《工程測量》第17章工業(yè)與民用建筑中的施工測量ppt課件

1、第十七章工業(yè)與民用建筑中的施工丈量.17-1 施工丈量概述 一、施工丈量的目的和內(nèi)容 把設(shè)計的建筑物、構(gòu)筑物的平面位置和高程，按設(shè)計要 求以一定的精度測設(shè)在地面上，作為施工的根據(jù)。并在施工過程中進展一系列的丈量任務(wù)，以銜接和指點各工序間的施工。 施工丈量貫穿于整個施工過程中。從場地平整、建筑 物定位、根底施工，到建筑物構(gòu)件的安裝等，都需求進展 施工丈量，才干使建筑物、構(gòu)筑物各部分的尺寸、位置符 合設(shè)計要求。 有些工程開工后，為了便于維修和擴建，還必需測繪 出開工圖。 有些高大或特殊的建筑物建成后，還要定期進展變形 觀測，以便積累資料，掌握變形的規(guī)律，為今后建筑物的 設(shè)計、維護和運用提供資料。.

2、 2、測設(shè)精度的要求取決于建筑物或構(gòu)筑物的大小、資料、用途和施工方法等要素。普通高層建筑物的測設(shè)精度應(yīng)高于低層建筑物，鋼構(gòu)造廠房的測設(shè)精度應(yīng)高于鋼筋混凝土構(gòu)造廠房，裝配式建筑物的測設(shè)精度應(yīng)高于非裝配式建筑物。 1、測繪地形圖是將地面上的地物、地貌測繪在圖紙上，而施工放樣那么和它相反，是將設(shè)計圖紙上的建筑物、構(gòu)筑物按其設(shè)計位置測設(shè)到相應(yīng)的地面上。 二、施工丈量的特點. 4、施工現(xiàn)場工種多，交叉作業(yè)頻繁，并有大量土、石方填挖，地面變動很大，又有動力機械的震動，因此各種丈量標(biāo)志必需埋設(shè)穩(wěn)定且在不易破壞的位置。還應(yīng)做到妥善維護，經(jīng)常檢查，如有破壞，應(yīng)及時恢復(fù)。 3、施工丈量任務(wù)與工程質(zhì)量及施工進度有著

3、親密的聯(lián)絡(luò)。丈量人員必需了解設(shè)計的內(nèi)容、性質(zhì)及其對丈量任務(wù)的精度要求，熟習(xí)圖紙上的尺寸和高程數(shù)據(jù)，了解施工的全過程，并掌握施工現(xiàn)場的變動情況，使施工丈量任務(wù)可以與施工親密配合。. 施工現(xiàn)場上有各種建筑物、構(gòu)筑物，且分布較廣，往往又不是同時開工興建。為了保證各個建筑物、構(gòu)筑物在平面和高程位置都符合設(shè)計要求，相互連成一致的整體，施工丈量和測繪地形圖一樣，也要遵照“從整體到部分，先控制后碎部的原那么。即先在施工現(xiàn)場建立一致的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，然后以此為根底，測設(shè)出各個建筑物和構(gòu)筑物的位置。 施工丈量的檢核任務(wù)也很重要，必需采用各種不同的方法加強外業(yè)和內(nèi)業(yè)的檢核任務(wù)。三、施工丈量的原那么. 1、

4、在施工丈量之前，應(yīng)建立健全丈量組織和檢查制度。并核對設(shè)計圖紙，檢查總尺寸和分尺寸能否一致，總平面圖和大樣詳圖尺寸能否一致，不符之處要向設(shè)計單位提出，進展修正。然后對施工現(xiàn)場進展實地踏勘，根據(jù)實踐情況編制測設(shè)詳圖，計算測設(shè)數(shù)據(jù)。四、預(yù)備任務(wù). 2、對施工丈量所運用的儀器，工具應(yīng)進展檢驗、校正，否那么不能運用。任務(wù)中必需留意人身和儀器的平安，特別是在高空和危險地域進展丈量時，必需采取防護措施。.17-2 建筑場地上的施工控制丈量 在勘測時期已建立有控制網(wǎng)，但是由于它是為測圖而建立的，末思索施工的要求，控制點的分布、密度和精度，都難以滿足施工丈量的要求。另外，由于平整場地控制點大多被破壞。因此，在施

5、工之前，建筑場地上要重新建立專門的施工控制網(wǎng)。 下面分別簡單地引見這兩種控制方式。 1、建筑方格網(wǎng)(或矩形網(wǎng))：大中型建筑施工地上，正方形或矩形格網(wǎng)組成的施工控制網(wǎng)。 2、建筑基線：在面積不大又不非常復(fù)雜的建筑場地上，常布置一條或幾條基線，作為施工丈量的平面控制，稱為建筑基線。.一、建筑方格網(wǎng) 施工坐標(biāo)系的A軸和B軸，應(yīng)與廠區(qū)主要建筑物或主要道路、管線方向平行。坐標(biāo)原點設(shè)在總平面圖的西南角，使一切建筑物和構(gòu)筑物的設(shè)計坐標(biāo)均為正值。施工坐標(biāo)系與國家丈量坐標(biāo)系之間的關(guān)系，可用施工坐標(biāo)系原點的丈量系坐標(biāo)來確定。在進展施工丈量時，上述數(shù)據(jù)由勘測設(shè)計單位給出。1、建筑方格網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng) 在設(shè)計和施工部門，

