幾種施工放樣方法的比較

1、第 頁 (共11頁)幾種施工放樣方法的比較與分析 1常用施工放樣方法的基本原理1.1傳統(tǒng)放樣在傳統(tǒng)的工程放樣中，經(jīng)緯儀的度盤讀數(shù)是從儀器中讀出來的，放樣方法通常采用極坐標(biāo)法，用經(jīng)緯儀進(jìn)行水平角和豎直角的角度測量，并進(jìn)行定線、用皮尺或鋼尺進(jìn)行量距1，進(jìn)而測設(shè)出點位，最后用水準(zhǔn)儀、塔尺等工具測設(shè)出高程，通常測設(shè)點的坐標(biāo)和高程是分開進(jìn)行的。1.2全站儀放樣全站儀常用的放樣方法包括全站儀在已知點設(shè)站和在未知點設(shè)站兩種情況，在已知點設(shè)站包括極坐標(biāo)法放樣和坐標(biāo)法放樣，在未知點設(shè)站包括角度后方交會法設(shè)站坐標(biāo)放樣和邊角聯(lián)合后方交會法設(shè)站坐標(biāo)放樣。在已知點設(shè)站的兩種放樣方法在工程施工中應(yīng)用最多，但這兩種方法存在

2、一定的局限性，如視線較長時間遮擋，控制點上無法設(shè)站，兩已知控制點不通視和測區(qū)內(nèi)的已知點遭到破壞等情況下，這兩種方法就無法進(jìn)行，全站儀在未知點設(shè)站的形式是采用后方交會，即在待定點上測量至若干個通視已知點的距離和方向值，來確定待定點的點位，這兩種方法無論是用來加密圖根控制點，還是用來加密等級控制點，都是一種非常適用的方法。1.3 GPS-RTK放樣GPS-RTK是通過對載波數(shù)位的實時監(jiān)測來得到其觀察值的變化情況,從而實現(xiàn)動態(tài)精確定位的一種技術(shù),該技術(shù)的工作需要基準(zhǔn)站接收機(jī)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和初加工處理,并將其翻譯為可閱讀的電信號傳給電臺,電臺對接收到的初級電信號進(jìn)行進(jìn)一步的提取與加工,提煉出有效部

3、分傳給多臺流動站接收機(jī)2。接收機(jī)通過對翻譯好的信號進(jìn)行收集，便能為使用者提供其需要使用的信息，根據(jù)該信息，通過相對靜態(tài)的測量方法就能對所測基線進(jìn)行建模分析，實時求解。由此推算出該物體在所建坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確的三維位置。2常用施工放樣方法的方法流程2.1傳統(tǒng)放樣在傳統(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)，然后利用放樣數(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。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

4、卷尺直接丈量或用三角高程測量等方法。工程建筑物的總圖設(shè)計是根據(jù)生產(chǎn)的工藝流程要求和建筑物的地形情況進(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)計算在測量系統(tǒng)中進(jìn)行，則計算工作較為復(fù)雜，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)軸與主要建筑物軸線的方法一致。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=X1Y1sin a+X0, (1) Y=X1sin a+Y1cos a+Y0. (2)X、Y為測量坐標(biāo)系，X1、Y1為建筑坐標(biāo)系。a 為測量坐標(biāo)系的X軸正向順時針轉(zhuǎn)至建筑坐標(biāo)系X1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

5、3。2.2全站儀放樣2.2.1放樣準(zhǔn)備 （1）閱讀設(shè)計圖紙，較算建筑物輪廓控制點數(shù)據(jù)和標(biāo)注尺寸，記錄審圖結(jié)果。 （2）選定測量放樣方法并計算放樣數(shù)據(jù)或編寫測量放樣計算程序、繪制放樣草圖并由第二方審核。 （3）準(zhǔn)備并檢查儀器。 （4）使用有內(nèi)存的全站儀時可以提前將控制點和放樣點的坐標(biāo)輸入內(nèi)存4。2.2.2實施放樣 以拓普康全站儀為例，介紹放樣流程。 （1）測站處儀器架立：在現(xiàn)場找到兩個在圖紙上標(biāo)有坐標(biāo)的兩個點，靠近現(xiàn)場需放樣的一點當(dāng)測站架立儀器，另外一點當(dāng)后視架立棱鏡。全站儀三個支腳架立在測站點上空，架上全站儀，固定儀器的螺絲先不要鎖太緊，中空的位置基本對準(zhǔn)測站點。 （2）按住全站儀電源開關(guān)打開

