施工放样方法的对比与分析 终稿毕业论文设计.doc

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1、施工放样方法的比照与分析 终稿毕业论文设计 中国地质大学江城学院毕业设计论文 毕业论文设计) 施工放样方法的比照与分析 摘 要 施工放样是测绘专业的核心工作，在现代工程建设中发挥重要作用。我选择这个论题，是对大学期间学习内容的总结提炼和升华，为了对施工放样方法有一个比拟全面的了解，真正了解放样方法的精髓，为以后毕业工作提供方法指导，进而更好的适应社会的需要。因此是一项非常值得研究的课题。 本篇通过对极坐标法和直角坐标法放样、方向线交会法、 前方交会法放样点位、 前方交会法放样点位、高程放样等不同的施工放样方法进行罗列，给予深刻的解析，加以比照，从精度要求，造价，地理位置等方面选取不同的放样方法

2、，灵活运用，以克服工程中遇到的各种难题，提高工作进度及施工效率。进一步提高施工质量，以到达设计的必要精度，给工程建设带来方便。 本篇也从仪器设备的更新换代方面，对放样方法的变化也给予了陈述，从传统的经纬仪到全站仪再到GPS放样。比拟全面系统的陈述了对应的放样方法，以便在今后的工作中加以应用。今后我国的测绘工作应充分利用GPS技术、GIS技术、数字化测绘技术、摄影测量技术、RS技术、“3S集成技术及地面测量先进技术设备，把传统的手工测量向电子化、数字化、自动化方向开展；同时加强相关学科的研究，不断拓宽工程测量效劳新领域，开创工程测量开展新局面。 关键词：工程 放样 精度 应用 比照 分析 I 中

3、国地质大学江城学院毕业设计论文 ABSTRACT Construction stake out the core work of surveying and mapping professional to play an important role in the construction of modern engineering. I chose this topic and summary of the contents refining and sublimation college learning, in order to have a more comprehensive und

4、erstanding of the construction stakeout methods to truly understand the essence of the method of lofting method guidance for work after graduation, and thus better adapt to society needs. Therefore is a subject worthy of study. This by lofting polar coordinate method and the Cartesian coordinate, th

5、e direction of line intersection method, forward intersection method loft Resection Method loft point elevation loft and different construction stakeout method listed to give a deep resolve to be compared from the accuracy requirements, cost, location, select a different lofting method to be applied

6、 flexibly, in order to overcome the various problems encountered in the project, progress and efficiency of construction. Further improve the quality of construction, in order to achieve the necessary precision of the design, engineering construction and convenience. This from the upgrading of the e

7、quipment, change the lofting method has also given the statement from the traditional theodolite total station to the GPS stakeout. A more comprehensive system of states corresponding to the loft, in order to be applied in future work. China's surveying and mapping work in the future should be f

8、ull use of GPS technology, GIS technology, digital surveying and mapping technology and photogrammetry technology, the RS technology, 3S integration technology and ground-based measurements of advanced technical equipment, the traditional manual measurement to electronic, digital, automated directio

9、n development; while strengthening the related disciplines, and continuously expand new areas of engineering survey services, II 中国地质大学江城学院毕业设计论文 and create a project to measure the development of a new situation Keywords: Engineering surveying quality control practice analysis 目 录 1 引言 . 1 2 施工放样概述

10、 . 2 2.1 测量资料收集与放样方案制定 . 2 2.2 放样前准备 . 2 3 多种放样方法的比拟分析 . 4 3.1 极坐标法与直角坐标法放样 . 4 3.1.1 放样水平距离 . 4 3.1.1.1 一般方法 . 4 3.1.1.2 精密方法 . 4 3.1.2 放样水平角度 . 5 3.1.2.1 直接法: . 5 3.1.2.2 精密法 . 5 3.1.3 极坐标法放样点位 . 6 3.1.4 直角坐标法放样 . 7 3.2 方向线交会法放样 . 8 3.2.1 放样步骤 . 8 3.2.2 方向线法放样点位精度分析 . 8 3.3 前方交会法放样点位 . 9 3.3.1 计算放

