装配式装修工程全方位坐标体系创建方法

张晟熙，彭 攀

(湖南建工集团 装饰工程有限公司，长沙 410002)

装配式装修工程中的部品设计、加工与装配对设计图纸与施工现场关键尺寸有全面精准要求，装修的尺度关系、各专业与装修的关系、末端的定位等都需要提前汇集在装修施工前再深化在设计图纸上，并通过有效途径落实到建筑实体中﹒装配式部品构件等需要精准地在施工现场组合装配，这个过程需要一种精确的具有坐标定位的全方位体系进行把控，即：将装修楼层平面坐标化；把装饰面完成线关键点进行坐标转换；把装修的天花板、墙板、地板、门窗、橱柜和设备末端面板等调入坐标系中，创建全方位坐标体系；统筹装修专业内部以及与其他专业之间的关系﹒

目前，坐标体系在道路、桥梁、水利、建筑结构等领域应用较为普遍，在装饰工程中应用较少﹒创建符合装修工程的全方位坐标体系，为装配式装修工程施工提供高精度、高效率的精准控制，成为了装修工程领域新的课题[1-4]﹒本文针对装配式装修工程中的全方位坐标体系的创建方法进行了分析﹒

1 装配式装饰工程全方位坐标体系概念

装配式装修工程全方位坐标体系是运用全站仪的原点放样法建立符合装修工程设计图纸要求的精确坐标网，包含各楼层、各部位、各施工段等定位数据的坐标体系﹒

首先，在建筑楼层内侧设坐标原始点；其次，结合建筑装修平面图建立虚拟坐标系；然后，将虚拟坐标采用全站仪放样完成首级施工控制网点的投放，形成施工控制网，其中，复杂部位进行控制网加密处理，关键部位直接投放完成面坐标；最后，利用全方位坐标体系网(点)检查建筑实体与图纸的误差，将各配套专业交接定位协调有机联系在一起，精准指导装修各部位二级控制网(十字线、中心线等)和三级控制网(面线、门窗线、末端点位等)的投放，从而有效控制工程整体施工的精准度，满足装配式装修面板、构件等下料数据 的准确性要求﹒全方位坐标体系见图1﹒

图1 装配式装修工程全方位坐标体系

2 体系创建辅助用全站仪技术原理

2.1 放样原理

全站仪放样可分为已知点测设和未知点测设，有研究证明全站仪在已知点设站进行测设的精度明显高于在未知点测设的精度[5]﹒在已知点测设又分为极坐标法与坐标法，极坐标放样法的精度高于坐标放样的精度[6]﹒根据已知点与目标点的角度和距离线可准确、迅速地计算目标点坐标，极好地满足装配式装修工程精度控制的要求﹒

2.1.1 坐标正算

已知点A 坐标( x1， y1)，方位角α ，水平距离D，待放样点P 坐标( x2， y2)，见图2﹒

图2 极坐标放样示意图

则待放样点P 坐标( x2， y2)为：

2.1.2 坐标反算

已知坐标A( x1， y1)、P( x2， y2)和坐标方位角α ，水平距离D﹒则

2.2 误差分析

全站仪测量过程的误差影响主要包括照准误差、读数误差、对中误差、整平误差和标定点位误差﹒棱镜选择匹配是全站仪测量的重要部分，常数的设置应正确，当使用与全站仪不配套的反射棱镜时，可用“三段法”确定棱镜常数[7]﹒

首级装修控制网点需要相互验证测量精度，测量放样过程严格按“先整体，后局部”“先控制，后碎步”的原则﹒为保证测量成果准确可靠，测量仪器和量具均按国家计量部门或工程建设主管部门有关规定进行定期检定，经检定合格后使用﹒

3 装配式装修工程全方位坐标体系创建步骤

3.1 熟悉施工图纸与现场条件

创建全方位坐标体系的首要任务是熟悉装修平面图中的布置(如隔墙、门窗、橱柜、设备等)和施工现场条件情况(如楼板、结构柱、剪力墙、洞口位置及完成情况等)，为下一步工作数据采集的全站仪架设定位做准备﹒

3.2 基线、控制点数据采集

在建筑物内选择数量足够多、观测条件好和受施工干扰小的位置作为楼层测量放线的控制点，任意控制点应与其它2 个控制点保持通视(1 个用于定向；1 个用于检校)，在这些点位上将测钉固定牢固并做好位置标记﹒

以某项目为例，全站仪任意架设第1 站(见图3)，使用无棱镜模式测量2 个基点的水平坐标(取两端柱中线，即1#和2#基点)，再切换成棱镜模式对已布设控制点(即3#，5#和7#测钉点)进行坐标测量，以获得相对坐标﹒

图3 全方位坐标体系创建过程示意图

全站仪到5#测钉处架站，以3#测钉为后视点(以长边为后视能有效地控制误差)，完成测站设置﹒楼层坐标系默认建立，各测钉与基线(2 个基点的连线段)相互空间平面关系确定，测量4#和6#测钉的水平坐标﹒

