全站仪在园林施工放线中的应用

张丽景+魏衍仁

摘 要：本文论述了传统的施工放线引起的园林施工结果与园林设计之间存在的偏差现象及其原因，提出利用全站仪结合计算机辅助设计（Autocad）进行园林施工精确放线的方法。

关键词：园林设计；园林施工；放线；放样；全站仪

一、传统的园林施工放线方式

传统的园林施工放线多以方格网（现在仍在施工现场广为采用）和平板仪联合经纬仪或皮尺（以下简称平板仪联合法）方式进行，在放线过程中，同时再参考图纸上的现有地物进行放线。

1.方格网放线法。在图纸上以一定的尺寸画好方格网，然后在实地依相应的比例划出实地方格（通常为10m×10m），再参照现有的地物进行放线。

方格网法放线本身就不是一种严谨、精确的方法，而是一种粗略的估算法，它的运用一方面受到地域地形条件的限制，另一方面又与放线的实施人的判断力有很大的关系，因此结果存在着一定差异。当地形较为复杂或施工地域较大时，这种方法只能作为参考，更多地要依靠现有地物进行放线。对于地域范围大，又缺少地物时，这种方法就难以进行正常工作，即便是能将线放出来，其结果也是偏差很大。

但方格网对放线设备没有更多的要求，在缺乏相应设备的条件下，能完成小范围的园林施工放线工作。由于它是估算型放线，所以这种方法只能作为一种参考放线方法，不能成为真正意义上的施工放线。

2.平板仪联合法。平板仪联合法比单纯用方格网法进行放线，在理论上更为精确。平板仪联合法的用法在于，用平板仪定出目标点的方向，用测量工具在这个方向上定出距离，从而确定这个目标点的位置。这种方式对于平面园林的布局放线有一定的优势。但平板仪联合法放线也会受到很多条件的限制：因为平板仪放线时，要把设计图纸展在平板上，所以对其影响首先是天气条件，刮大风可能影响平板仪的稳定，下雨则会淋坏图纸从而不能正常开展工作；其次是受地形限制较大，由于平板仪自身的结构，在地形塑造过程中或者原始地形复杂的地块则不能正常展开工作；又如在放线过程中，由于操作者必须与平板仪上的图纸接触，可能会引起定向的移位，從而带来方向上的偏差。当图面上的目标点太多时，需要多次换站点，所以其工作效率较低。

3.不论是方格网法还是平板仪联合法，它们在地形塑造的放线过程中从理论上就存在误差。因为这两种方式都是平面数据处理系统，不具备立体数据处理能力。

从图纸上测到的图上距离都是这些点在水平面上投影的距离，通过比例尺换算OA，OB，OC得到的实际距离其实是地形断面图中水准面上的的OA， OB， OC等距离，并不是空间中OA，OB，OC的距离，即 OA≠OA， OB≠OB， OC≠OC，但在放线过程中则认为成：OA=OA， OB=OB， OC=OC，所以从这个层次上讲，这两种方式放线的结果与实际都是有偏差的。此外，这两种方法在进行地形塑造时，都需要再配合水准仪等仪器，才能进行高程控制。这样更增加了偏差的可能性。

总之，方格网法和平板仪联合法放线都不能精确地进行园林施工放线。那么，如何才能做到园林施工的精确放线呢？

科学技术的发展，特别是GPS和全站仪技术及计算机辅助制图（Autocad）的发展，使园林施工精确放线成为可能。GPS系统较为昂贵，目前园林施工实践中较少使用，而全站仪不仅相对便宜且能够解决这些问题，下面就全站仪（拓普康GTS-311）进行园林施工精确放线作一介绍。

二、全站仪（拓普康GTS-311）在园林施工精确放线中的应用

1.全站仪简介。全站仪是全站型电子速测仪的简称，又被称为“电子全站仪”，是指由电子经纬仪、光电测距仪和电子记录器组成的，可实现自动测角、自动测距、自动计算和自动记录的一种多功能高效率的地面测量仪器。电子全站仪进行空间数据采集与更新，实现测绘的数字化。

