浅析遗址展示工程测绘工作范文

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【摘要】本文以测绘工作在文物保护过程中的作用、方法以及措施为切入点，重点阐述了测绘工作在明堂遗址保护展示建筑物定位放样、明堂遗址保护展示建筑建成后实地验证建筑物位置，及明堂遗址保护展示建筑沉降观测工程中的应用,为文物保护工作及建筑施工工作提供了重大的技术支持与帮助。

【关键词】建筑物定位放样；实测验线；沉降观测

1.隋唐城明堂遗址展示工程中测绘工作总述

1.1隋唐城明堂遗址展示工程简述

明堂是唐代武则天时期东都洛阳皇宫正殿，用于举行大的礼典，又名万象神宫。隋唐城明堂遗址位于洛阳市中州中路北侧、定鼎北路以东，原址为定鼎门遗址。这里是当时经济、政治、文化活动的物质见证，也是中原文化和洛阳历史的证明。据史书记载，原明堂高86米、88米见方，为多边形,上层圆顶、中层祭祀、下层布政，共三层。1986年考古学家发现了明堂遗址，之后该遗址被确定为丝绸之路申遗和“十一五”大遗址保护重点项目。2007年洛阳市启动了隋唐城遗址的发掘。明堂遗址保护展示工程是在原位基础上展示出兼具历史元素和现代气息的新明堂。新明堂建筑分2层，高约21米，宽度约105米，总面积约1万平方米。建筑外围结构型式为钢框架-支撑，中心结构为网架-支撑-悬挂型式，屋面为网架结构采用坡屋顶，楼层采用预制混凝土楼板，建筑檐口高度13.5米。柱下基础由多根混凝土梁组合而成。内墙为轻钢龙骨墙，外墙为轻质砌块。

1.2本工程涉及的测绘工作

根据设计要求，拟建明堂中轴线方位采用实测明堂遗址中心与定鼎门遗址城门门洞中点连线方位。根据此项定线条件，首先要实地测绘出明堂遗址中心点与定鼎门遗址城门门洞中点位置，之后根据设计图纸中建筑物轴线边长、垂距及正八边形特点，解析出建筑物轴线定位桩，绘制定位图纸，根据定位图纸中轴线坐标点实地放样。待建筑物建成之后，对新明堂进行建筑实测，推算轴线点坐标，与设计值比对，为竣工验收提供依据。同时，在施工开始后，为了详尽地掌握建筑物形变情况，保证安全施工及运营，需要定期对建筑物进行沉降观测，为制定行之有效的预防措施提供依据。

2.新明堂点位放样

应甲方要求首先对明堂遗址中心（考古学家指定）及定鼎门遗址城门门洞进行实测。本次测绘采用80洛阳独立坐标系，由于处于繁华主城区，为防止GPS信号不稳定现象，故采用全站仪实测。遗址附近中州路、定鼎路上洛阳市一级导线点保存完好，可直接利用一级导线控制网进行实测。为保证实测点的精确性，保证每个实测点在不同的测站最少实测两次，同一实测点两次测量解算后坐标差在5cm之内。将结算后的定鼎门遗址城门门洞位置点及明堂遗址中心点展点到CASS7.0软件中，绘制出明堂中轴线方位，再根据设计尺寸建立数学模型，推算出隋唐城明堂遗址轴线点坐标，绘制定位坐标图，经审核审定规土局批复后，根据图纸中轴线点坐标值，利用全站仪实地放样轴线点，放样完成后，换测站采集放样点，与理论值进行比对，误差控制在5cm内。（定位坐标图见图2）

3.新明堂建成后实地验证建筑物位置

待施工完成后，应甲方要求，对隋唐城明堂遗址建筑进行实测，实测坐标与理论坐标进行比对，检验施工的准确性。本次测绘采用80洛阳独立坐标系，直接利用一级导线控制网，极坐标法全站仪细部点坐标实测，测量过程中务必做到仪器对中误差≤±5mm，不同测站各测一次建筑物角点，同一建筑物角点两次测量所得坐标值较差不能大于5cm。外业工作完成之后，进行内业计算，绘制工作略图、导线略图、精度评定、实测坐标与理论坐标对比表及绘制实测坐标图。

4.新明堂沉降观测

4.1高程控制测量

4.1.1控制网布置在施工场地四周比较稳定的地方（土层不易受干扰的地方），布设高程基准点。根据实际情况，此项工程预计埋设3个基准点，基准点布置见图4。根据需要设置联系点和工作基点。高程控制网采用二等水准与洛阳市高程点联测，引入起算数据，建独立控制网。然后将基准点和工作基点联测成附合线路构成的结点网，此闭合环精度按二等水准测量精度要求执行，线路设计应最优。

