浅谈激光定位仪器在建筑施工测量中的应用

摘要：现代建筑施工技术对测量工作提出了更高的要求，针对具体在建筑工程测量工作中应用的激光定位仪器，本文详细介绍了各种常用定位仪器的原理、特点、作用以及主要的应用功能，便于施工测量人员合理选择仪器和熟悉激光仪器在建筑工程领域中的应用情况。

关键字：激光技术 建筑施工测量 应用

随着当前建筑业的快速发展，工程规模目益扩大，施工机械化和自动化程度也迅速提高，施工技术精度要求越来越高。因而在土建工程的施工测量中，采用原有的测量方法和手段已受到巨大冲击，有些必将被淘汰。建筑企业的管理者要有发展的眼光，结合自身发展需要，引进实用先进的高精度仪器，以提高建筑施工测量质量，适应现代建筑工程快速、高效、优质的施工需要。

激光技术的高速发展对测量仪器的更新换代有着跨时代的特殊意义。国际测量师联合会（FIG）还专门设有进行激光技术在工程测量中的应用的工作组。我国也已研制出多种激光测量仪器，并广泛应用于各类施工测量中。

一、激光定位仪器的原理

激光定位仪器主要由氦氖激光器和发射望远镜构成，这种仪器提供了一条空间可见的有色激光束。该激光束发散角很小，可成为理想的定位基准线。如果配以光电接收装置，不仅可以提高精度，减轻劳动强度，保证工程质量，加快工程进度，还可在机械化、自动化施工中进行动态导向定位。基于这些优点，激光定位仪器得到了迅速发展，相继出现了多种激光定位仪器。常见的包括激光水准仪，激光经纬仪，激光垂准仪，激光平面仪，激光全站仪以及三维激光扫描仪等。

二、激光定位仪器及其应用

1.激光水准仪及其应用

激光水准仪是在普通水准仪望远镜筒上固装激光装置而制成的，激光装置由氦氖激光器和棱镜导光系统所组成。其激光光路是从氦氖气体激光器发射的激光束，经四只反射棱镜转向目镜，经望远镜系统的目镜组、十字丝分划板、调焦镜组和物镜射出激光束。

激光水准仪在建筑施工中主要应用于大型地下结构及管道施工，经常采用的自动化顶管施工技术，利用激光水准仪可以为自动化顶管施工进行动态导向，监测挖掘机掘进方向。在掘进机头上安装光电接收靶和自动装置。当掘进方向出现偏位时，光电接收靶就给出偏差信号，并通过液压纠偏装置自动调整机头方向，继续掘进。

2.激光经纬仪及其应用

激光经纬仪的构造和使用与激光水准仪相似。激光经纬仪大多都是直接利用配套的激光附件装配在光学经纬仪上，组成激光经纬仪。激光附件有激光目镜、光导管、氦氖激光器和激光电源组成，换装激光附件比较简单，只要取下标准目镜，换上激光目镜，再将激光器和激光电源分别装在三脚架的两条腿上即可。这种激光装置由于采用光导管作为光线传递，重量轻且便于随望远镜转动瞄准任意目标，还可以通过望远镜目镜直接瞄准或观察激光光斑。

激光经纬仪可用于定线、定位、测角、测设已知的水平角和坡度等，与光电接收器相配合可进行准直工作，亦可用于观测建筑物的水平位移。例如：激光经纬仪常用于检验墙角线的垂直，检验建筑物的倾斜度，以及为自动化顶管施工进行动态导向等。

3.激光垂准仪及其应用

激光垂准仪又称铅垂仪或垂线仪，是将激光束置于铅直方向以进行竖向准直的仪器，测量相对铅垂线上的微小偏差以及进行铅垂线的竖向定位传递。主要用于高层建筑、烟囱、电梯等施工过程中的垂直定位及以后的倾斜观测，精度可达0.5×10-4。

4.激光扫平仪及其应用

激光扫平仪是一种新型的平面定位仪器。激光扫平仪从主机的旋转发射筒中连续射出平行激光束，在扫描范围内提供水平面、铅垂面或倾斜面，能快速完成非常繁琐的平面测量工作，为施工和装修提供大范围的平面、立面和倾斜基准面。

激光扫平仪能瞬间建立起大范围的基准面。它广泛应用于机场、广场、体育场馆等大面积的土方施工及基础扫平作业；在室内装修工程中，用于测设墙裙水平线、吊顶龙骨架水平面和检测地坪平整度等，工效高并省去设置标桩等工序和原材料。

5.激光全站仪

激光全站仪即全站型电子速测仪。全站仪几乎可以用在所有的测量领域。激光全站仪由电源部分、激光系统、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。激光全站仪是新一代测量仪器，集测距、测角于一身，并且在有棱镜和无棱镜状态下均可有效使用，在实际工作中比较灵活，实现对测量数据进行自动获取、显示、存储、传输和计算处理等多项功能。激光全站仪与普通全站仪相比最大的特点在于激光对中和激光指示目标。这使得对中和瞄准精度进一步得到保证。

全站仪的激光指示在黑暗环境下作用最为突出，一道红色光束，可以指示仪器视准轴的方向，如可以用于建筑深基坑放样，定点等，当红色光束照射到棱镜后，黑暗环境下可以看到棱镜反回的光，可用于确认是否照准棱镜，在无棱镜测距过程中，还可以明确待测点的具体位置。

6.三维激光扫描仪

三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是二十世纪九十年代开始出现的一种新技术，三维激光扫描仪的构造主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时也有集成CCD 和控制系统以及校正系统。三维激光扫描技术通过高速激光扫描测量的方法，快速获取大面积高分辨率被测对象表面的三维坐标数据。运用采集的空间点位信息，构建物体的三维立体模型，它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。

在建筑物的立面测量领域，三维激光扫描测量技术克服了传统建筑立面测量的局限性，对建筑物进行无接触扫描，同时将获得的点云信息快速转换成计算机可以处理的数据的高效测量方式。解决了建筑物立面数据采集时所带来的精度损失、效率损失等问题，尤其是解决了高层建筑物立面元素无法量测的问题。

三维激光扫描技术采用非接触式测量方法可以对高层建筑物的变形纠偏进行监控，利用高密度点云所形成的三维模型监控高层建筑物整体结构，并从整体到细部监控高层建筑物各层面上的形变与扭曲程度。

三、合理有效配置激光定位仪器

各种激光定位仪器有不同的功能和使用要求，价位也不同。建设单位在合理配置仪器时不仅要充分考虑工程项目所需的功能，还需综合考虑仪器的性价比。激光全站仪功能齐全，可以实现自动测量，观测速度快，数据处理精度高，但价格较高，在大中型施工项目中使用。激光扫平仪精度高，观测速度快，可以自动提供一个激光水平面或竖直面，作为装饰施工的基准，是建筑装饰项目的必备工具。激光垂准仪、激光水准仪和激光经纬仪不仅价格合理，而且使用方便，一般也是建筑施工项目的必备激光定位仪器。

四、结语

激光技术、计算机与精密自动导向技术的发展，带动了现代测绘仪器的更新变革， 推动着建筑工程测量及相关其它工程领域的前进， 也必将产生巨大的经济效益和社会效益。同时， 测量及其相关技术的研究和发展， 又为测绘定位新仪器和新技术指明了方向。

文献参考：

[2] 黄承亮.向娟.三维激光扫描技术应用于建筑物建模的测量方法研究[J].城市勘测.2011（1）.