6、全站儀，轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡后才會進(jìn)入主菜單，打開紅外線對中開關(guān)，就會看見在儀器下方測站點附近有個紅點，那就是紅外線對中點，挪動儀器的兩個支腳讓紅點對準(zhǔn)測站點，注意儀器下一個圓形氣泡盡量居中，以保證微調(diào)后氣泡就能居中。紅點對準(zhǔn)測站點、氣泡基本居中后進(jìn)行儀器上長形氣泡的調(diào)整，長形氣泡居中后再觀察紅點有沒有對準(zhǔn)測站點，沒有的話需松掉固定儀器的螺絲，輕輕移動讓紅點居中再觀察氣泡水平，沒問題后就可以進(jìn)入下個步驟了。 （3）按菜單鍵進(jìn)入菜單，點擊F1進(jìn)入測站的設(shè)置，儀器會要求輸入點號，如果以前在儀器上有存過這個測站點的話就輸入存入的代碼，儀器會自動輸入坐標(biāo)值，沒有的話就隨便編個代碼按確認(rèn)進(jìn)入然后輸入坐標(biāo)，不需要標(biāo)

7、高的話就不輸入儀器高了，需要的話就用卷尺拉一下看儀器中心到測站點的距離，輸入高度按確認(rèn)測站就設(shè)置好了。 (4)讓幫手在后視點架好棱鏡，注意氣泡要居中。轉(zhuǎn)動儀器看儀器上方那個小十字光標(biāo)，方向基本對準(zhǔn)后調(diào)整儀器的轉(zhuǎn)向按鈕固定住儀器，調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的焦距對準(zhǔn)棱鏡的中心，點擊F2進(jìn)入后視的設(shè)置，同測站點一樣，以前存過坐標(biāo)的話就輸入代碼否則重新輸入后視點的坐標(biāo)，儀器對準(zhǔn)棱鏡按確定后后視就完成了。 (5)點擊放樣，輸入事先算好的需要放樣的坐標(biāo)，按確認(rèn)儀器會顯示角度、距離，點擊極差儀器會顯示角度，松開轉(zhuǎn)向按鈕，轉(zhuǎn)動儀器到角度歸零附近，固定住轉(zhuǎn)向，微調(diào)讓角度最接近歸零，讓幫手把棱鏡架在儀器鏡頭對準(zhǔn)的方向，鏡頭看見

8、棱鏡后按測距，界面會顯示一個數(shù)值，正值就讓幫手向儀器正方向前進(jìn)，負(fù)值就讓幫手后退直至儀器上數(shù)值無限接近零，控制誤差在3毫米之內(nèi)，這個點就放出來了。按下一點輸入下一點的坐標(biāo)，重復(fù)操作直至測量完成。 (6)測量完成后按住電源開關(guān)關(guān)閉電源，把調(diào)平按鈕基本回中后下掉固定螺栓，把全站儀放回儀器箱，收好支腳放回實驗室5。2.3GPS-RTK放樣2.3.1放樣前準(zhǔn)備工作 (1)測量放樣前應(yīng)從合法、有效途徑獲取施工區(qū)已有的平面和高程控制成果資料。 (2)根據(jù)現(xiàn)場控制點標(biāo)志是否完好等情況，決定是否需要對其進(jìn)行檢測。 (3)已有控制點不能滿足要求應(yīng)重新布設(shè)控制，已有的控制點密度不能滿足放樣需要時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的控制點