6、為了任務(wù)上的方便，常采用一種獨立坐標(biāo)系統(tǒng)，稱為施工坐標(biāo)系或建筑坐標(biāo)系。施工坐標(biāo)系的縱軸通常用A表示，橫軸用B表示，施工坐標(biāo)也用A、B坐標(biāo)。 . 2、建筑方格網(wǎng)的布設(shè) 建筑方格網(wǎng)的布置，應(yīng)根據(jù)建筑設(shè)計總平面圖上各建筑物、構(gòu)筑物、道路及各種管線的布設(shè)情況，結(jié)合現(xiàn)場的地形情況擬定。布置時應(yīng)先選定建筑方格網(wǎng)的主軸線，然后再布置方格網(wǎng)。方格網(wǎng)的方式可布置成正方形或矩形。當(dāng)場區(qū)面積較大時，常分兩級。首級可采用“十字形、“口字形或“田字形，然后再加密方格網(wǎng)。當(dāng)場區(qū)面積不大時，盡量布置成全面方格網(wǎng)。 (1)、建筑方格網(wǎng)的布置和主軸線的選擇. 布網(wǎng)時，方格網(wǎng)的主軸線應(yīng)布設(shè)在廠區(qū)的中部，并與主要建筑物的根本軸線平

7、行。方格網(wǎng)的折角應(yīng)嚴(yán)厲成90。方格網(wǎng)的邊長普通為100一200m；矩形方格網(wǎng)的邊長視建筑物的大小和分布而定，為了便于運用，邊長盡能夠為50m或它的整倍數(shù)。方格網(wǎng)的邊應(yīng)保證通視且便于測距和測角，點位標(biāo)石應(yīng)能長期保管。 . (2)、確定主點的施工坐標(biāo) 建筑方格網(wǎng)的主軸線，它是建筑方格網(wǎng)擴展的根底。當(dāng)場區(qū)很大時，主軸線很長，普通只測設(shè)其中的一段，主軸線的定位點，稱主點。主點的施工坐標(biāo)普通由設(shè)計單位給出，也可在總平面圖上用圖解法求得一點的施工坐標(biāo)后，再按主軸線的長度推算其它主點的施工坐標(biāo)。 . (3)、求算主點的丈量坐標(biāo) 當(dāng)施工坐標(biāo)系與國家丈量坐標(biāo)系不一致時在施工方格網(wǎng)測設(shè)之前，應(yīng)把主點的施工坐標(biāo)換算

8、為丈量坐標(biāo)，以便求算測設(shè)數(shù)據(jù)。 .二、建筑基線 建筑基線的布置也是根據(jù)建筑物的分布，場地的地形和原有控制點的情況而選定的。建筑基線應(yīng)接近主要建筑物，并與其軸線平行，以便采用直角坐標(biāo)法進展測設(shè)，通?？刹贾脦追N方式。為了便于檢查建筑基線點有無變動，基線點數(shù)不應(yīng)少于三個。.三、測設(shè)任務(wù)的高程控制 在建筑場地上，水準(zhǔn)點的密度應(yīng)盡能夠滿足安頓一次儀器即可測設(shè)出所需的高程點。而測繪地形圖時敷設(shè)的水準(zhǔn)點往往是不夠的，因此，還需增設(shè)一些水準(zhǔn)點。在普通情況下，建筑方格網(wǎng)點也可兼作高程控制點。只需在方格網(wǎng)點樁面上中心點旁邊設(shè)置一個突出的半球狀標(biāo)志即可。 在普通情況下，采用四等水準(zhǔn)丈量方法測定各水準(zhǔn)點的高程，而對延

9、續(xù)消費的車間或下水管道等，那么需采用三等水準(zhǔn)丈量的方法測定各水準(zhǔn)點的高程。 .17-3 民用建筑施工中的丈量任務(wù) 民用建筑指的是住宅、辦公樓、食堂、俱樂部、醫(yī)院和學(xué)校等建筑物。施工丈量的義務(wù)是按照設(shè)計的要求，把建筑物的位置測設(shè)到地面上，并配合施工以保證工程質(zhì)量。 . 根據(jù)總平面圖上所給出的建筑物位置及尺寸進展建筑物定位。也就是將建筑物外廓軸線各交點如圖中的M、N、P、Q四點，也稱角樁測設(shè)到地面上，作為根底和細部放樣的根據(jù)。民用建筑物的施工丈量 測設(shè)建筑物角樁方法： 根據(jù)控制點、建筑基線、建筑方格網(wǎng)采用極坐標(biāo)法或直角坐標(biāo)法放樣，根據(jù)已有建筑物或建筑紅線放樣。 .一、測設(shè)前的預(yù)備任務(wù) 1、熟習(xí)圖紙