11、样数据 . 9 3.3.2 放样过程 . 10 3.4 侧方方交会法放样点位 . 11 3.4.1 放样步骤 . 11 III 中国地质大学江城学院毕业设计论文 3.4.2 精度分析 . 12 3.5 前方方交会法放样点位 . 12 3.5.1 角度前方交会法放样 . 12 3.5.2、边角联合前方交会定点 . 14 3.6各种放样方法的比拟和分析 . 15 4 实例分析和总结 . 18 4.1 全站仪与GPSRTK放样过程 . 18 4.1.1 全站仪放样点位 . 18 4.1.2 GPS 放样点位 . 20 4.2 利用全站仪和RTK技术进行工程放样方法的比拟 . 23 4.2.1 两种放

12、样方法准备工作的比拟 . 23 4.2.2两种放样方法过程的比拟 . 24 4.2.3 全站仪放样的精度分析 . 25 4.2.4 RTK放样的精度分析 . 28 4.2.5 全站仪和RTK施工放样的成果比照分析 . 29 4.2.6 两种放样方法优缺点的比拟 . 29 4.2.7 总结 . 30 致 谢 . 31 参考文献 . 32 IV 中国地质大学江城学院毕业设计论文 1 引言 道路工程施工中，尤其是深路堑、施工，为了保证线路各部结构符合设计和标准要求，更好地掌握和控制工程施工数量，技术人员需要不断地检查、监控线路中线和开挖填筑边线，内、外业工作量极大。近年来，工程施工大多采用工程法管理

13、，人员精简，每个技术人员除了本职的技术工作外，还要参与大量的管理工作。因此，如何使技术人员从繁重的测量放样工作中解脱出来，成了工程法管理实施中的一大课题。随着测绘科学技术的开展，测绘设备的更新，放样方法已经从传统的经纬仪放样开展到了现在的全站仪、GPS放样，其对应的方法也是层出不穷，本文就对几种比拟常见经典实用的放样方法加以罗列比照分析，根据设计要求阐述其各自的使用场合，希望读者能读有所学！ 1 中国地质大学江城学院毕业设计论文 2 施工放样概述 施工控制网建立后，即可按施工需要进行放样工作。放样工作测设与测图工作相反，它是将图纸或计算机所设计好的建筑物构筑物的位置、形状、大小与上下，在实地标

14、定出来，以作为施工的依据。 放样工作不能出现任何过失，否那么将影响施工的进度和质量。 2.1 测量资料收集与放样方案制定 1. 测量放样前，应从合法、有效途径获取施工区已有的平面和高程控制成果资料。 2. 根据现场控制点标志是否稳定完好等情况，对已有的控制点资料进行分析，确定是否全部或局部对控制点进行检测。 3. 已有控制点不能满足精度要求应重新布设控制，已有的控制点密度不能满足放样需要时应根据现有的控制点进行加密。 4. 必须按正式设计图纸、文件、修改通知进行测量放样，不得凭口头通知和未经批准的图纸放样。 5. 根据标准规定和设计的精度要求并结合人员及仪器设备情况制定测量放样方案。其内容应包

15、括：控制点的检测与加密、放样依据、放样方法及精度估算、放样程序、人员及设备配置等。 2.2 放样前准备 1.阅读设计图纸，校算建筑物轮廓控制点数据和标注尺寸，记录审图结果。熟悉建筑物的总体布置图、细部结构设计图；了解建筑物主要轴线、主要点的设计位置；了解建筑物与建筑物之间及建筑物的各局部之间的几何关系；了解现场条件和施工方法；了解控制点的分布情况。 2.选定测量放样方法并计算放样数据或编写测量放样计算程序、绘制放样草图并由第二者独立校核。 3准备仪器和工具，使用的仪器必须在有效的检定周期内。给仪器充电，检查仪器常规设置：如单位、坐标方式、补偿方式、棱镜类型、棱镜常数、温度、气压等。 4使用有内

