测站点坐标与后视点坐标输入错误

只要测站点坐标输入错误，碎部点坐标就会发生整体平移；只要测站点或者后视点坐标输入错误，碎部点坐标就会发生整体旋转。在图2中，设正确的测站、后视及某碎部点坐标分别为XA、YA、XB、YB、XP、YP，输入错误的测站、后视及相应测错的碎部点坐标分别为 xa、ya、xb、yb、xp、yp，则由 xp、yp转换为XP、YP的公式为：

图2 正确坐标与输入错误坐标关系图

可以通过Excel表格利用上式对所有碎部点进行改正，但同样需要将数据导入Excel表格，改正后再转换为.DAT文件。

另一种比较方便的方法是利用 CASS7.0数字图软件进行批量修改。具体操作如下：

点击菜单栏“地物编辑（A）”，选取“测站改正”；

选取测图比例尺；

按提示指定纠正前第一点a和第二点方向b；

按提示指定纠正后第一点A和第二点方向B；

选取拟纠正的图形对象；

输入纠正前数据文件名；

输入纠正后数据文件名；

则选取的图形对象得到了纠正，且将改正后的坐标保存在纠正后数据文件里。

以上改正也可以通过点击菜单栏“地物编辑（A）”，选取“坐标转换”来完成，过程类似，不同之处在于坐标转换必须先计算转换参数，不如测站改正简单。

3 放样的常见问题及处理方法

放样工作的测距过程中，经常会出现往测与返测的距离相对误差很大，远远超出误差允许范围的情况。除了视准轴误差、横轴误差、竖轴误差、照准部偏心误差和对中误差这些常规误差的影响之外，本文重点考虑了以下两点因素影响。

3.1 对中杆偏心误差的处理

由于对中杆在搬运过程中难免磕碰，造成圆水准器的中心轴与杆的中心轴不平行，导致测距与测角的严重误差。因此，在放样开始之前首先要对对中杆进行严格的校验，保证对中杆上的圆水准气泡居中时，对中杆竖直。校验可以采用两方向垂直相交法和单方向十字交叉法[5]等方法。

以垂直相交法为例，如图3所示，将全站仪安置在O点，确定OA、OB两个呈90o夹角的方向，在O点安置三脚对中杆，从A方向用全站仪观测对中杆，保持照准部水平不动，仅仅上仰望远镜使水平丝平分棱镜，指挥对中杆仅伸缩BO方向上的支脚，使望远镜竖丝正好平分棱镜，这时对中杆在 AO 方向竖直。同样道理，可以使杆在BO方向垂直。这时调整圆水准气泡居中即可。

图3 两方向垂直相交法

3.2 全站仪竖盘指标差的影响

全站仪的竖盘指标差在放样场地不平整的情况下会对测距值产生较大误差，严重影响放样结果。为了简化分析竖盘指标差对测距的影响，假设往返测距都使用盘左观测，且往返测量的竖直角相等，数值为

因此，往测和返测都受竖盘指标差影响且造成误差累积，最终可能导致距离相对误差超限。由于篇幅所限，不在此赘述竖直角与竖盘指标差的具体数值对测距超差的影响。

4 总结

（1）高差闭合差超限可以通过比较超限数值与各站高差计算值的大小确定某站出错。导线角度闭合差超限可以用 CASS7.0展点，通过做展出与实际已知点连线的垂线找到测角有误的位置。导线全长闭合差超限可以通过的比值与各边方位角正切值比较确定测距有误的边，也可以寻找展出与实际已知点连线平行的边确定出错边。提出了控制测量超差原因探寻的新方法，避免返工重测的不便。可以通过设置加密点解决已知点之间不通视，充分利用校园内的已知点。

（2）利用式（1）的坐标转换公式可以更正碎部测量时测站点坐标与后视点坐标输入错误，也可以利用CASS7.0的“地物编辑”中“测站改正”更改。

（3）通过垂直相交法和单向十字交叉法可以校正对中杆偏心误差。竖盘指标差在放样场地不平整的情况下会对测距产生严重影响，因此需要严格检验全站仪的竖盘指标差。

[1]严伯铎. 中国工程测量技术的发展与展望[J]. 地矿测绘,2005, 21(4)∶ 39-42.

[2]覃辉, 伍鑫. 土木工程测量∶ 第4版[M]. 上海同济大学出版社, 2013∶ 34-35.

[3]王旭华. 查找导线测量错误方法的进一步探讨[J]. 大连大学学报, 2002, 23(6)∶ 68-72.

[4]张金生. 确定导线测量外业错误位置的内业验算法[J]. 工程勘察, 1984, (5)∶ 68-70.

[5]郑平元, 等. 测量对中杆检校的实用方法探讨[J]. 城市勘测, 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

王旭华（1963-），男，博士，教授，研究方向：工程测量教学和边坡观测及分析；史晓涛（1995-），男，本科在读生。