10、。設(shè)計圖紙是施工丈量的根據(jù)，在測設(shè)前，應(yīng)熟習(xí)建筑物的設(shè)計圖紙，了解施工的建筑物與相鄰地物的相互關(guān)系，以及建筑物的尺寸和施工的要求等。測設(shè)時必需具備以下圖紙資料。 (1)、總平面圖：是施工測設(shè)的總體根據(jù)，建筑物就是根據(jù)總平面圖上所給的尺寸關(guān)系進展定位的。 (2)、建筑平面圖：給出建筑物各定位軸線間的尺寸關(guān)系及室內(nèi)地坪標(biāo)高等。 (3)、根底平面圖：給出根底軸線間的尺寸關(guān)系和編號。 (4)、根底詳圖(根底大樣圖)：給出根底設(shè)計寬度、方式及根底邊線與軸線的尺寸關(guān)系 (5)、立面圖和剖面圖：它們給出根底、地坪、門窗、樓板、屋架和屋面等設(shè)計高程，是高程測設(shè)的主要根據(jù)。. 2、現(xiàn)場踏勘，目的是為了解現(xiàn)場的地

11、物、地貌和原有丈量控制點的分布情況，并調(diào)查與施工丈量有關(guān)的問題。 . 3、平整和清理施工現(xiàn)場，以便進展測設(shè)任務(wù)。 . 4、擬定測設(shè)方案和繪制測設(shè)草圖，對各設(shè)計圖紙的有關(guān)尺寸及測設(shè)數(shù)據(jù)應(yīng)仔細核對，以免出現(xiàn)過失。 .二、民用建筑物的定位 1、建筑物的定位，就是把建筑物外廓各軸線交點測設(shè)在地面上，然后再根據(jù)這些點進展細部放樣。 2、測設(shè)時，如現(xiàn)場已有建筑方格網(wǎng)或建筑基線時，可直接采用直角坐標(biāo)法進展定位。 .三、龍門板和軸線控制樁的設(shè)置 1、建筑物定位以后，所測設(shè)的軸線交點樁(或稱角樁)，在開挖根底時將被破壞。施工時為了能方便地恢復(fù)各軸線的位置，普通是把軸線延伸到平安地點，并作好標(biāo)志。延伸軸線的方法有

12、兩種：龍門板法和軸線控制樁法。 2、龍門板法適用于普通小型的民用建筑物，為了方便施工，在建筑物四角與隔墻兩端基槽開挖邊線以外約1.52m處釘設(shè)龍門樁。樁要釘?shù)秘Q直、結(jié)實，樁的外側(cè)面與基槽平行。根據(jù)建筑場地的水準(zhǔn)點，用水準(zhǔn)儀在龍門校上測設(shè)建筑物 0.000標(biāo)高線。根據(jù)0.000標(biāo)高線把龍門板釘在龍門樁上，使龍門板的頂面在一個程度面上，且與0.000標(biāo)高線一致。用經(jīng)緯儀將各軸線引測到龍門板上。 . 3、軸線控制樁設(shè)置在基槽外根底軸線的延伸線上，作為開槽后各施工階段確定軸線位置的根據(jù)。軸線控制樁離根底外邊線的間隔根據(jù)施工場地的條件而定。假設(shè)附近有已建的建筑物，也可將軸線投設(shè)在建筑物的墻上。為了保證控

13、制樁的精度，施工中往往將控制樁與定位樁一同測設(shè)，有時先控制樁，再測設(shè)定位樁。軸線控制樁.四、根底施工的丈量任務(wù) 1、根底開挖前，根據(jù)軸線控制樁(或龍門板)的軸線位置和根底寬度，并顧及到根底挖深應(yīng)放坡的尺寸，在地面上用白灰放出基槽邊線(或稱根底開挖線)。 2、開挖基槽時，不得超挖基底，要隨時留意挖土的深度，當(dāng)基槽挖到離槽底0.300 0.500m時，用水準(zhǔn)儀在槽壁上每隔23m和拐角處釘一個程度樁，用以控制挖槽深度及作為清理槽底和鋪設(shè)墊層的依據(jù)。.17-4 復(fù)雜民用建筑物施工丈量 近年來，隨著旅游建筑、公共建筑的開展，在施工丈量中經(jīng)常遇到各種平面圖形比較復(fù)雜的建筑物和構(gòu)筑物，例如圓弧形、橢圓形、雙

14、曲線形和拋物線形等。測設(shè)這樣的建筑物，要根據(jù)平面曲線的數(shù)學(xué)方程式，根據(jù)曲線變化的規(guī)律，進展適當(dāng)?shù)挠嬎恪⑶蟪鰷y設(shè)數(shù)據(jù)。然后按建筑設(shè)計總平面圖的要求，利用施工現(xiàn)場的丈量控制點和一定的丈量方法，先測設(shè)出建筑物的主要軸線，根據(jù)主要軸線再進展細部測設(shè)。例如：測設(shè)橢圓的方法有：.一、直接拉線法 3、實地測設(shè)出焦點F1、F2的位置。2、由橢圓方程計算出焦距c1、在實地定出橢圓長短半軸AB、CDF1o=F2o=c。4、取一個細鐵絲，長度等于 F1 C +F2C，兩端固定在F1、 F2，套一個鋼筆挪動，按 一定間距打樁標(biāo)定之ABCD.二、坐標(biāo)計算法 經(jīng)過橢圓中心建立直角坐標(biāo)系，橢圓的長、短軸即為該坐標(biāo)系的X、Y

