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淺談工程放樣的發(fā)展

2007-03-13 11:36    【  【打印】【我要糾錯】

  摘 要 本文闡述了施工放樣的幾個大致發(fā)展階段,比較幾種放樣方法的優(yōu)缺點,指出今后要完善的事項。

  關(guān)鍵詞 放樣 里程偏距 RTK GPS

  工程放樣工作大體可歸結(jié)為在地面上測設(shè)出點的平面坐標和高程兩個問題。

  一、傳統(tǒng)階段在傳統(tǒng)的工程放樣方法中,必須求出設(shè)計圖中的放樣點或線相對于控制網(wǎng)或原有建筑的相互關(guān)系,即求出其間的角度及間距和高程,這些數(shù)據(jù)稱為放樣數(shù)據(jù)。然后按照放樣數(shù)據(jù)利用傳統(tǒng)光學(xué)經(jīng)緯儀、皮尺、鋼尺、水準儀等工具測設(shè)出點位和高程。通常,測設(shè)點和高程是分開進行的。測設(shè)點位的常用方法有:直角坐標法,極坐標法、角度交會法和距離交會法等。高程放樣最常用的是幾何水準測量,對于工程精度要求稍低的,可用鋼卷尺直接丈量或用三角高程測量等方法。

  工業(yè)建筑物的總圖設(shè)計,是根據(jù)生產(chǎn)的工藝流程要求和建筑場的地形情況進行的,主要建筑物的軸線往往不能與測量坐標系的坐標軸平行,如果設(shè)計建筑物的坐標計算在測量坐標系中進行,則計算工作較為復(fù)雜。因此,建筑設(shè)計人員往往根據(jù)現(xiàn)場情況選定獨立坐標系,使獨立坐標系的坐標軸與主要建筑物的軸線方法相一致。這樣,再通過旋轉(zhuǎn)換算,把建筑坐標換算成測量坐標。X=X′cosα-Y′sinα+Xo,Y=X′sinα+Y′cosα+yo,XOY為測量坐標系,X′O′Y′為建筑坐標系。α為測量坐標系的X軸正向順時針轉(zhuǎn)至建筑坐標系X′軸正向的夾角,Xo、Yo為建筑坐標系原點在測量坐標系中的坐標值。在傳統(tǒng)的工程放樣中,圓曲線和緩和曲線的放樣最為繁雜,我國多采用螺旋線作為緩和曲線,測設(shè)方法多采用切線支距法和偏角法。這些方法很容易產(chǎn)生累計誤差,為了消除這些誤差,往往需要多次測量進行分配誤差,不但浪費了工時,而且精度不高。

  二、坐標放樣階段隨著光電測距儀的發(fā)展,出現(xiàn)了一種測濾頭,可以直接安置到傳統(tǒng)經(jīng)緯儀的上面,這樣裝置曾戲稱“半站儀”。從而實現(xiàn)了同時測角和量距的任務(wù),再結(jié)合計算器就可即時計算出所測設(shè)點的坐標,出現(xiàn)了坐標放樣法。坐標放樣法克服了傳統(tǒng)方法中的求取放樣數(shù)據(jù)的麻煩工序,直接獲取放樣點的坐標就可以放樣出設(shè)計點。下面是結(jié)合CASIOf×4800計算器的里程偏距反算程序,說明圓曲線的放樣步驟:首先將儀器置于控制點上;然后測出前視點坐標,把測出的坐標輸入計算器中,反算出該點距線路中線的偏距和該點在中線上的正投影點的里程值;最后根據(jù)所要放樣點對中線的偏距并結(jié)合現(xiàn)場情況,確定前視點需要左右移動的距離,再次安置前視點,直至精確放出前視點。

  計算機的普及和發(fā)展,實現(xiàn)了大容量和高速運算,為autoCAD的應(yīng)用提供了便利。在autoCAD軟件中,可直接調(diào)用各種工程放樣程序。放樣路線設(shè)計好后,即可提取放樣數(shù)據(jù)。提取放樣點坐標的方法有:

 、傩忻罘;

 、诓藛蚊罘ǎ

 、叟幚砻罘ǎㄍㄟ^autoCAD二次開發(fā)語言LSP等進行)。在利用autoCAD進行放樣設(shè)計時,只要采用大地坐標系,則可以直接提取放樣點的大地坐標,不必要進行坐標轉(zhuǎn)換等工序,而且提取的坐標能保證到小數(shù)點后6位,一般工程放樣保證到0.001m即可,從精度和穩(wěn)定性方面都得到了保障,而且減少了過程誤差。

  在計算機普及和發(fā)展的同時,電子經(jīng)緯儀即全站儀(Total Station)迅速發(fā)展取代了傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀。計算機的普及使用為放樣數(shù)據(jù)的求取精度和求取工序、速度作出了極大的貢獻,全站儀則在具體的放樣工作中簡化了放樣工作程序,F(xiàn)在各大廠商生產(chǎn)的全站儀,如徠卡、索佳、拓普康、南方都配備有施工放樣模式,使用方法簡單易懂,下面簡述南方全站儀的放樣步驟:A.放樣準備