16、存的全站仪时，可以提前将控制点包括拟用的测站点、检查点和放样点的坐标数据输入仪器内存，并检查。 2 中国地质大学江城学院毕业设计论文 平面位置的放样：常用方法有极坐标法、直角坐标法、方向线交会法、角度前方交会法、距离交会法等。这些方法的根本操作都是长度、角度的放样。 高程位置的放样：一般采用水准测量方法。 因此说，放样工作的根本操作就是长度、角度或方向与高程的放样 放样工作所用仪器工具：常规的、现代化的或专用的。 放样的方法分直接法和归化法 归化法定义为提高精度，先用直接法放样一个点，作为过渡点，接着测量过渡点与点之间的关系边长、角度、高差等，把测算值与设计值比拟得差数，最后从过渡点出发，修正

17、这一差数，把点归化到更精确的位置上去。这种比拟精确的放样方法叫归化法。 观测误差对测量与放样的不同影响： 以测量水平角和放样水平角仪器的对中误差为例。 在放样精度要求较高的情况下，放样工作一般是先进行初步放样，在精确定放样点的位置，然后将所得的最或是值与设计值进行比拟，再将初步放样的点位改正到设计位置。 3 中国地质大学江城学院毕业设计论文 3 多种放样方法的比拟分析 3.1 极坐标法与直角坐标法放样 极坐标法：放样是利用数学中的极坐标原理，以两个控制点的连线作为极轴，以其中一点作为极坐标建立极坐标系，根据放样点与控制点的坐标，计算出放样点到极点的距离极距及该放样点与极点连线方向和极轴间的夹角

18、极角，它们就是我们所要的放样数据。 直角坐标法：在设有互相垂直的主轴线或方格网时，这种方法比拟准确、简便。它是极坐标法的一个特例。 3.1.1 放样水平距离 目的：将图上设计距离的起点终点按设计要求放样到实地。 3.1.1.1 一般方法 根据设计图纸，将经纬仪安置在实地的直线起点上，标定直线方向。 根据给定距离值，从起点用钢尺丈量该线段至另一端点。往返丈量，在限差之内取平均值。 3.1.1.2 12 在C 中国地质大学江城学院毕业设计论文 即可根据长度和小角计算出垂直距离C1C为： C1? 3.1.3 设计点P设P点。1 ?DAP?AP? 2 3、极坐标法放样的主要误差分析 如图3.5, O、

19、A代表施工控制点, P点为待放样点,其设计坐标为,为了放样P点,需进行以下工作: 1) 在控制点O上安置仪器(测站) ,进行对中和整平。 2) 瞄准控制点A (后视点)完成定向,并测设角度。 3) 沿着所测设的方向,测设水平距离D。 4) 在地面上标定P点位置。 图3.5 误差分析 以上各项工作均具有一定的误差。由于各项工作都是互不相关的发生，所以彼此独立。按误差理论，用极坐标法测设p点时，放样过程中的各项误差对P点的点位误 6 中国地质大学江城学院毕业设计论文 差影响可按下式估算： 2M?md?e2?(m? ?)2D2?2 式中：md为水平距离测设的仪器误差; e为仪器的对中误差; m?为角

20、度的测设误差;为标定误差; D 为距离;为常数。其主要包括水平角测设误差、水平距离测设误差和地面点的标定误差 3.1.4 直角坐标法放样 该方法是先在地面上设两条互相垂直的轴线作为放样的控制线。沿着x轴测设纵坐标，再由纵坐标的瑞点对x轴作垂线，在垂线上测设横坐标。为了使放样工作精确和迅速，在整个建筑场地应布设方格网作为放样工作的施工控制网。这样，建筑物的各点就可根据最近的方格网顶点来放样。用直角坐标法放样时，所用测量工具简单，但能到达较高的精度。但应用这种方法的根本条件是沿着坐标轴方向，以及由坐标轴至各点，都能够直接丈量和相互通视。 现场有控制基线，且待测设的轴线与基线平行 B A X=600