15、軸。 .17-5 廠房柱列軸線的測設(shè)和柱基施工丈量 檢查廠房矩形控制網(wǎng)的精度符合要求后，即可根據(jù)柱間距和跨間距用鋼尺沿矩形網(wǎng)各邊量出各軸線控制樁的位置，并打入大木樁，釘上小釘，作為測設(shè)基坑和施工安裝的根據(jù)。一、柱列軸線的測設(shè).二、柱基的測設(shè) 1、柱基測設(shè)就是根據(jù)根底平面圖和根底大樣圖的有關(guān)尺寸，把基坑開挖的邊線用白灰標(biāo)示出來以便挖坑 2、在進展柱基測設(shè)時，應(yīng)留意定位軸線不一定都是根底中心線，有時一個廠房的柱基類型不一，尺寸各異，放樣時應(yīng)特別留意。 . 三、基坑的高程測設(shè) 1、當(dāng)基坑挖到一定深度時，應(yīng)在坑壁周圍離坑底設(shè)計高程0.30.5m處設(shè)置幾個程度樁，作為基坑修坡和清底的高程依據(jù)。 2、此外

16、還應(yīng)在基坑內(nèi)測設(shè)出墊層的高程，即在坑底設(shè)置小木樁，使樁頂面恰好等于墊層的設(shè)計高程。 .四、根底模板的定位 打好墊層之后，根據(jù)坑邊定位小木樁，用拉線的方法，吊垂球把柱基定位線投到墊層。用墨斗彈出墨線，用紅漆畫出標(biāo)志，作為柱基立模板和布置根底鋼筋網(wǎng)的根據(jù)。立模時，將模板底線對準(zhǔn)墊層上的定位線，并用垂球檢查模板能否豎直。最后將柱基頂面設(shè)計高程測設(shè)在模板內(nèi)壁。 .17-6 工業(yè)廠房構(gòu)件的安裝丈量 裝配式單層工業(yè)廠房主要由柱、吊車梁、屋架、天窗架和屋面板等主要構(gòu)件組成。 在吊裝每個構(gòu)件時，有綁扎、起吊、就位、暫時固定、校正和最后固定等幾道操作工序。 下面著重引見柱子、吊車梁及吊車軌道等構(gòu)件在安裝時的校正

17、任務(wù)。 .一、柱子安裝丈量 1、柱子安裝的精度要求 (1)、柱腳中心線應(yīng)對準(zhǔn)柱列軸線，允許偏向為5mm。 (2)、牛腿面的高程與設(shè)計高程一致，其誤差不應(yīng)超越： 柱高在5m以下為5mm； 柱高在5m以上為8mm。 (3)、柱的全高豎向允許偏向值為1/1000柱高，但不應(yīng) 超越20mm。 . 2吊裝前的預(yù)備任務(wù) 1)、 柱子吊裝前，應(yīng)根據(jù)軸線控制樁，把定位軸線投測到杯形根底的頂面上，并用紅油漆畫上“標(biāo)明。同時還要在杯口內(nèi)壁，測出一條高程線，從高程線起向下量取一整分米數(shù)即到杯底的設(shè)計高程。 2)、在柱子的三個側(cè)面彈出柱中心線，每一面又需分為上、中、下三點，并畫小三角形“標(biāo)志，以便安裝校正。 . 3柱

18、長的檢查與杯底找平 柱子在預(yù)制時，由于模板制造和模板變形等緣由，不能夠使柱子的實踐尺寸與設(shè)計尺寸一樣，為理處理這個問題，往往在澆注根底時把杯形根底底面高程降低25cm，然后用鋼尺從牛腿頂面沿柱邊量到柱底，根據(jù)這根柱子的實踐長度，用1:2水泥沙漿在杯底進展找平，使牛腿面符合設(shè)計高程。 .4、安裝柱子時的豎直校正 1)、柱子插入杯口后，首先應(yīng)使柱 身根本豎直，再令其側(cè)面所彈 的中心線與根底軸線重合。用 木楔或鋼楔初步固定，然后進 行豎直校正。校正時用兩架經(jīng) 緯儀分別安頓在柱基縱橫軸線 附近，離柱子的間隔約為柱高 的1.5倍。2)、先瞄準(zhǔn)柱子中心線的底部，然 后固定照準(zhǔn)部，再俯視柱子中 心線頂部。如

19、重合，那么柱子在 這個方向上就是豎直的。假設(shè) 不重合，應(yīng)進展調(diào)整，直到柱 子兩個側(cè)面的中心線都豎直為 止。 由于縱軸方向上柱距很小，通常把儀器安頓在縱軸的一側(cè)，在此方向上，安頓一次儀器可校正數(shù)根柱子. 5、柱子校正的本卷須知 (1)、校正用的經(jīng)緯儀事前應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)厲檢校，由于校正柱子豎直時，往往只用盤左或盤右觀測，儀器誤差影響很大，操作時還應(yīng)留意使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管氣泡嚴(yán)厲居中。 (2)、柱子在兩個方向的垂直度都校正好后，應(yīng)再復(fù)查平面位置，看柱子下部的中線能否仍對準(zhǔn)根底的軸線。 (3)、當(dāng)校正變截面的柱子時，經(jīng)緯儀必需放在軸線上校正，否那么容易產(chǎn)生過失。 (4)、在陽光照射下校正柱子垂直度時，要思索溫度

