土木工程測(cè)量學(xué)實(shí)踐教學(xué)研究

呂芳禮

(徐州工程學(xué)院土木工程學(xué)院，江蘇徐州 221008)

土木工程《測(cè)量學(xué)》是土木建筑工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本門課程主要講授三個(gè)方面的內(nèi)容:1)測(cè)量學(xué)的研究對(duì)象、測(cè)量的基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)線，測(cè)量工作要遵循的基本原則等測(cè)量學(xué)的基本知識(shí);2)水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀、鋼尺等幾種常用測(cè)量工具的構(gòu)造及使用方法;3)常用測(cè)量工具在工程實(shí)踐中的具體應(yīng)用，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:a.測(cè)繪地形圖;b.專業(yè)施工測(cè)量，即各工程專業(yè)如房屋建筑、道路橋梁、園林專業(yè)、給水排水專業(yè)在施工的過程中需要進(jìn)行的各種測(cè)量工作。學(xué)好本門課程可以對(duì)以后學(xué)習(xí)《建筑施工》課程、《建筑施工管理》課程打下良好的基礎(chǔ)，也是以后進(jìn)行施工放線，施工管理直接用到的知識(shí)。怎樣才能更好地學(xué)習(xí)并掌握好本門課，據(jù)我多年的工程測(cè)量實(shí)踐教學(xué)研究，就是:認(rèn)真領(lǐng)會(huì)工程測(cè)量的實(shí)踐性強(qiáng)，現(xiàn)總結(jié)出以下幾方面的具體實(shí)踐操作。

1 全站儀的使用

全站儀又稱全站型電子速測(cè)儀(Electronic Total Station)，是一種集光、機(jī)、電為一體的技術(shù)測(cè)量設(shè)備，它是在電子經(jīng)緯儀的基礎(chǔ)上增加了電子測(cè)距儀、數(shù)據(jù)處理功能，使得全站儀不僅能夠測(cè)角，而且能夠進(jìn)行測(cè)距、放樣等操作，只需安置一次儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱為全站儀［1］。近年來，全站儀的使用比較普及，而且技術(shù)性能不斷改進(jìn)提高，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn):1)自動(dòng)補(bǔ)償功能，全站儀不像經(jīng)緯儀那樣需要嚴(yán)格居中，全站儀氣泡居中只要不超過補(bǔ)償范圍，在測(cè)量時(shí)由于氣泡不居中產(chǎn)生的誤差可以自動(dòng)消除，這就是自動(dòng)補(bǔ)償功能。2)無棱鏡測(cè)距，這也是全站儀的一項(xiàng)新技術(shù)，全站儀測(cè)距通常情況下需要棱鏡，只有通過棱鏡的反射才能被全站儀接受，這樣全站儀才能測(cè)出光纖來回所用的時(shí)間，根據(jù)光速即可測(cè)出距離。而無棱鏡測(cè)距不需要棱鏡反射光線，即可測(cè)出距離，所以這是一項(xiàng)新功能。3)激光照準(zhǔn)目標(biāo)，通常照準(zhǔn)目標(biāo)，先是通過粗瞄器照準(zhǔn)目標(biāo)，固定照準(zhǔn)部，再旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋通過望遠(yuǎn)鏡精確照準(zhǔn)目標(biāo)，這樣非常麻煩，有時(shí)很難照準(zhǔn)目標(biāo)。全站儀有了激光以后，照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，就好像有一個(gè)無形的直桿指向目標(biāo)，所以照準(zhǔn)目標(biāo)非常方便。

2 經(jīng)緯儀在使用時(shí)，如何精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)

經(jīng)緯儀在使用時(shí)，望遠(yuǎn)鏡精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)比較困難。常用的做法是，當(dāng)儀器整平后，首先利用望遠(yuǎn)鏡上的準(zhǔn)星照門照準(zhǔn)遠(yuǎn)處的目標(biāo)，此時(shí)擰緊水平制螺旋和望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋。再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋和照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋，通過望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的十字絲，用十字絲的豎絲精確切準(zhǔn)目標(biāo)［2］，書上是這樣說，但實(shí)際操作不是那么容易。我的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)是:1)照準(zhǔn)前首先在目標(biāo)處放置一醒目標(biāo)志，通常是插一紅旗。只要望遠(yuǎn)鏡找到紅旗，然后沿著旗桿即可找到目標(biāo);2)瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)不要先通過望遠(yuǎn)鏡，而是通過望遠(yuǎn)鏡上方的瞄準(zhǔn)器瞄準(zhǔn)目標(biāo)，在看瞄準(zhǔn)器時(shí)不是通過瞄準(zhǔn)器中心軸看，而是緊貼瞄準(zhǔn)器的外側(cè)看，眼睛離瞄準(zhǔn)器的距離在一尺左右，千萬注意眼睛不要緊貼瞄準(zhǔn)器;3)當(dāng)用瞄準(zhǔn)器瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)立即鎖死水平制動(dòng)螺旋和上下制動(dòng)螺旋。再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦螺旋，通過望遠(yuǎn)鏡看遠(yuǎn)處的目標(biāo)標(biāo)志是否在望遠(yuǎn)鏡鏡筒內(nèi)，若不在，再調(diào)節(jié)水平微動(dòng)螺旋和上下微動(dòng)螺旋，當(dāng)十字絲的豎絲精確切準(zhǔn)目標(biāo)根部時(shí)，即表明望遠(yuǎn)鏡精確照準(zhǔn)目標(biāo)［3］。