9、進(jìn)行加密。 (4)必須按正式設(shè)計圖紙、文件、修改通知進(jìn)行測量放樣，不得憑口頭通知和未經(jīng)批準(zhǔn)的圖紙放樣。 (5)根據(jù)規(guī)范規(guī)定和設(shè)計的精度要求并結(jié)合人員和儀器設(shè)備情況制定放樣方案。其內(nèi)容應(yīng)包裹：控制點的檢測與加密、放樣依據(jù)、放樣方法及精度估算、放樣程序人員及設(shè)備配置等6。2.3.2應(yīng)注意的問題 (1)基準(zhǔn)站的位置選擇 基準(zhǔn)站位置的選擇是整個測量過程第一步，也是最為關(guān)鍵的一步,因為基準(zhǔn)站的位置是所有信息采集的基本參照物,所以在對其進(jìn)行選址時要注意遠(yuǎn)離微波站大功率的無線電發(fā)射臺等干擾設(shè)備、以及高壓輸電線等易產(chǎn)生強(qiáng)電流磁場的設(shè)施。 其位置最好選在視野較為開闊的地區(qū)，以方便信號的收集，降低其信號頻率的減損

10、。除此之外，還要遠(yuǎn)離具有大規(guī)模的反射物的區(qū)域，以減少反射所造成的多路徑誤差。 (2)基準(zhǔn)點的密度 GPS-RTK的測量技術(shù)由于其地理條件等的限制,因而若想其保持較高的測量精度,就需要有足夠數(shù)量的接收器和衛(wèi)星等通訊設(shè)備,并且該類設(shè)備應(yīng)具有較科學(xué)的幾何分布和良好的數(shù)據(jù)通訊道.GPS-RTK技術(shù)的作用距離應(yīng)服從于下列公式:D=4.24(h1+h2) (3)式中：h1、h2分別是基準(zhǔn)站和流動站電臺的天線高,D為數(shù)據(jù)鏈的覆蓋范圍的半徑。再考慮到障礙物遮擋、無線電波干擾、電源及傳輸路徑衰減等因素，基準(zhǔn)站至流動站的距離最佳應(yīng)保持在5千米左右7。2.3.3外業(yè)工作以華測X80雙頻RTK-GPS為例，簡單介紹R

11、TK外業(yè)放樣工作流程。 (1)設(shè)置基準(zhǔn)站和移動站：在任意點上架設(shè)接收機(jī)和天線，同時架設(shè)移動站的接收機(jī)和手薄，打開基準(zhǔn)站和移動站的接收機(jī)和電臺，在RECON終端手薄上將室內(nèi)設(shè)置的參數(shù)（坐標(biāo)系統(tǒng)）讀入GPS接收機(jī)，選擇配置集，基準(zhǔn)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BEIJING-54坐標(biāo)，同時連續(xù)接收所有可視GPS信號，并通過電臺或GPRS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)出的通訊信號移動站即可開展工作，他們啟動后在手簿上輸入控制點的準(zhǔn)備的相應(yīng)坐標(biāo)和高程，在控制點上測量該控制點的坐標(biāo)，然后進(jìn)行重設(shè)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)。 （2）移動站工作：移動站接收機(jī)在跟蹤G

12、PS衛(wèi)星信號的同時也接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理獲得移動站的三維WGS-84坐標(biāo)，最后通過與基準(zhǔn)站相同的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)將實測坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)坐標(biāo)，并實時顯示在移動站的RECON終端手薄上，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8。2.3.4內(nèi)業(yè)處理 （1）數(shù)據(jù)傳輸。 （2）數(shù)據(jù)處理。 （3）成果移交。3實例分析3.1全站儀放樣的精度分析 使用全站儀極坐標(biāo)法放樣，各項誤差的來源及對放樣點位的影響估算。3.1.1水平測設(shè)誤差的來源及影響 （1）望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)誤差ms； （2）讀數(shù)誤差mr； （3）儀器誤差mi； （4）外界條件的影響mv； （5）目標(biāo)偏心引起的誤差mp； （6）測站偏心引起