20、影響，由于柱子受太陽照射后，柱子向陰面彎曲，使柱頂有一個程度位移。為此應(yīng)在早晨或陰天時校正。 .二、吊車梁的安裝丈量 1、安裝前先彈出吊車梁頂面中心線和吊車梁兩端中心線，要將吊車軌道中心線投到牛腿面上。2、分別安頓經(jīng)緯儀于吊車軌中線的一個端點上，瞄準(zhǔn)另一端點，仰起望遠鏡，即可將吊車軌道中線投測到每根柱子的牛腿面上并彈以墨線。3、根據(jù)牛腿面的中心線和梁端中心線，將吊車梁安裝在牛腿上。4、吊車梁安裝完后，應(yīng)檢查吊車梁的高程，可將水準(zhǔn)儀安頓在地面上，在柱子側(cè)面測設(shè)十50cm的標(biāo)高線，再用鋼尺從該線沿柱子側(cè)面向上量出至梁面的高度，檢查梁面標(biāo)高能否正確，然后在梁下用鐵板調(diào)整梁面高程，使之符合設(shè)計要求。

21、. 三、吊車軌道安裝丈量 1、 安裝吊車軌道前，須先對梁上的中心線進展檢測，此項檢測多用平行線法。首先在地面上從吊車軌中心線向廠房中心線方向量出長度。然后安頓經(jīng)緯儀于平行線一端點上，瞄準(zhǔn)另一端點，固定照準(zhǔn)部，仰起望遠鏡投測。此時另一人在梁上挪動橫放的木尺，當(dāng)視野正對準(zhǔn)尺上一米刻劃時，尺的零點應(yīng)與梁面上的中線重合。如不重合應(yīng)予以矯正，可用撬杠挪動吊車梁。 2、吊車軌道按中心線安裝就位后，可將水準(zhǔn)儀安頓在吊車梁上，水準(zhǔn)尺直接放在軌頂上進展檢測，每隔3m測一點高程，與設(shè)計高程相比較，誤差應(yīng)在3mm以內(nèi)。還要用鋼尺檢查兩吊車軌道間跨距，與設(shè)計跨距相比較，誤差不得超越5mm。 .17-7 高層建筑物施工

22、丈量 一、高層建筑物的軸線投測 高層建筑物施工丈量中的主要問題是控制豎向偏向，也就是各層軸線如何準(zhǔn)確地向上引測的問題。中指出：豎向誤差在本層內(nèi)不得超越5mm，全樓的累積誤差不得超越20mm。 高層建筑物軸線的投測，普通分為經(jīng)緯儀引樁投測法和激光鉛垂儀投測法兩種，下面分別引見這兩種方法。 .1、經(jīng)緯儀引樁投測法 (1)、選擇中心軸線 (2)、向上投測中心軸線 (3)、增設(shè)軸線引樁 當(dāng)樓房逐漸增高，而軸線控制樁距建筑物又較近時，望遠鏡的仰角較大，操作不便，投測精度將隨仰角的增大而降低。為此，要將原中心軸線控制樁引測到更遠的平安地方，或者附近大樓的屋頂上。 (4)、本卷須知 經(jīng)緯儀一定要經(jīng)過嚴(yán)厲檢校

23、才能運用，尤其是照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管軸應(yīng)嚴(yán)厲垂直于豎軸，作業(yè)時要仔細整平。為了減小外界條件(如日照和大風(fēng)等)的不利影響，投測任務(wù)在陰天及無風(fēng)天氣進展為宜。 . 2激光鉛垂儀投測法 (1)、為了把建筑物的平面定位軸線投測至各層上去，每條軸線至少需求兩個投測點。根據(jù)梁、柱的構(gòu)造尺寸，投測點距軸線500800mm為宜。 (2)、為了使激光束能從底層投測到各層樓板上，在每層樓板的投測點處，需求預(yù)留孔洞，洞口大小普通在300300mm左右。 .二、高層建筑物的高程傳送 首層墻體砌到1.5m高后，用水準(zhǔn)儀在內(nèi)墻面上測設(shè)一條“十50的程度線，作為首層地面施工及室內(nèi)裝修的標(biāo)高根據(jù)。以后每砌高一層，就從樓梯間用鋼尺從下

24、層的“十50標(biāo)高線，向上量出層高，測出上一樓層的“十50標(biāo)高線。根據(jù)情況也可用吊鋼尺法向上傳送高程。 .17-8 施工丈量中的定位新技術(shù)運用 激光定位儀器主要由氦氖激光器和發(fā)射望遠鏡構(gòu)成。這種儀器提供了一條空間可見的紅色激光束。該光束發(fā)散角很小，可成為理想的定位基準(zhǔn)線。假設(shè)配以光電接納安裝，不僅可以提高精度，還可在機械化自動化施工中進展動態(tài)導(dǎo)向定位?；谶@些優(yōu)點，所以激光定位儀器得到了迅速開展，相繼出現(xiàn)了多種激光定位儀器。 下面引見幾種典型定位儀器及其運用。 一、激光定位儀器 . 運用激光水準(zhǔn)儀時，首先按水準(zhǔn)儀的操作方法安頓，整平儀器，并瞄準(zhǔn)目的。然后接好激光電源，開啟電源開關(guān)，待激光器正常起