拓普康（GTS-311）相关参数：测角精度：±2”/5”，绝对法测角，无须过零检验；测距精度：±（2mm+2×10-6·D）；测程：3km/一块棱镜；高速测量：精测1.2s，粗测0.7s，跟踪0.45s；可存贮8000个观测点或16000个坐标点；装有双轴补偿器，可提供电子气泡用于整平，并可自动改正由于整平误差对水平角和竖直角观测的影响。

2.全站仪的优势

（1）数据处理的快速与准确性。全站仪自身带有数据处理系统，可以快速而准确地对空间数据进行处理，计算出放样点的方位角与该点到测站点的距离。我们可以在Autocad中方便地查出OA、OB、OC等各点的X、Y坐标，同时也可以查出相应点的设计高程（Z坐标值），只要把这些数据从电脑中通过数据线传输到全站仪中（一次最多可输入16000个点的坐标值），全站仪便能快速而准确地计算出O、A、B、C等的实际距离（而不是OA、OB、OC等的值）及相应的A、B、C等点的方位角。由于测距和测角的精度很高，所以完全可以做到精确定点放线。

（2）定方位角的快捷性。全站仪能根据输入点的坐标值计算出放样点的方位角，并能显示目前镜头方向与计算方位角的差值，只要将这个差值调为0，就定下了要放样点的方向，然后就可进行测距定位。

（3）测距的自动与快速性。全站仪能够自动读出距离数值，只要将棱镜对准全站仪的镜头，全站仪便可很快读出实测的距离，同时比较它自动计算出的理论上的数据，并在屏幕上显示出两者的差值，从而可以判断棱镜应向哪个方向再移动多少距离。到显示的距离差值为0时，表明那时棱镜所在的位置就是要放样点的实际位置。

（4）定完一个点后，可按“下一个（next）”键调出下一个要放样的点，重复②～③步骤，便可依次放出其它各点。

（5）由于全站仪体积小重量轻（只有4.9kg）且灵活方便，较少受到地形限制（除非全站仪无法看到棱镜），且不易受处界因素的影响（只要三角架扎稳，一般不会引起仪器的偏移），只要合理保护全站仪，即使在复杂的自然条件下也可以照常工作。

（6）由于所有的计算是由全站仪自动完成，所以放线过程中不会受到参与者个人的主观影响。

3.全站仪（拓普康GTS-311）在园林施工放线中应用实例。郑州市黄河花园口景区位于黄河南大堤南侧，沿黄河大堤呈东西向带状格局。其东西向长近2000米，南北宽150～220米不等。施工区域呈现不规则的S形，现有地物只有小型山体。

在运用全站仪进行放线前，我们作了一些必要的准备工作，首先是对种植设计施工图纸上的树木按就近同类的原则进行编号，比如把位置相近的几棵银杏编号为1，把旁边的几棵白腊编号为2等，同类树木由于位置不同可以有不同的编号（主要以位置作为编号的参考依据），再在这个编号下分别标出这些个体的代号，比如：1.1，1.2，1.3……；2.1，2.2，2.3，2.4……再从Autocad中命令“List”查出每一个编号的树木群体中个体的X、Y、Z值，最后找到现有地物在图纸上的对应点的坐标值（至少有两个这样的点位），后再编号，最终将这些数据通过格式转换工具转换成全站仪（拓普康GTS-311）能识别的格式，用数据线将这些数据输入全站仪中。

从实践中，我们感到全站仪能够实现园林施工的精确放线，提高工作效率，用全站仪进行园林施工放线能最大限度地减小园林施工的结果与园林设计的偏差。

参考文献：

[1]吴机际.园林工程制图.华南理工大学出版社.

[2]张琰.拓普康全站仪新产品简介.测绘通报，2002：92-93.

[3]胡晋山等.应用AutoCad图形接口生成数字地形图.测绘通报，2002（11）：57-59.

[4]郭宗河.全站仪两点参考线测量与放样及其在工程中的应用.测绘通报， 2004（8）：62-63.