4.1.2高程基准点埋设拟建地块土质为非自重湿陷性黄土，湿陷等级Ⅰ级。持力层位于场地土第2-1层素填土层，地下水位位于地面下约17m深度。故埋设基准点深度为12.5m。基准点桩为人工洛阳铲打孔，直径0.3m，现浇混凝土。标心为球形不锈钢材料。基准点护井应有砼盖板，井内应避免积水。基准点布设完成后，稳定期至少15天。基准点规格、尺寸和埋设图见图5。

4.1.3工作基点与联系点设置在测区内部，根据需要设置工作基点和联系点，可利用场地内固定地物或埋设简易标石作为临时点使用以方便观测。

4.1.4控制网观测与复测基准点稳定后，应及时进行控制网观测，同时工作基点联测和首次沉降观测可以一同进行，可采用单程双测站观测或往返观测并形成附合路线。在施工阶段控制网复测需每1—2月进行1次，待点位稳定后应每季度复测1次，直至沉降观测工作结束。每次观测前，使用最简路线测量，直接比较高差值检验控制点的稳定性。每次观测时，都要进行工作基点联测,其要求与控制测量一致。

4.2沉降观测点布设

4.2.1观测点标志根据施工图，布设沉降观测点共20个，沉降观测点标志设置规格如图6：

4.2.2沉降观测点的布置沉降观测点的布置，以施工图设计位置为准，详见结构设计总说明，依据施工图整理后的附图见设计图7。沉降观测点应设在不被墙体遮挡的一侧，在柱子外露的位置可设在朝向外面一侧，被外墙遮挡时应设在朝向内部走廊一侧。沉降观测点设置高度应统一，标志设置应注意美观不影响观瞻。

4.3仪器设备和人员配置

根据《JGJ8-2016》相关要求，本次沉降观测仪器采用WorldN3(DS1级)精密水准仪。根据需要配备3m和1.5m铟瓦水准尺。设1个专业作业组，外业作业人员5—7人，内业计算2人，设技术总负责和质量总负责各1人。采用“沉降观测数据处理系统”软件进行数据处理和图表绘制，成果资料全部采用计算机完成，标准化、规范化作业和管理。

4.4精度要求

精度按《GB12897-2006》中二等水准测量要求执行。实际操作中应提高限差标准以保证观测质量。

4.5沉降观测方法及作业设计

4.5.1观测线路数首次观测时，控制网测量、工作基点联测应采用单程双站观测或往返测。从第2次观测开始，建筑物主要变形点观测采用单程双站观测，并形成闭合环或附合线路。其他点位观测采用间视法，视线长度控制在50m以内，并注意视距差限制。其他操作严格按照《GB12897-2006》执行。

4.5.2精度控制为保证观测质量各限差指标应控制到1/2内，但不得超过2/3限差。首次观测需形成水准闭合环，可采用单程双站观测或往返测。各沉降观测点应位于水准闭合环或附合线路上，观测点距最近起算点测站数≤6。根据实际情况，观测网还应设置联系点，联系点和控制点均应双站上点。观测点比较集中时宜采用双测站支线法观测。

4.5.3观测周期根据设计并结合工期要求，本项目沉降观测时间周期预计为2年6个月总观测次数为12次。其中，施工阶段预计观测6次；使用阶段预计观测6次。具体观测周期如下:首次观测应在-7.1m框架完成后进行，以后载荷每增加1/5观测一次，直至封顶。即每层施工期间观测3次，共观测6次。封顶后，首年每季度观测1次，从第二年开始每半年观测1次。

4.5.4观测周期的调整如发现建筑物形变超限或其他不可抗力因素，根据双方协商情况增加观测次数。①若遇工程停工，在停工和开工时各加测1次。停工期间每隔2个月观测1次。②若建筑形变超限（不均匀沉降、沉降量大或出现严重裂缝），应逐日或每隔2—3d（d表示天）观测1次。③若遇地震、连续降雨等不可抗力因素应增加观测次数。

4.5.5观测结果认定以最后100d沉降速率为检验标准，当沉降速率小于0.02mm/d，判定进入稳定阶段；介于0.02—0.04mm/d之间为亚稳定；大于0.04mm/d为不稳定。