13、的誤差mo；3.1.2水平距離的測設(shè)精度放樣過程中，測設(shè)距離的誤差主要來源于儀器誤差，測站偏心引起的距離誤差等。 （1）儀器誤差； （2）測站偏心誤差； （3）地面點的標(biāo)定誤差引起地面點標(biāo)定的因素主要有對中桿的偏心引起的誤差和在地面上進(jìn)行標(biāo)記的誤差9。 （1）對中桿偏心引起的誤差 m1；(2)地面上標(biāo)記的誤差m2。3.1.3各項測設(shè)誤差對放樣點平面位置的綜合影響值估算根據(jù)上述對各項誤差的分析和估計，依據(jù)實例得各項放樣點位置中誤差的影響,見表1 表1放樣點位置中誤差測距長度（m） 測角中誤差() 測距中誤差（mm） 點位中誤差（mm） 10 145.9 2.02 9.430 48.7 2.06

14、9.450 29.4 2.10 9.5100 15.1 2.20 9.6150 10.5 2.30 9.9200 8.3 2.40 10.2250 701 2.50 10.7300 6.3 2.60 11.2400 5.4 2.80 12.3500 4.9 3.00 13.71000 4.3 4.00 21.8 從表1中可看出，隨著邊長的增長，其測角中誤差減小較快，而觀測中誤差和放樣點點位誤差的變化不是很明顯。為了更直觀反應(yīng)各項誤差對放樣點位置中誤差的影響，繪制了各項中誤差折線圖，如圖1圖1各項中誤差折線圖3.2GPS-RTK精度分析 在RTK放樣測量過程中的影響精度的因素： （1）轉(zhuǎn)換參數(shù)引

15、起的精度損失; （2）基準(zhǔn)站與流動站之間的距離誤差; （3）基準(zhǔn)站的誤差。3.3全站儀和RTK施工放樣的成果對比分析 表為測量的一個實例成果表，是用兩種測量方式進(jìn)行測量的成果對比表，點布設(shè)時為RTK方式，使用的儀器為拓普康RTK，預(yù)設(shè)精度為3cm，準(zhǔn)站設(shè)在線路的中間，在布設(shè)完成后用蘇一光全站儀進(jìn)行了復(fù)測，復(fù)測時按一級導(dǎo)線精度要求測設(shè)，復(fù)測導(dǎo)線經(jīng)嚴(yán)密平差后的單位權(quán)中誤差為2.1，導(dǎo)線的實際精度優(yōu)于規(guī)范中有關(guān)一級導(dǎo)線的精度要求。通過對比可以看出，兩次成果中坐標(biāo)最大差值為2.67，所測點的誤差均小于5mm的規(guī)范要求10。 表2 全站儀放樣成果與RTK放樣成果對比表我們可以看出全站儀放樣成果與RTK放

16、樣成果的差值有一部分為毫米級，但多數(shù)差值為厘米級。除A2點比較特別外(估計點位有移動)其他點位誤差較大的點均位于兩端，即RTK成果的誤差與基準(zhǔn)站的距離成正比。為了更自觀地反映出全站儀放樣成果與RTK放樣成果的差值，繪制了差值折線圖，如圖2圖2全站儀放樣成果與RTK放樣成果對比4結(jié)束語通過上面的工程實例分析，我們得知利用全站儀進(jìn)行工程放樣與利用RTK進(jìn)行工程放樣的精度都能夠滿足實際工程的需求，因此在實際放樣過程中，我們可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況采用何種儀器進(jìn)行放樣。全站儀施工放樣技術(shù)具有測量精度高(一般情況下可達(dá)毫米級)，儀器的集成化、自動化和智能化程度高等優(yōu)點，并直接利用施工控制點和放樣點的坐標(biāo)進(jìn)

