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【摘要】本文以測繪工作在文物保護過程中的作用、方法以及措施為切入點，重點闡述了測繪工作在明堂遺址保護展示建筑物定位放樣、明堂遺址保護展示建筑建成后實地驗證建筑物位置，及明堂遺址保護展示建筑沉降觀測工程中的應用,為文物保護工作及建筑施工工作提供了重大的技術支持與幫助。

【關鍵詞】建筑物定位放樣；實測驗線；沉降觀測

1.隋唐城明堂遺址展示工程中測繪工作總述

1.1隋唐城明堂遺址展示工程簡述

明堂是唐代武則天時期東都洛陽皇宮正殿，用于舉行大的禮典，又名萬象神宮。隋唐城明堂遺址位于洛陽市中州中路北側、定鼎北路以東，原址為定鼎門遺址。這里是當時經濟、政治、文化活動的物質見證，也是中原文化和洛陽歷史的證明。據史書記載，原明堂高86米、88米見方，為多邊形,上層圓頂、中層祭祀、下層布政，共三層。1986年考古學家發現了明堂遺址，之后該遺址被確定為絲綢之路申遺和“十一五”大遺址保護重點項目。2007年洛陽市啟動了隋唐城遺址的發掘。明堂遺址保護展示工程是在原位基礎上展示出兼具歷史元素和現代氣息的新明堂。新明堂建筑分2層，高約21米，寬度約105米，總面積約1萬平方米。建筑外圍結構型式為鋼框架-支撐，中心結構為網架-支撐-懸掛型式，屋面為網架結構采用坡屋頂，樓層采用預制混凝土樓板，建筑檐口高度13.5米。柱下基礎由多根混凝土梁組合而成。內墻為輕鋼龍骨墻，外墻為輕質砌塊。

1.2本工程涉及的測繪工作

根據設計要求，擬建明堂中軸線方位采用實測明堂遺址中心與定鼎門遺址城門門洞中點連線方位。根據此項定線條件，首先要實地測繪出明堂遺址中心點與定鼎門遺址城門門洞中點位置，之后根據設計圖紙中建筑物軸線邊長、垂距及正八邊形特點，解析出建筑物軸線定位樁，繪制定位圖紙，根據定位圖紙中軸線坐標點實地放樣。待建筑物建成之后，對新明堂進行建筑實測，推算軸線點坐標，與設計值比對，為竣工驗收提供依據。同時，在施工開始后，為了詳盡地掌握建筑物形變情況，保證安全施工及運營，需要定期對建筑物進行沉降觀測，為制定行之有效的預防措施提供依據。

2.新明堂點位放樣

應甲方要求首先對明堂遺址中心（考古學家指定）及定鼎門遺址城門門洞進行實測。本次測繪采用80洛陽獨立坐標系，由于處于繁華主城區，為防止GPS信號不穩定現象，故采用全站儀實測。遺址附近中州路、定鼎路上洛陽市一級導線點保存完好，可直接利用一級導線控制網進行實測。為保證實測點的精確性，保證每個實測點在不同的測站最少實測兩次，同一實測點兩次測量解算后坐標差在5cm之內。將結算后的定鼎門遺址城門門洞位置點及明堂遺址中心點展點到CASS7.0軟件中，繪制出明堂中軸線方位，再根據設計尺寸建立數學模型，推算出隋唐城明堂遺址軸線點坐標，繪制定位坐標圖，經審核審定規土局批復后，根據圖紙中軸線點坐標值，利用全站儀實地放樣軸線點，放樣完成后，換測站采集放樣點，與理論值進行比對，誤差控制在5cm內。（定位坐標圖見圖2）

3.新明堂建成后實地驗證建筑物位置

待施工完成后，應甲方要求，對隋唐城明堂遺址建筑進行實測，實測坐標與理論坐標進行比對，檢驗施工的準確性。本次測繪采用80洛陽獨立坐標系，直接利用一級導線控制網，極坐標法全站儀細部點坐標實測，測量過程中務必做到儀器對中誤差≤±5mm，不同測站各測一次建筑物角點，同一建筑物角點兩次測量所得坐標值較差不能大于5cm。外業工作完成之后，進行內業計算，繪制工作略圖、導線略圖、精度評定、實測坐標與理論坐標對比表及繪制實測坐標圖。

4.新明堂沉降觀測

4.1高程控制測量

4.1.1控制網布置在施工場地四周比較穩定的地方（土層不易受干擾的地方），布設高程基準點。根據實際情況，此項工程預計埋設3個基準點，基準點布置見圖4。根據需要設置聯系點和工作基點。高程控制網采用二等水準與洛陽市高程點聯測，引入起算數據，建獨立控制網。然后將基準點和工作基點聯測成附合線路構成的結點網，此閉合環精度按二等水準測量精度要求執行，線路設計應最優。

