工程放樣發(fā)展研究論文

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【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RTKGPS

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(biāo)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(zhǔn)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(jìn)行的。測設(shè)點位的常用方法有：直角坐標(biāo)法，極坐標(biāo)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(zhǔn)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(jìn)行的，主要建筑物的軸線往往不能與測量坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸平行，如果設(shè)計建筑物的坐標(biāo)計算在測量坐標(biāo)系中進(jìn)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(biāo)系，使獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo)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(biāo)換算成測量坐標(biāo)。X=X′cosα-Y′sinα+Xo，Y=X′sinα+Y′cosα+yo，XOY為測量坐標(biāo)系，X′O′Y′為建筑坐標(biāo)系。α為測量坐標(biāo)系的X軸正向順時針轉(zhuǎn)至建筑坐標(biāo)系X′軸正向的夾角，Xo、Yo為建筑坐標(biāo)系原點在測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)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(jìn)行分配誤差，不但浪費了工時，而且精度不高。

二、坐標(biāo)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(biāo)，出現(xiàn)了坐標(biāo)放樣法。坐標(biāo)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(biāo)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(biāo)，把測出的坐標(biāo)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(jī)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(biāo)的方法有：①行命令法；②菜單命令法；③批處理命令法（通過autoCAD二次開發(fā)語言LSP等進(jìn)行）。在利用autoCAD進(jìn)行放樣設(shè)計時，只要采用大地坐標(biāo)系，則可以直接提取放樣點的大地坐標(biāo)，不必要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工序，而且提取的坐標(biāo)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(jī)普及和發(fā)展的同時，電子經(jīng)緯儀即全站儀（TotalStation）迅速發(fā)展取代了傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀。計算機(jī)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(xiàn)，全站儀則在具體的放樣工作中簡化了放樣工作程序。現(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(zhǔn)備

1.選擇、錄入放樣數(shù)據(jù)文件。

2.選擇、錄入坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件。可進(jìn)行測站坐標(biāo)數(shù)據(jù)及后視坐標(biāo)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(biāo)，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(jìn)行放樣。

1）通過點號調(diào)用內(nèi)存中的坐標(biāo)值。

2）直接鍵入坐標(biāo)值。

三、一體化階段

從傳統(tǒng)的放樣方法發(fā)展到坐標(biāo)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(biāo)，須2~3人參加操作。RTK（RealTimeKinematic）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(zhǔn)站采集的載波相位傳給用戶接收機(jī)進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。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(biāo)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(biāo)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(jī)只要1~3min就能進(jìn)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(jī)和天線，打開接收機(jī)，將PC卡上室內(nèi)設(shè)置的參數(shù)（坐標(biāo)系統(tǒng)）讀入GPS接收機(jī)，建立（或選擇）配置集，輸入?yún)⒖颊军c的準(zhǔn)確的相應(yīng)坐標(biāo)和天線高，參考站GPS接收機(jī)通過轉(zhuǎn)換參數(shù)將相應(yīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標(biāo)，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(biāo)、觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)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(jī)，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(jī)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(jìn)行處理獲得流動站的三維WGS-84坐標(biāo)，最后通過與參考站相同的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)坐標(biāo)，并實時顯示在流動站的TR500終端上。接收機(jī)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(dá)公司的HD5800一體化藍(lán)牙RTK-GPS系統(tǒng)，RTK水平精度可達(dá)±1cm；RTK垂直精度可達(dá)±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(jìn)步、儀器工具更新和改進(jìn)，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(zhǔn)儀進(jìn)行坐標(biāo)和高程放樣。RTK-GPS測在道路放樣方面突顯優(yōu)勢，一套基準(zhǔn)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(biāo)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(xiàn)】

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

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