全站仪到3#测钉处架站，输入测站点(上一站测得的3#测钉水平坐标)，以5#测钉为后视点，完成测站设置﹒测量8#测钉的水平坐标，按顺序采集所有预设的控制点的坐标，完成楼层控制点(测钉点)的数据采集﹒

3.3 水平坐标系转换

利用CASS 软件导入所测得的所有测钉水平坐标数据，连接建筑长方向2 个结构柱中心点，此连线即为建筑物横轴方向，以该连线为基准，将所有点位进行旋转，使得连线角度为0°(见图4)﹒利用CAD 软件导入旋转正确的基线与测钉点至装修平面图，将图中两柱中点连线并取中点，并将基线与测钉点对中重叠，最后通过UCS 指定楼层平面原点(0, 0)，使楼层控制水平坐标系在计算机中建立完成﹒

图4 CASS 软件操作界面

3.4 计算机坐标体系建立

在CAD 软件中将已经转换完成水平坐标系的装修平面布置图打开，将逐级控制点、隔墙定位、门窗洞口定位、设备定位点等进行标注、编号与整理，具有指导施工意义的全方位坐标体系在计算机中建立完成，见图5﹒

图5 CAD 软件中体系创建操作界面

3.5 全方位坐标放样

在匹配完成坐标系的装修平面图中提出所需放样点位的坐标数据，再将转换坐标系后测钉的坐标，需要投放控制网和完成面细部的点位坐标上传到全站仪中﹒

以全站仪在6#点架站为例，将仪器对中整平，设置测站并对后视(8#点)，测取任意控制点坐标进行检验无误后，开始进行完成面点的放样﹒

点击全站仪界面的“放样”，调用上传的完成面A 点坐标(或输入放样坐标)，更改全站仪放样模式为“HD 模式：水平距离模式，不包括高程”，旋转望远镜至仪器界面中“向右”为0°00′00″，全站仪与需要放样坐标A 点之间的方向确定，定位棱镜人员走道坐标A 点附近将棱镜对中望远镜方向，观测人员点击仪器“观测”，显示“向后”±0.010 m数值(粗放样)以内，可以固定用做标记的金属板﹒

钉板完后将棱镜放置在标记金属板处进行精确放样，根据全站仪界面距离数值让棱镜位置前后微调，直至距离数值显示为0.000 m，坐标A点精准放样完成，在金属板上刻画标记，再将棱镜放置于刻画标记上，复测坐标标记的准确性﹒

3.6 全方位坐标体系现场创建

利用全站仪坐标体系逐步分级完成首级控制点、二级控制点和三级控制点的放样，分别形成首级控制网、二级控制网和三级控制网，见图6﹒

图6 全方位坐标体系控制网(点)示意图

首级控制网可根据空间平面进行设置，网点间距控制在30 m 内；二级控制点可按走道或房间的中心线进行设置；三级控制点可按完成面线、门窗中心线或机电末端设备点位等进行有机布 设﹒三级控制网构成全方位控制网，层层关联，级级受控，使得各专业和工序全部定位在全方位坐标体系中﹒

4 全方位坐标体系精度分析

全方位坐标体系的进度误差主要由仪器误差、安置仪器误差、放样角度误差、放样长度误差、标定P 点与实际位置误差组成﹒

仪器自身误差的控制，是要求在使用前必须经质量监督部门进行鉴定合格后方可施工；安置仪器误差主要考虑对中误差；放样角度误差由拨角误差影响，全站仪放样的最大优点就在于其放样距离无累积误差，只要距离在允许范围之内，误差不会超过标定的距离误差；标定误差取决于测量人员的认真程度和工作态度，也受放样标定的方法和步骤影响﹒

根据误差分析，为提高工作效率和提高放样精度，可考虑以下因素的影响：

1)误差与定向距离成正比；2)误差与放样距离成正比；3)误差与放样角α 成正比；4)严格仪器的检定工作，定期进行校准误差；5)认真做好仪器的安置和放样标定工作﹒

全方位坐标体系与传统方法的精度对比，见表1﹒从表1 中可知，激光投线仪±1 mm/3 m 与全站仪±0.8 mm/km 的对比，两者的测量精度完全不在一个层次﹒可知，装修工程中利用全站仪创建全方位坐标体系的优势明显高于传统方法﹒

表1 传统方法与全方位坐标体系的对比

5 结语

创建符合装配式装修工程的全方位坐标体系，生成三级控制网是装配式装修项目技术的控制核心与关键﹒它可有效提供所有装修细部和专业设备定位的放线定位依据，形成装修施工过程中统一的标准，并形成各专业之间沟通的渠道和定准框架﹒

实践证明，将测绘技术与装饰工程有机融合创新，通过数据采集、坐标系转换、计算机坐标体系建立、现场坐标放样创建的装配式装修过程全方位坐标体系，涵盖的各类数据坐标精准，完全满足工程技术需求和项目管理，是建筑装饰施工领域的技术创新，也是装配式装饰工程项目管理的一种新途径﹒