4.1.2高程基準點埋設擬建地塊土質為非自重濕陷性黃土，濕陷等級Ⅰ級。持力層位于場地土第2-1層素填土層，地下水位位于地面下約17m深度。故埋設基準點深度為12.5m?；鶞庶c樁為人工洛陽鏟打孔，直徑0.3m，現澆混凝土。標心為球形不銹鋼材料?；鶞庶c護井應有砼蓋板，井內應避免積水。基準點布設完成后，穩定期至少15天?；鶞庶c規格、尺寸和埋設圖見圖5。

4.1.3工作基點與聯系點設置在測區內部，根據需要設置工作基點和聯系點，可利用場地內固定地物或埋設簡易標石作為臨時點使用以方便觀測。

4.1.4控制網觀測與復測基準點穩定后，應及時進行控制網觀測，同時工作基點聯測和首次沉降觀測可以一同進行，可采用單程雙測站觀測或往返觀測并形成附合路線。在施工階段控制網復測需每1—2月進行1次，待點位穩定后應每季度復測1次，直至沉降觀測工作結束。每次觀測前，使用最簡路線測量，直接比較高差值檢驗控制點的穩定性。每次觀測時，都要進行工作基點聯測,其要求與控制測量一致。

4.2沉降觀測點布設

4.2.1觀測點標志根據施工圖，布設沉降觀測點共20個，沉降觀測點標志設置規格如圖6：

4.2.2沉降觀測點的布置沉降觀測點的布置，以施工圖設計位置為準，詳見結構設計總說明，依據施工圖整理后的附圖見設計圖7。沉降觀測點應設在不被墻體遮擋的一側，在柱子外露的位置可設在朝向外面一側，被外墻遮擋時應設在朝向內部走廊一側。沉降觀測點設置高度應統一，標志設置應注意美觀不影響觀瞻。

4.3儀器設備和人員配置

根據《JGJ8-2016》相關要求，本次沉降觀測儀器采用WorldN3(DS1級)精密水準儀。根據需要配備3m和1.5m銦瓦水準尺。設1個專業作業組，外業作業人員5—7人，內業計算2人，設技術總負責和質量總負責各1人。采用“沉降觀測數據處理系統”軟件進行數據處理和圖表繪制，成果資料全部采用計算機完成，標準化、規范化作業和管理。

4.4精度要求

精度按《GB12897-2006》中二等水準測量要求執行。實際操作中應提高限差標準以保證觀測質量。

4.5沉降觀測方法及作業設計

4.5.1觀測線路數首次觀測時，控制網測量、工作基點聯測應采用單程雙站觀測或往返測。從第2次觀測開始，建筑物主要變形點觀測采用單程雙站觀測，并形成閉合環或附合線路。其他點位觀測采用間視法，視線長度控制在50m以內，并注意視距差限制。其他操作嚴格按照《GB12897-2006》執行。

4.5.2精度控制為保證觀測質量各限差指標應控制到1/2內，但不得超過2/3限差。首次觀測需形成水準閉合環，可采用單程雙站觀測或往返測。各沉降觀測點應位于水準閉合環或附合線路上，觀測點距最近起算點測站數≤6。根據實際情況，觀測網還應設置聯系點，聯系點和控制點均應雙站上點。觀測點比較集中時宜采用雙測站支線法觀測。

4.5.3觀測周期根據設計并結合工期要求，本項目沉降觀測時間周期預計為2年6個月總觀測次數為12次。其中，施工階段預計觀測6次；使用階段預計觀測6次。具體觀測周期如下:首次觀測應在-7.1m框架完成后進行，以后載荷每增加1/5觀測一次，直至封頂。即每層施工期間觀測3次，共觀測6次。封頂后，首年每季度觀測1次，從第二年開始每半年觀測1次。

4.5.4觀測周期的調整如發現建筑物形變超限或其他不可抗力因素，根據雙方協商情況增加觀測次數。①若遇工程停工，在停工和開工時各加測1次。停工期間每隔2個月觀測1次。②若建筑形變超限（不均勻沉降、沉降量大或出現嚴重裂縫），應逐日或每隔2—3d（d表示天）觀測1次。③若遇地震、連續降雨等不可抗力因素應增加觀測次數。

4.5.5觀測結果認定以最后100d沉降速率為檢驗標準，當沉降速率小于0.02mm/d，判定進入穩定階段；介于0.02—0.04mm/d之間為亞穩定；大于0.04mm/d為不穩定。