25、輝后，將任務(wù)電流調(diào)至5mA左右，這時將有強的激光輸出，在目的上得到亮堂的紅色光斑。 1、激光水準(zhǔn)儀 . 2、激光經(jīng)緯儀 (1)、可以在光學(xué)經(jīng)緯儀根底上，組成激光經(jīng)緯儀。激光附件由激光目鏡、光導(dǎo)管、氯氖激光器和激光電源組成。換裝激光附件比較簡便，只需取下規(guī)范目鏡，換上激光目鏡，再將激光器和激光電源分別裝在三腳架的兩條腿上即可。這時經(jīng)過光導(dǎo)管就將激光束導(dǎo)入望遠鏡發(fā)射系統(tǒng)。激光附件還可以裝在水準(zhǔn)儀上，組成激光水準(zhǔn)儀。 (2)、激光安裝由于運用光導(dǎo)管作為光線傳送，分量輕且便于隨望遠鏡轉(zhuǎn)動瞄準(zhǔn)恣意目的，還可經(jīng)過望遠鏡目鏡直接瞄準(zhǔn)或察看激光光斑。 . 3、激光鉛垂儀 (1)、激光鉛垂儀是一種公用的鉛直定位

26、儀器，適用于高煙 筒、高塔架和高層建筑的鉛直定位丈量。 (2)、將儀器對中、整平后，接通激光電源，起動激光器，便可鉛直發(fā)射激光束。 . 4激光平面儀 激光平面儀主要由激光準(zhǔn)直器、轉(zhuǎn)鏡掃描安裝、安平機構(gòu)和電源等部件組成。激光準(zhǔn)直器豎直地安頓在儀器內(nèi)。激光束沿五角棱鏡旋轉(zhuǎn)軸入射時，出射光束為程度光束；當(dāng)五角棱鏡在電機驅(qū)動下程度旋轉(zhuǎn)時，出射光束成為激光平面，可以同時測定掃描范圍內(nèi)恣意點的高程。 程度和垂直平面掃描程度面垂直面. 5、激光定位儀器的運用 激光定位儀器可以提供可見的空間基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面，施工人員可自動地進展定位任務(wù)，它具有直觀、準(zhǔn)確、高效率等優(yōu)點，尤其在明暗或夜間作業(yè)更顯示其優(yōu)越性。如把光

27、電接納靶和自控安裝裝在一同，還可實現(xiàn)動態(tài)定位或自動導(dǎo)向。 .(1)、利用激光水準(zhǔn)儀為自動化頂管施工進展動態(tài)導(dǎo)向 目前一些大型管道施工，經(jīng)常采用自動化頂管施工技術(shù)，不僅減少了勞動強度，還可以加快掘進速度，是一種先進的施工技術(shù)。將激光水準(zhǔn)儀安頓在任務(wù)坑內(nèi)，按照水準(zhǔn)儀操作方法，調(diào)整好激光束的方向和坡度，用激光束監(jiān)測頂管的掘進方向。在掘進機頭上安裝光電接納靶和自控安裝。當(dāng)掘進方向出現(xiàn)偏位時，光電接納靶便給出偏向信號，并經(jīng)過液壓糾偏安裝自動調(diào)整機頭方向，繼續(xù)掘進。 . (2)、激光鉛垂儀用于高層建筑物的鉛直定位 高層建筑的施工，可采用激光鉛垂儀向上投測地面控制點。首先將激光鉛垂儀安頓在地面控制點上，進展

28、嚴(yán)厲對中，整平，接通激光電源，起動激光器，即可發(fā)射出鉛宜激光基準(zhǔn)線，在樓板的預(yù)留孔上放置繪有坐標(biāo)網(wǎng)的接納靶，激光光斑所指示的位置，即為地面控制點的鉛直投影位置。 . (3)、利用激光平面儀進展建筑裝飾 自動安平激光平面儀安頓在三腳架上，調(diào)理基座螺旋使圓水準(zhǔn)器居中(即儀器粗平)，將激光電源開關(guān)撥至ON，幾秒鐘后即自動產(chǎn)生激光程度面。此時，手持受光器在待測面上上下挪動，當(dāng)受光板接納到的程度面激光束的光信號高(或低)于所選擇的受光感應(yīng)靈敏度，液晶顯示屏上那么顯示出指示受光器挪動方向的提示符“或“)，按提示符挪動受光器，當(dāng)接納的光信號正益處于預(yù)選的靈敏范圍內(nèi)，那么液晶顯示屏上顯示出一條程度面位置指示線

29、“一。此時即可用記號筆沿光器右側(cè)上的凹槽(即程度面指示線“一位置)在待測面上作出標(biāo)志。 .二、近景攝影丈量系統(tǒng) 攝影丈量系統(tǒng)在工業(yè)丈量中的運用普通稱為近景攝影丈量、非地形攝影丈量等。它閱歷了從模擬、解析到數(shù)字的變革，硬件也從膠片/干板相機開展到數(shù)字相機。攝影丈量系統(tǒng)的消費廠家和產(chǎn)品很多，如美國GSI公司、挪威Metronor公司、德國的Aicon公司和Gom公司等，產(chǎn)品普通分為單臺相機的脫機丈量系統(tǒng)、多臺相機的聯(lián)機丈量系統(tǒng)以及攝影基線固定的整體式丈量系統(tǒng)等幾類。. 1、丈量原理 近景攝影丈量原理如圖8-2-1所示，經(jīng)過二臺高分辨率的相機對被測物同時拍攝，得到物體的2個二維影像，經(jīng)計算機圖像匹配