21、.000m Y=700.000m 图3.6 直角坐标法测设 7 建筑基线 X=600.000m Y=900.000m 中国地质大学江城学院毕业设计论文 1.计算放样数据； 2.用直角坐标法放样建筑物轴线交点； 3.现场桩位检核。 3.2 方向线交会法放样 方向线交会法是利用两条互相垂直的方向线相交来定出放样点。当需要放样的点、线很多时可建立矩形格网，用此法进行放样。 3.2.1 放样步骤 图3.7 方向线交会法 如图3.7，N1、N2、S1、S2是矩形控制网的四个角点，k是欲放样的点位，放样前先计算k与角点的位置关系，放样出AB、CD两条方向线，然后分别在AB、CD方向线上确定a、b、c、d四

22、点，那么ab 与cd的交点即为欲放样的点k。 3.2.2 方向线法放样点位精度分析 放样点位主要误差来源包括：设置方向线端点的误差；设置方向线的误差；标定点位误差。 1、设置方向线端点的误差 误差大小主要取决丈量距离的精度，设两端点的真误差分别为a和b，由于a、b的影响，使放样点位产生的位移分量分别为xa、xb。 8 中国地质大学江城学院毕业设计论文 图3.8 端点误差 由右式可知，端点误差对放样点位的影响始终小于本身的数值。假设用中误差表示，那么 有 ?2(L?d)2?L 2?2mb mxb?2?d2?L? 2 mx a 2ma ? xa?xb? ?a?b LL (L?d)?d 因为ma、m

23、b的发生是相互独立的， 故设置端点的误差影响 m端 为： 中国地质大学江城学院毕业设计论文 3.3.2 放样过程 为了提高放样点位的精度，常采用三方向或多方向进行交会、调整。 cm/s或mm/s 。按位移值大小和方向在图板上画出围令定位图到现场改正。 实际工作时，利用角差图解法的具体步骤如下： 1、计算出各测站点至后视点及放样点之间的方位角和边长，计算秒差Si/； 2、计算角差i和各点横向位移； 3、绘制围令定位图， 10 中国地质大学江城学院毕业设计论文 由上式看出：影响P点点位误差的因素包括两局部：一种是测角误差m?的影响，即越大，mp也越大；另一种是交会图形的影响，由于交会图形多种多样，

24、为简化， 中国地质大学江城学院毕业设计论文 S1?S2?S3? bbb,S3?b S1?S3?,S3?b 222 S1?S2? sin(?)?sin60? m?b sin(?)?sin120? 33 sin?(?)?sin 24?0?22 Mp?0.54 ? MP?0.70 m?b ? MP?2.8 m?b ? 由以上三式看出：在测角精度一定的条件下，待定点P位于三角形重心时，其点位精度最高；随着P点逐步向外偏移，其点位精度也随之下降，距离重心越远精度就越低。特别是P点位于三角形之外时，点位中误差将随着交会边长的增加而迅速增加。因此，在放样选择控制点时，应尽量使P点位于三角形之内。 3.5.2

25、 边角联合前方交会定点 1 如图xPy与x 到了 ipii? yi?yp?dxi?cyi? 式中，k为局部坐标系之边长缩放系数，令 c = kcos0、d = ksin0 代入上式，得 xi?xp?k?cos?0?xi?k?sin?0?yi? ? yi?yp?k?sin?0?xi?k?cos?0?yi? 式中，xi、yi、xi、yi均为，而xp、yp、 14 中国地质大学江城学院毕业设计论文 c、d均为未知数。为了求出上述四个未知数，那么必须有四个上述方程式，即必须观测该点到两个控制点的距离和方向。 当观测了两个以上的控制点时，便存在多余观测，这时可按间接观测平差原理，在VPV=min的条件下

26、，解出xp、yp、c、d。即 ?yy?xx?(x?x?y?y)c?x?x?y?y?1(x?x?y?y) ?x?y?y?x?(x?y?y?x)d?x?x?y?y?1(x?x?y?y) xx?y?xp?c?d?nnn yy?x?yp?c?d?nnn (xT?x)2?(yT?y)2 P点的点位精度：Mp?2? 式中，xT、yT为变换后的2n?4 坐标；x、y为原始坐标；n为控制点数。 3.6 各种放样方法的比拟和分析 当我们要放样某一建筑物的各轴线点或细部点时,究竟采用何种方法来放样,那么需要综合考虑各种因素的影响: (1) 建筑物所在地区的条件; (2) 建筑物的规模大小、种类和形状; (3) 放

