摘要:本文介绍了全站仪自由设站法的观测原理，对水平位移精度进行了理论分析，并结合工程实例对该种理论方法进行了验证，总结了该方法在实际应用过程中的优点。
　　关键词：自由设站法水平位移观测原理精度分析
　　 中图分类号：TG824文献标识码： A 文章编号：
　　在高层建筑物的基坑施工监测中，由于施工现场往往场地非常狭窄，有已建成建筑物的遮挡，有施工车辆等移动设备和临时堆积材料，基坑周边环境往往非常复杂。传统的监测方法，如小角法，基准线法对现场的监测条件要求较高，随着高精度全站仪的出现，自由设站法得以应用。该方法不需要搬站，一次测完所有点，可节约大量时间，由于设站地点自由，可有效排除施工干扰及周边土体变形的影响。
　　1 全站仪自由设站法
　　1.1 自由设站观测原理
　　任意设置测站点的坐标及一个方向的方位角进行定向,然后从观测站上观测若干个已知基准点及变形监测点的方向和距离。该方法是以角度和距离为观测量，在已知测站点和方向的前提下，根据坐标正算原理，得出监测点的坐标值。
　　1.2 监测点水平位移精度分析
　　自由设站法测站点任意设置，不存在对中误差, 监测点安置棱镜采用强制对中，对中误差可以忽略。只需考虑测距误差、测角误差, 以及测站点的起始误差。那么监测点的点位中误差为：
　　……………………………………………………………(1)
　　式中为测角中误差；为测距中误差； 为测站点的起始误差。测站点的坐标通过后方交会测得，其起始误差可通过间接平差的方法求得，误差方程為:
　　V = BX – L………………………………………………………………………………(2)
　　式中:
　　B=
　　,
　　
　　其中,为近似方位角, 通过测站近似坐标和已知点坐标反算求得；为近似距离, 直接测得；=206265。由于存在两类观测量, 需要定权, 设方向观测中误差为, 距离观测中误差为, 设方向权为1, 则距离权为: , 根据最小二乘原理
　　X=………………………………………………………………………(3)
　　坐标改正数协因数阵为
　　=…………………………………………………………(4)
　　点位中误差为：
　　………………………………………………(5)
　　2 工程实例
　　该基坑位于天津市西青区，长度为510米，宽带约为100米，普遍挖深11.3米，距离基坑20米位于东北角处有6 层住宅一栋，根据相关设计要求，该基坑按照一级基坑进行观测。现场设置K1、K2、K3三个基准点，均位于3倍基坑开挖深度以外地质稳定的位置，三个基点使用强制对中观测墩，设定与基坑边平行的独立坐标系。仪器采用徕卡TC2003全站仪进行观测，该仪器的测角精度为0.5″，测距精度为1+1ppm。
　　
　　
　　图1 监测点位布置示意图
　　利用本工程中的实际数据进行计算分析：
　　本工程设定K1为任意坐标系的原点，坐标为（500,2000），选定与基坑平行边为X轴。通过某一期已测数据算得测站Q的近似坐标( 343.578, 2436.938) 反算得到测站与三个已知点方向的方位角, 并将测得的近似距离代入式(4)、式(5)中, 并且已知仪器的测角中误差为0.5″, 求得=0.47mm。又根据仪器的标称精度可知: 为±0.5″,为± (1mm+1ppm*D)。将其带入式(1), 可求得离测站最远点D18约250m 的点位中误差=1.10mm, 取一级基坑最大监控值40mm的1/20,即2mm作为误差允许值, 那么该方法能够满足基坑监测测量中误差要求。
　　结论
　　1）自由设站法设站方法灵活，可在一测站观测多个监测点，观测效率高
　　2）能够减小由于基坑附近的测站的不稳定带来的误差的影响
　　3）使用TC2003 精度等级全站仪,当测点距离小于250m 时,水平位移监测点位中误差精度可达2mm 以内,满足一级深基坑水平位移监测要求。
　　参考文献：
　　[1] 武汉大学测绘学院测量平差学科组. 误差理论与测量平差基础[M]. 武汉: 武汉大学出版社, 2005: 102- 127.
　　[2] GB 50497-2009, 建筑基坑工程监测技术规范[S].
　　[3] 曹庆磊, 田祥, 王磊.基于TCA2003全站仪的基坑水平位移监测及其分析[J]矿山测量，2011（2）：19-21.
　　[4] 汪孔政. 全站仪监测基坑水平位移精度分析[ J] . 建筑技术, 2009, 40( 2) : 153- 154.