30、處置后得到準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)。二維影像在像平面坐標(biāo)系中是二維坐標(biāo)值，但在攝影丈量坐標(biāo)系中可以利用攝影焦距參數(shù)將像點坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成目的點的二個角度觀測值，因此丈量原理和經(jīng)緯儀丈量系統(tǒng)是一致的。由于各相機之間無法象經(jīng)緯儀一樣實現(xiàn)準(zhǔn)確互瞄，通常采用光束法平差定向技術(shù)。它是經(jīng)過不同位置的相機對多個目的同時丈量產(chǎn)生了多余觀丈量，從而可以解算出相機間的位置和姿態(tài)關(guān)系。 圖8-2-1 攝影丈量的坐標(biāo)系. 2、系統(tǒng)構(gòu)成 對靜態(tài)目的而言，脫機丈量系統(tǒng)可采用單臺數(shù)字相機圖8-2-2，在二個或多個位置對被測物進展拍攝，然后將圖像輸入計算機即可進展圖像處置，這是一種比較經(jīng)濟的配置。為了提高圖像匹配的精度和速度，需求在物體上貼

31、標(biāo)志，普通采用特制的回光反射標(biāo)志Retro Reflective Target，見圖8-2-3，以便于標(biāo)志點的識別和自動提取；或者采用投點器，可以大批量投點，而且標(biāo)志無厚度，是非常好的丈量輔助工具。8-2-4-2 脫機丈量系統(tǒng)圖8-2-3 回光反射標(biāo)志.(1)、聯(lián)機丈量系統(tǒng) 多臺相機聯(lián)機丈量可以實時得到待測點的三維坐標(biāo)，如圖8-2-4所示，可以采用投點器投點，也可以經(jīng)過特制的探棒也稱為光筆，見圖8-2-5作為丈量標(biāo)志，其探頭和三坐標(biāo)機的測頭類似，探棒上有一些可以發(fā)光的標(biāo)志，由于發(fā)光標(biāo)志點到探頭的幾何關(guān)系是確定的，因此經(jīng)過對發(fā)光點的丈量即可求得探頭點的坐標(biāo)。普通在探棒上還有丈量按鈕，可同時啟動標(biāo)

32、志點發(fā)光和數(shù)碼相機拍攝，因此實現(xiàn)了丈量過程的自動化，并且處理了光學(xué)丈量設(shè)備需求對目的點的照明問題。圖8-2-4聯(lián)機丈量系統(tǒng)圖8-2-5 Metronor系統(tǒng)的探棒.(2)、固定基線攝影丈量系統(tǒng) 為了保證定向的精度，有些公司推出了固定攝影基線的產(chǎn)品，如圖8-2-6所示，將相機固定在一個程度或垂直安裝上，保證它們的相對位置關(guān)系不發(fā)生變化，這種系統(tǒng)就相當(dāng)于一臺攝影坐標(biāo)丈量機，丈量時可省去定向時間，但丈量范圍易受固定基線的限制。圖8-2-7 INCA相機圖8-2-6固定基線攝影丈量系統(tǒng)圖8-2-8 CRC2相機. 3、提高系統(tǒng)精度的措施 (1)、攝影丈量系統(tǒng)的精度主要取決于相機的精度。相機普通分為格網(wǎng)

33、量測相機、量測相機、半量測相機和非量測相機四類，其精度依次遞減。要想獲得高精度，可以選擇高分辨率、高精度的專業(yè)型量測相機，如INCA相機圖8-2-7和CRC2相機圖8-2-8，但價錢昂貴；對于非量測相機，可以經(jīng)過誤差補償?shù)姆椒▉硐鄼C的系統(tǒng)誤差如鏡頭的畸變差等，從而提高丈量精度和分辨率，目前這種方法比較多見。 (2)、系統(tǒng)精度除了相機本身的精度及系統(tǒng)誤差補償方法外，也取決于相機間的定向精度，這一點與經(jīng)緯儀丈量系統(tǒng)完全一樣，實際中需求優(yōu)化相機的設(shè)站位置，添加基準(zhǔn)尺丈量的個數(shù)。. 4、系統(tǒng)的運用 (1)、攝影丈量系統(tǒng)特別適宜于動態(tài)物體的快速坐標(biāo)丈量，操作方便，對現(xiàn)場環(huán)境幾乎無任何要求，這是其他丈