27、样所要求到达的精度; (4) 施工的方法和速度; (5) 施工阶段; (6) 测量人员的技术条件; (7) 现有的仪器条件。 具体来说： a) 对于直角坐标法而言,它适用于各种类型与大小的建筑,也适用于各种不同的精度。例如,工业企业的建造、城市和市镇建筑物的放样,在工业场地上小型桥梁和小型小工建筑物的放样等。 b) 极坐标法放样点位时,各放样点相对独立，误差各段不会积累，放样工作在高等级导线的根底上展开，各作业小组之间不存在相互制约，工作效率高。 15 中国地质大学江城学院毕业设计论文 c) 根据间接平差理论，前方交会放样方法适用于交会边较小，且交会角应尽量大于90度，另两个角尽量相等的情形，

28、此时误差较小，精度较高。 d) 方向线交会法常用于工业场地放样，有四个控制点形成矩形控制网。在工业企业的施工放样中,时常用方格网的形式作为施工控制网,控制点均位于边长为50m100m 的方格网顶点上。这样,对于距离较近的建筑物,可以用方向线交会法或直角坐标法来放样。 e)前方交会法: 在一般工程建设的测量放样中，测角前方交会法往往容易被人们无视，但是其在测量过程中克服通视困难、量边方便等独特的优点，正是直角坐标法、极坐标法、前方交会法和轴线交会法等常用方法所不具备的。测角前方交会放样必须具备如下条件：1在任何放样的工程部位，都要能看到四个高一级的测量控制点，即控制网点要具有一定的密度。2必须配

29、备有相应的程序计算器，能在现场立即解出设站的坐标和高程. f)侧方交会法：在大中比例尺测图中常用加密图根点的方法有: 极坐标法(包括视距和电磁波测距)支点, 距离交会法、前方交会法, 前方交会法, 侧方交会法。在工程放样中, 当量距方便时使用极坐标法, 否那么采用前方交会法。直接放样点位时不能采用距离交会法、前方交会法和侧方交会法, 但归化法放样时即可采用。距离交会归化法应在具备测距的条件下使作。前方交会归化法需要3 个后视方向和一个检查方向, 在没有配备可编程计算器或便携式微型计算机时, 复杂的野外计算工作无法进行, 而且当放样点位落在危险圆附近时精度较低。在一定的条件下可采用这2 种方法放

30、样。但侧方交会归化法可克服这些缺乏, 方便地放样点位. g)施工阶段对放样方法的选择也起着相当大的作用。例如,在水中进行施工时,那么起初的一个阶段显然是采用角度前方交会法或方向线交会法进行放样,其它方法是无法进行的。 h)对于曲线形的大型建筑物的放样,通常采用角度前方交会法。只有连续形式的曲线形建筑物,例如,道路的路基、渠道、挡土墙等,才借助于曲线测设用表,用直角坐标法或其它的方法来放样。 i)施工的速度对于放样方法的选择,影响很大。如果建筑物很大,而且是一下子全面施工,那么所采用的放样方法必须要保证从建筑物的外面来放样出建筑物的大小。在这种情况下,那么采用角度前方交会法能较容易地从建筑物的外

31、面放样所需的各点。 16 中国地质大学江城学院毕业设计论文 另外， 测量人员的技术条件和施工测量部门所具有的仪器的精度,在一定程度上也影响着放样方法的选择。例如,当具有的仪器精度较低时,就不宜于用角度前方交会法来放样,而要选用其它的方法。同时,根据所用仪器的精度、观测方法及测量人员的技术条件、仔细的程度,各种放样方法之间的精度差异也是很大的。 从传统的放样方法开展到坐标放样方法，放样工序简化了，精度提高了，但是由于工地现场环境的复杂性，例如：堆料、不通视等因素的影响，降低了劳动效率，而且放样一个设计点往往需要来回移动目标，须23人参加操作。RTK技术是实时处理两个测站载波相位观测的差分方法，即