17、行放樣工作，避免了大量的放樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作，提高了施工測量的工效，同時也減少了施工放樣中可能出現(xiàn)的差錯。缺點是需要通視、人為影響、堆料等因素的影響，往往會降低了工作效率，并浪費時間和精力，而且定位精度也受到影響。利用RTK放樣克服了傳統(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，但其放樣精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于全站儀。RTK技術(shù)仍存在許多誤差，例：外界因素所造成的誤差。我們要特別注意，如多路徑效應(yīng)等。另隨著儀器不斷更新改進(jìn)和計算機(jī)的處理數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，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)實際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

18、精度的，可采用傳統(tǒng)的方法；對于精度要求高的，如隧道、橋梁等要采用全站儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行坐標(biāo)和高程放樣；為提高放樣精度,在實際工作中應(yīng)注意如下事項:（1）應(yīng)根據(jù)放樣點的具體特點及其要求來確定的方法和步驟,對于精度要求較高的點位,除認(rèn)真負(fù)責(zé)外,還要做到放樣和復(fù)測相結(jié)合,并隨時對放樣點進(jìn)行檢核。（2）放樣點位誤差與放樣距離成正比,在測角精度，測距精度確定的情況下,放樣點的精度主要取決于放樣長度,放樣長度越長,精度越差;相反,放樣長度越短,精度越高。因此,測區(qū)要布測足夠數(shù)量的控制點,這樣既能保證放樣的精度,又能使測量工作方便展開。（3）天頂距與高差測距誤差成正比,隨著天頂距的增大,放樣誤差也隨之增大。因此

19、,在較長距離測量時,要考慮地球曲率和大氣折光對高差的影響11。RTK-GPS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，例如利用RTK-GPS進(jìn)行導(dǎo)線點的測量和加密，用全站儀進(jìn)行放樣,總之，現(xiàn)在的工程施工要求滿足更多的技術(shù)指標(biāo)，放樣的技術(shù)也就和儀器的發(fā)展以及處理數(shù)據(jù)的新方法密切聯(lián)系，每一種方法都有優(yōu)點和使用的范圍，靈活的應(yīng)用可以提高生產(chǎn)效率.在放樣中，工作人員還要認(rèn)真做好數(shù)據(jù)的分析工作，不斷地積累和探討在精度范圍內(nèi)的放樣經(jīng)驗，以精確、快速實用為標(biāo)準(zhǔn)，滿足以后不斷進(jìn)步的施工技術(shù)需要12。參 考 文 獻(xiàn)1張正祿，李廣云，潘國榮等.工程測量學(xué)M武漢出版社.201

20、1.2潘正鳳，程效軍，成樞等.數(shù)字測圖原理與方法M.武漢出版社.2010.3李征航，黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理M.武漢大學(xué)出版社.2010.4王佩軍，徐亞明.攝影測量學(xué)M.武漢大學(xué)出版社.2010.5武漢大學(xué)測繪學(xué)院測量平差學(xué)科組.誤差理論與測量平差基礎(chǔ)M.武漢大學(xué)出版社.2009.6胡振琪，王家貴，余應(yīng)詳.應(yīng)用工程測量學(xué)M.煤炭工業(yè)出版社.2003.7劉金鳳.全站儀自由設(shè)站法及精度分析J.江西測繪院.2005，21（4）：32-34.8張鑫.不通視的坐標(biāo)測量方法J.江淮水利科技局.2008，32（6）:81-82.9岳建平，高永剛，謝波.利用全站儀坐標(biāo)法放樣橋梁高塔柱的精度分析J測繪通報.

21、2003，15（2):72-76.10周世昌.磁性測量J.北京電子工業(yè)出版社.1994，19（4）: 60-63.11王易真.實用磁路設(shè)計M.北京出版社.2008.912張志東.大學(xué)物理實驗M.北京工業(yè)大學(xué)出版社.2007.Comparison of several methods of construction loftingAbstract: Principle of the setting out various construction methods are elaborated in this paper firstly, secondly,the various process steps are simple listed.For the case, focuses of the construction settin