  1.選擇、錄入放樣數(shù)據(jù)文件。

  2.選擇、錄入坐標數(shù)據(jù)文件。可進行測站坐標數(shù)據(jù)及后視坐標數(shù)據(jù)的調(diào)用。

  3.置測站點。

  4.置后視點、確定方位角。

  5.輸入所需的放樣坐標,開始放樣。

  B.實施放樣實施放樣有兩種方法可供選擇,都可快速進行放樣。

  1)通過點號調(diào)用內(nèi)存中的坐標值。

  2)直接鍵入坐標值。

  三、一體化階段從傳統(tǒng)的放樣方法發(fā)展到坐標放樣方法,放樣工序簡化了,精度提高了,但是由于工地現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜性,例如:堆料、不通視等因素的影響,降低了勞動效率,而且放樣一個設(shè)計點往往需要來回移動目標,須2~3人參加操作。RTK(Real Time Kinematic)技術(shù)是實時處理兩個測站載波相位觀測的差分方法,即是將基準站采集的載波相位傳給用戶接收機進行求差解算坐標。RTK技術(shù)的出現(xiàn)使施工放樣有了突破性的發(fā)展,不但克服了傳統(tǒng)放樣法和坐標放樣法的缺點,而且具有觀測時間短,精度高、無須通視、現(xiàn)場給出精確坐標等優(yōu)點、經(jīng)現(xiàn)場檢測、在距離參考站約3公里處,平面定位誤差小于5cm,高程誤差小于10cm.GPS接收機只要1~3min就能進入RTK工作狀態(tài),在此狀態(tài)下1min內(nèi)即可得到厘米級的點位精度。以徠卡雙頻RTK-GPS為例,簡單介紹RTK放樣作業(yè)流程:

  (1)設(shè)置參考站:在已知控制點上架設(shè)接收機和天線,打開接收機,將PC卡上室內(nèi)設(shè)置的參數(shù)(坐標系統(tǒng))讀入GPS接收機,建立(或選擇)配置集,輸入?yún)⒖颊军c的準確的相應(yīng)坐標和天線高,參考站GPS接收機通過轉(zhuǎn)換參數(shù)將相應(yīng)坐標轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標,同時連續(xù)接收所有可視GPS衛(wèi)星信號,并通過數(shù)據(jù)發(fā)射電臺將其測站坐標、觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機工作狀態(tài)發(fā)射出去,待電臺指示燈顯示發(fā)出通訊信號后流動站即可開展工作。

 。2)流動站工作:打開接收機,新建(或打開)工作項目,建立(或選擇)配置集(要求與參考站相匹配)。流動站接收機在跟蹤GPS衛(wèi)星信號的同時也接收來自參考站的數(shù)據(jù),進行處理獲得流動站的三維WGS-84坐標,最后通過與參考站相同的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)將WGS-84坐標轉(zhuǎn)換為相應(yīng)坐標,并實時顯示在流動站的TR500終端上。接收機可將實時位置與設(shè)計值相比較,指導(dǎo)放樣的正確位置。

  RTK技術(shù)特別適合道路等大批量設(shè)計點位的放樣工作,尤其是道路邊樁,征地范圍線等放樣。無須沿途布設(shè)圖根控制點,從而減少施工控制網(wǎng)的布設(shè)密度,節(jié)約經(jīng)費,節(jié)省時間。由于其無須通視等優(yōu)點和可以單人作業(yè)更顯示出其優(yōu)越性。中海達公司的HD5800一體化藍牙RTK-GPS系統(tǒng),RTK水平精度可達±1cm;RTK垂直精度可達±3cm;最大工作距離:25km,在10km范圍內(nèi)為最佳狀態(tài)。

  四、結(jié)束語

  技術(shù)的進步、儀器工具更新和改進,促使施工放樣工作越來越簡化,精度也越來越高。人們可以根據(jù)需要采用不同的放樣方式。對一些放樣點數(shù)少,又有相關(guān)地物點能保證精度的,可采用傳統(tǒng)的方法。對于精度要求高的,如貫通工程、橋梁等要采用全站儀結(jié)合水準儀進行坐標和高程放樣。RTK-GPS測在道路放樣方面突顯優(yōu)勢,一套基準站可配多套流動站同時工作。幾種方法亦可以結(jié)合使用,例如在全站儀放樣時,可配合使用小鋼尺等工具。在全站儀坐標放樣中,如何解決高程的放樣及其精度問題;RTK-GPS放樣中的精度問題;這兩方面還需積累經(jīng)驗和探討。

  參考文獻

  [1] 《RTK-GPS在高速公路工程放樣的應(yīng)用》,覃昌佩,《廣西測繪》2004.2

  [2] 《HD5800一體化藍牙RTK-GPS在水電地質(zhì)測繪的應(yīng)用》,李桂炎,《中海達GPS報》2004-4

  [3] 《測繪學(xué)》,武漢測繪學(xué)院《測量學(xué)》編寫組

延伸閱讀:工程 放樣 發(fā)展
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