4.5.6主要作业要求①观测前应进行i角检校、分米分划线误差、零点差检测并保留记录。仪器i角应小于15″，米分划真长与名义长度之差小于等于0.1mm。②观测时应成像清晰。风力大于四级、气温骤变、太阳中天前后、日出后或日落前约半小时不宜观测，阴天可全天观测。③仪器应在观测前半小时置于户外阴影下，待仪器温度与户外温度一致时观测。④晴天观测应用遮阳伞，水准路线上单双站仪器架腿应调转180度，迁站时仪器应加防护罩。⑤视距采用钢尺测量，实地标定测站点，以确保仪器不调焦；微动螺旋旋进方向需一致。⑥控制点间闭合或附合线路均应双站上点，闭合或附合线路测站小于等于12。⑦遵循“三定”原则，即：仪器固定、人员固定、线路固定。⑧有震动影响范围内不宜设站。⑨每次观测应记载工程进度等影响新明堂沉降变化的异常情况，并画草图。⑩及时整理观测资料。

4.6数据处理

4.6.1观测结果的验算平差计算之前，每测站高差中数中误差≤±0.5mm，其计算方法如下：①按附合路线或水准网环线闭合差Wi（mm）计算mw（mm）：式中，N—水准环数；n—各环的平均测站数。②按往返测测段高差不符值△i（mm）计算m△（mm）：式中，N—测段数；n—各测段的平均测站数。

4.6.2观测结果的平差以稳定的基准点为起算点，使用专用平差软件进行平差，计算时按测站数定权。计算成果的取值均取至0.1mm。

4.6.3控制点稳定性检验该检验采用比较和统计方法。大于2倍中误差的为不稳定。剔除对沉降变形结果有影响的观测误差数据。①基准点单独构网时，比较本次与前次数据之间的差值，判断基准点稳定性。②基准点和观测点共同构网时，组合比较本次基准点数据与前次数据差值进行判断。③当某期沉降变化异常时，应及时分析原因，需要加测需及时检测。

4.6.4观测点变形分析①以稳定的基准点为起始点所作出的计算成果，分析观测点的沉降变化。②通过比较观测点相邻两期的沉降量与2倍中误差来分析观测点的沉降变化。沉降量小于2倍中误差时，认定为无变动或变动不明显。③当多期呈现出明显变化趋势时，即使相邻周期变动小也应视为有变动。④建立载荷或时间－沉降量的数学模型时应以大于等于10个周期的观测数据为依据，并绘制P-T-S曲线图。⑤以各点最终沉降值绘制等沉降曲线图或沉降量分布曲线图。⑥依据每次观测数据并结合图表，对建筑物形变情况进行综合分析并评价。

4.6.5变形特征值计算每次观测后，应计算沉降量、沉降差、沉降速率以及平均沉降量和累计沉降量。按下列公式计算：①基础或构件倾斜度α:α＝（SA－SB）/L式中，SA—端点A的沉降量（mm）；SB—端点B的沉降量（mm）；L—A，B两端点间的距离（mm）。②基础相对弯曲度fc：fc＝[2S0－（S1＋S2）]/L式中S0—基础中点的沉降量（mm）；S1、S2—基础两个端点的沉降量（mm）；L—基础两个端点间的距离（mm）。注：弯曲量以向上凸起为正，反之为负。

4.7成果整理与质量检查验收

4.7.1成果整理数字取位：边长0.1m，高程0.1mm，沉降量0.1mm。各种检验分析资料确保无误、完整。①观测记录、平差计算和数据处理成果应按下列要求整理：观测记录完整、不得涂改；平差计算成果应无误；图式符号应统一注记清楚；所有资料及成果均应有责任人签字，技术成果还应加盖成果章。②依据要求，提交下列阶段性成果：本次或前1—2次观测结果；与前一次观测间的沉降量；本次观测后的累计沉降量；简要说明、分析、建议等。

4.7.2主要成果资料技术设计书或施测方案；基准点平面布置图；沉降观测点平面布置图；标石、标志规格及埋设图；仪器检验与校正资料；平差计算表、成果表及成果评定资料；反映沉降变化过程的图表；技术报告书。

4.7.3质量检查验收对测绘成果严格执行“一级检查，两级验收”。保证原始数据的完整、齐全、准确、符合成图要求。

5.结束语

定位放样可以更好地指导施工；实测坐标可以检验施工质量；沉降观测可以客观有效地检测出明堂遗址沉降变形情况，非常精准地反映出其受破坏的程度。本项目的成功实施对文物保护工作及建筑施工工作具有重要的技术指导意义及参考价值。

参考文献

[1]中国有色金属工业协会，《工程测量规范》(GB50026-2007)[S],中国计划出版社,2008.

[2]北京测绘设计研究院，《城市测量规范》（CJJ/T8-2011）[S],中国标准出版社2012.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016），[S],中国建筑工业出版社2016.

[4]国家测绘局，《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006），[S],中国标准出版社2006.

作者：孙世茂 单位：武汉大学遥感信息工程学院