4.5.6主要作業要求①觀測前應進行i角檢校、分米分劃線誤差、零點差檢測并保留記錄。儀器i角應小于15″，米分劃真長與名義長度之差小于等于0.1mm。②觀測時應成像清晰。風力大于四級、氣溫驟變、太陽中天前后、日出后或日落前約半小時不宜觀測，陰天可全天觀測。③儀器應在觀測前半小時置于戶外陰影下，待儀器溫度與戶外溫度一致時觀測。④晴天觀測應用遮陽傘，水準路線上單雙站儀器架腿應調轉180度，遷站時儀器應加防護罩。⑤視距采用鋼尺測量，實地標定測站點，以確保儀器不調焦；微動螺旋旋進方向需一致。⑥控制點間閉合或附合線路均應雙站上點，閉合或附合線路測站小于等于12。⑦遵循“三定”原則，即：儀器固定、人員固定、線路固定。⑧有震動影響范圍內不宜設站。⑨每次觀測應記載工程進度等影響新明堂沉降變化的異常情況，并畫草圖。⑩及時整理觀測資料。

4.6數據處理

4.6.1觀測結果的驗算平差計算之前，每測站高差中數中誤差≤±0.5mm，其計算方法如下：①按附合路線或水準網環線閉合差Wi（mm）計算mw（mm）：式中，N—水準環數；n—各環的平均測站數。②按往返測測段高差不符值△i（mm）計算m△（mm）：式中，N—測段數；n—各測段的平均測站數。

4.6.2觀測結果的平差以穩定的基準點為起算點，使用專用平差軟件進行平差，計算時按測站數定權。計算成果的取值均取至0.1mm。

4.6.3控制點穩定性檢驗該檢驗采用比較和統計方法。大于2倍中誤差的為不穩定。剔除對沉降變形結果有影響的觀測誤差數據。①基準點單獨構網時，比較本次與前次數據之間的差值，判斷基準點穩定性。②基準點和觀測點共同構網時，組合比較本次基準點數據與前次數據差值進行判斷。③當某期沉降變化異常時，應及時分析原因，需要加測需及時檢測。

4.6.4觀測點變形分析①以穩定的基準點為起始點所作出的計算成果，分析觀測點的沉降變化。②通過比較觀測點相鄰兩期的沉降量與2倍中誤差來分析觀測點的沉降變化。沉降量小于2倍中誤差時，認定為無變動或變動不明顯。③當多期呈現出明顯變化趨勢時，即使相鄰周期變動小也應視為有變動。④建立載荷或時間－沉降量的數學模型時應以大于等于10個周期的觀測數據為依據，并繪制P-T-S曲線圖。⑤以各點最終沉降值繪制等沉降曲線圖或沉降量分布曲線圖。⑥依據每次觀測數據并結合圖表，對建筑物形變情況進行綜合分析并評價。

4.6.5變形特征值計算每次觀測后，應計算沉降量、沉降差、沉降速率以及平均沉降量和累計沉降量。按下列公式計算：①基礎或構件傾斜度α:α＝（SA－SB）/L式中，SA—端點A的沉降量（mm）；SB—端點B的沉降量（mm）；L—A，B兩端點間的距離（mm）。②基礎相對彎曲度fc：fc＝[2S0－（S1＋S2）]/L式中S0—基礎中點的沉降量（mm）；S1、S2—基礎兩個端點的沉降量（mm）；L—基礎兩個端點間的距離（mm）。注：彎曲量以向上凸起為正，反之為負。

4.7成果整理與質量檢查驗收

4.7.1成果整理數字取位：邊長0.1m，高程0.1mm，沉降量0.1mm。各種檢驗分析資料確保無誤、完整。①觀測記錄、平差計算和數據處理成果應按下列要求整理：觀測記錄完整、不得涂改；平差計算成果應無誤；圖式符號應統一注記清楚；所有資料及成果均應有責任人簽字，技術成果還應加蓋成果章。②依據要求，提交下列階段性成果：本次或前1—2次觀測結果；與前一次觀測間的沉降量；本次觀測后的累計沉降量；簡要說明、分析、建議等。

4.7.2主要成果資料技術設計書或施測方案；基準點平面布置圖；沉降觀測點平面布置圖；標石、標志規格及埋設圖；儀器檢驗與校正資料；平差計算表、成果表及成果評定資料；反映沉降變化過程的圖表；技術報告書。

4.7.3質量檢查驗收對測繪成果嚴格執行“一級檢查，兩級驗收”。保證原始數據的完整、齊全、準確、符合成圖要求。

5.結束語

定位放樣可以更好地指導施工；實測坐標可以檢驗施工質量；沉降觀測可以客觀有效地檢測出明堂遺址沉降變形情況，非常精準地反映出其受破壞的程度。本項目的成功實施對文物保護工作及建筑施工工作具有重要的技術指導意義及參考價值。

參考文獻

[1]中國有色金屬工業協會，《工程測量規范》(GB50026-2007)[S],中國計劃出版社,2008.

[2]北京測繪設計研究院，《城市測量規范》（CJJ/T8-2011）[S],中國標準出版社2012.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部《建筑變形測量規范》（JGJ8-2016），[S],中國建筑工業出版社2016.

[4]國家測繪局，《國家一、二等水準測量規范》（GB12897-2006），[S],中國標準出版社2006.

作者：孫世茂 單位：武漢大學遙感信息工程學院