3 水準(zhǔn)儀圓水準(zhǔn)器氣泡居中

水準(zhǔn)儀圓水準(zhǔn)器氣泡居中是儀器粗略整平的標(biāo)志，目的是將儀器豎軸VV置于鉛垂位置，視準(zhǔn)軸CC大致置平。書上的做法是任選兩個(gè)腳螺旋，雙手相向等速轉(zhuǎn)動(dòng)這對(duì)腳螺旋，使氣泡移動(dòng)至這兩個(gè)腳螺旋連線過圓水準(zhǔn)器零點(diǎn)的垂線上。然后再轉(zhuǎn)動(dòng)另一個(gè)腳螺旋，使氣泡位于分劃圈的零點(diǎn)位置。按上述步驟反復(fù)操作，直至儀器轉(zhuǎn)動(dòng)至任一方向氣泡均居中為止［3］。書上這個(gè)做法比較復(fù)雜，不容易操作。實(shí)際上只要靈活掌握“氣泡移動(dòng)方向始終與轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋的左手大拇指移動(dòng)方向一致”這一句話就可以了。如圖1a)所示氣泡位置，只要用左手順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)3號(hào)腳螺旋，氣泡就向大拇指的移動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。再比如圖1b)所示氣泡位置，只要用左手逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1號(hào)腳螺旋或用右手順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)2號(hào)腳螺旋或同時(shí)用左手逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1號(hào)腳螺旋，用右手順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)2號(hào)腳螺旋，則氣泡就按圖示方向左手大拇指的移動(dòng)方向移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到零點(diǎn)下方時(shí)，再用左手順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)3號(hào)腳螺旋，氣泡即可居中。這樣整平非常直觀，也比較方便。

圖1 圓水準(zhǔn)器整平

4 水準(zhǔn)儀管水準(zhǔn)器氣泡居中

水準(zhǔn)儀管水準(zhǔn)器氣泡居中是儀器精確整平的標(biāo)志，目的是將管水準(zhǔn)軸LL置于水平位置，因視準(zhǔn)軸CC與管水準(zhǔn)軸LL平行，即視準(zhǔn)軸CC也處于水平位置。書上的做法是調(diào)節(jié)微傾螺旋，使符合水準(zhǔn)器氣泡兩半弧影像符合成一光滑圓弧，這時(shí)視準(zhǔn)軸在瞄準(zhǔn)方向處于精平位置［4］。需要說明的是符合水準(zhǔn)器不是第三種水準(zhǔn)器，它只是管水準(zhǔn)器的一個(gè)附件，它和管水準(zhǔn)器的作用是一樣的。如果只通過符合水準(zhǔn)器看氣泡兩半弧影像是否符合成一光滑圓弧，這是很難做到的。在我的教學(xué)中比較有經(jīng)驗(yàn)而且是使管水準(zhǔn)器比較快速居中的做法是:調(diào)節(jié)微傾螺旋，先看望遠(yuǎn)鏡側(cè)面的管水準(zhǔn)器氣泡而不是看符合水準(zhǔn)器，等氣泡大概在管水準(zhǔn)器中間時(shí)，再看符合水準(zhǔn)器，這樣能快速使管水準(zhǔn)器氣泡居中。還有一點(diǎn)，管水準(zhǔn)器比較靈敏，在轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋的時(shí)候一定要非常慢。

5 導(dǎo)線測(cè)量時(shí)導(dǎo)線點(diǎn)的選取

依相鄰次序?qū)⒌孛嫔纤x定的點(diǎn)連接成折線形式，測(cè)量各線段的邊長(zhǎng)和轉(zhuǎn)折角，再根據(jù)起始數(shù)據(jù)用坐標(biāo)傳遞的方法確定各導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量工作稱為導(dǎo)線測(cè)量。導(dǎo)線測(cè)量是平面控制的一種，導(dǎo)線點(diǎn)的選取至關(guān)重要，它直接影響導(dǎo)線測(cè)量的繁簡(jiǎn)程度。在選點(diǎn)時(shí)可不一定全部拘泥于課本上的要求，根據(jù)我這幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)選點(diǎn)時(shí)還要注意以下問題:1)在勘測(cè)選點(diǎn)前應(yīng)盡量搜集測(cè)區(qū)的有關(guān)資料，如地形圖、已有控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，從圖上先選出導(dǎo)線點(diǎn)的大概方位;2)在測(cè)量時(shí)從遠(yuǎn)處看應(yīng)能看到點(diǎn)的根部，所以當(dāng)點(diǎn)的周圍有雜草時(shí)應(yīng)清除雜草;3)點(diǎn)位一定不要選在道路中間，盡量遠(yuǎn)離道路，因?yàn)榈缆飞宪嚨膩砘匦旭倢?duì)路面會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這對(duì)測(cè)量精度會(huì)產(chǎn)生很大影響;4)點(diǎn)位選好后要及時(shí)建立標(biāo)志，可在地面上打一木樁，在木樁頂釘一小釘當(dāng)作點(diǎn)位，也可在水泥地面上用紅漆畫一“十”字當(dāng)作點(diǎn)位等幾種措施;5)點(diǎn)位一旦確定，不得隨意改動(dòng)。

以上幾點(diǎn)即是筆者在教學(xué)實(shí)踐過程中得到的一些啟發(fā)。可見，學(xué)習(xí)測(cè)量不能局限于書本，只有認(rèn)真地實(shí)踐，多去實(shí)際操作，才能更好地掌握各種測(cè)量?jī)x器的具體使用方法，真正把握各種具體儀器操作的實(shí)用技巧。

［1］李 楠.工程測(cè)量［M］.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2012.

［2］陳久強(qiáng)，劉文生.土木工程測(cè)量［M］.第2版.北京:北京大學(xué)出版社，2012.

［3］胡伍生，潘慶林.土木工程測(cè)量［M］.南京:東南大學(xué)出版社，2010.

［4］周秋生，郭明建.土木工程測(cè)量［M］.北京:高等教育出版社，2009.