34、量系統(tǒng)所無法比較的，尤其適宜于天線任務(wù)姿態(tài)下的丈量。和經(jīng)緯儀丈量系統(tǒng)相比，其拍攝位置選擇比較容易，不需求專門建造丈量墩，相應(yīng)節(jié)省了時間和費用。數(shù)字?jǐn)z影丈量系統(tǒng)的丈量相對精度普通在1/10萬左右，由于攝影比例尺關(guān)系，丈量范圍普通比較小，這是它的一個缺乏之處。 (2)、假設(shè)選擇大幅面長焦距膠片相機，例如CRC1相機，它是大幅面23 cm 23 cm、長焦距23 cm以上、平度達 1 m的承片框、配備后方投影格網(wǎng)標(biāo)志和環(huán)形近軸閃光光源的格網(wǎng)測攝影機，再加上Autoset-2視頻掃描單像坐標(biāo)量測儀測點精度為 0.5 m，每秒種測2點，就可以實如今500 m上獲得 1 mm左右的點位精度1/50萬，甚至

35、到達1/100萬，這是數(shù)字?jǐn)z影丈量系統(tǒng)不可企及的。 (3)、美國GSI公司在20世紀(jì)60年代最先將攝影丈量技術(shù)用于天線丈量，迄今已完成幾百套天線的丈量。美國Arecibo望遠鏡的任務(wù)頻率由600 MHz提高到10 GHz，全站儀的丈量精度曾經(jīng)不能滿足要求，為此GSI采用了攝影丈量的方法對其進展丈量，所選相機就是CRC1相機，坐標(biāo)分量的丈量精度為 0.25 mm，最后得到調(diào)整后的外表精度優(yōu)于 2 mm。 .三、三維激光掃描丈量方法 三維激光掃描丈量技術(shù)是近幾年來開展起來的一項高新技術(shù)，利用這一先進技術(shù)，要快速獲取特定目的的立體模型。與傳統(tǒng)的激光測距技術(shù)即點對點的間隔丈量不同，無協(xié)作目的激光掃描技

36、術(shù)的開展，為人們在空間信息的獲取方面提供了全新的技術(shù)手段，使人們從傳統(tǒng)的人工單點數(shù)據(jù)獲取變?yōu)檠永m(xù)自動獲取數(shù)據(jù)，提高了觀測的精度和速度。2mm - 6mm精度 點距 = 1000 點/秒!40 x40Cyclone 3.0 數(shù)據(jù)處置軟件.三維激光掃描儀所得到的原始觀測數(shù)據(jù)主要是： 1、根據(jù)2個延續(xù)轉(zhuǎn)動的用來反射脈沖激光的鏡子的角度值得到的激光束的程度方向值和豎直方向值； 2、根據(jù)脈沖激光傳播的時間而計算得到的儀器到掃描點的間隔值； 3、掃描點的反射強度等。前2種數(shù)據(jù)用來計算掃描點的三維坐標(biāo)值，掃描點的反射強度那么用來給反射點匹配顏色。. 2、模型生成及坐標(biāo)匹配 在恣意一幅點云圖中掃描點間的相對位

37、置關(guān)系是正確的，而不同點云圖間點的相對位置關(guān)系的正確與否，那么取決于它們能否處于同一個坐標(biāo)系下。大多數(shù)情況下，一幅掃描點云圖無法建立物體的整個模型，因此，如何將多幅點云圖準(zhǔn)確地“裝配在一同，處于同一個坐標(biāo)系下，是要處理的問題。目前采用的方法稱之為坐標(biāo)匹配。坐標(biāo)匹配是在掃描區(qū)域中設(shè)置控制點或控制靶標(biāo)，從而使得相鄰的掃描點云圖上有三個以上的同名控制點或控制靶標(biāo)。經(jīng)過控制點的強迫符合，可以將相鄰的掃描點云圖一致到同一個坐標(biāo)系中。.3、三維激光掃描與近景攝影丈量的區(qū)別 1、原始數(shù)據(jù)格式不同。掃描所得到的數(shù)據(jù)是由帶有三維坐標(biāo)的點所組成的點云，可以直接在點云中進展空間量測，而攝影丈量所得到的數(shù)據(jù)是影像照片

38、，單獨的一幅影像照片那么無法進展空間量測。 2、拼合各測站間數(shù)據(jù)的方式不同。掃描系統(tǒng)采用坐標(biāo)匹配方式，而攝影丈量那么采用相對定向和絕對定向方式。 3、丈量精度不同。采用激光掃描直接丈量得到的測點精度高于攝影丈量中的解析點，且精度分布均勻。 4、對外界環(huán)境的要求不同。激光掃描在白天和黑夜都可以任務(wù)，光亮度和溫度對于掃描沒有影響，而攝影丈量的要求相對地要高一些如高溫會產(chǎn)生影像變形，夜晚無法進展攝影等。 5、模型建立方式不同。在掃描系統(tǒng)中可以直接進展，而在攝影丈量中，那么首先需求用特定的軟件進展相片間的匹配處置。 6、對實物材質(zhì)的獲取方式不同。掃描系統(tǒng)由反射強度來匹配與真實顏色相類似的顏色或從數(shù)碼影像中獲取，在模型上加貼定制的資料；而攝影丈量那么根據(jù)影像照片直接獲得真實的顏色。.4、激光掃描儀運用實例 如圖12-20為徠卡公司的Cyra三維激光掃描系統(tǒng)掃描儀最大測距范圍為200米，單點位置丈量精度為6mm。掃描速率為1列/秒采樣率為1000點/列或2列/秒采樣率為200點/列。掃描密度為每行、每列最多可達1000點。如圖12-21為采用Cyra三維激光掃描系