32、是将基准站采集的载波相位传给用户接收机进行求差解算坐标。RTK技术的出现使施工放样有了突破性的开展，不但克服了传统放样法和坐标放样法的缺点，而且具有观测时间短，精度高、无须通视、现场给出精确坐标等优点、经现场检测、在距离参考站约3公里处，平面定位误差小于5cm，高程误差小于10cm。GPS接收机只要13min就能进入RTK工作状态，在此状态下1min内即可得到厘米级的点位精度。 17 中国地质大学江城学院毕业设计论文 4 实例分析和总结 4.1 全站仪与GPSRTK放样过程 4.1.1 全站仪放样点位 1、 点位放样原理 1 先在放样点的大致位置立棱镜。 2 对其进行观测，测出当前棱镜位置的坐

33、标。 3 将当前坐标与放样点的坐标相比拟，计算出其差值。距离差值dD和角度 中国地质大学江城学院毕业设计论文 图3.24 屏幕显示 19 中国地质大学江城学院毕业设计论文 4.1.2 GPS 放样点位 放样前要先进行基准站和流动站设立略) 点放样 操作:测量点放样,进入放样屏幕 图3.25放样菜单的位置 点击文件选择按钮 翻开放样点坐标库 图3.27 选待放样点坐标 图3.26 点放样屏幕 选择放样点或直接输入放样点坐标， 确定后进入放样指示界面 图3.28 点放样指示界面 20 中国地质大学江城学院毕业设计论文 图3.29 移动放样 放样界面显示了当前点 与放样点 之间的距离为2598475

34、.056m Dx为南2558742.572m，Dy为东435117.477m,根据提示进行移动放样。 坐标管理库中选待放样点的坐标 在放样过程中，当前点移动到离目标点0.9m的距离以内时，软件会进入局部精确放样界面如3.30图的所示，同时软件会给控制器发出声音提示指令，控制器会有“嘟的一声长鸣音提示： 图3.30 靠近放样点提示 图3.31局部精确放样设置界面 在此界面中有三个半径分别为0.9、0.6、0.3米的圈，当前点位每进一个圈都会 有一次提示音，精确局部放样的设置按钮为 面，见3.31图 21 ，点击其出现局部精确放样设置界 中国地质大学江城学院毕业设计论文 此界面中的设置分为放样提示

35、设置和放样显示设置。放样提示设置可设置放样圈的最小圈半径和最大圈半径以及放样时的声音提示。点放样圈的数量为最大值整除最小值的数量 图3.32 放样显示设置 图3.33 放样上一点 放样显示设置可设置点的显示。在放样界面下还可以同时进行测量，按下保存键A即可以存储当前点坐标。 图3.34 放样下一点 图3.35 放样点查找 在点位放样时使用快捷方式会提高放样的效率。在放样界面下按数字键8放样上一点，2键为放样下一点，9键为查找放样点。 22 中国地质大学江城学院毕业设计论文 4.2 利用全站仪和RTK技术进行工程放样方法的比拟 利用全站仪技术进行点位放样和利用RTK技术进行点位放样不同的原理，决

36、定了两种放样不同的工作流程，我们可以从以下几个方面作以比拟： 4.2.1 两种放样方法准备工作的比拟 利用全站仪技术进行放样工作前，如果在放样点的周围已经存在着两个以上相互通视的控制点，我们可以根据实地的地形状况，选择有利于放样工作的一个点作为测站点，选择另一个和测站点通视的点作为方向点。通过两个点和待测点所在边的坐标方位角转换，提前计算出待定边的边长和坐标方位角，作为点位放样的准备工作。这样，在现场我们就可以根据内业计算的结果，优质高效的完成点位放样工作。如果在放样点的周围不存在控制点，我们就必须根据测区的条件进行控制网的加密，在放样点的周围测设出两个以上相互通视的控制点，再进行放样的准备工

37、作。这几年来，由于所使用的清华三维EPSW测图软件提供了十分便捷的导线点和碎部点测量方法。我们通常采用EPSW测图软件中导线测量的方法，实时的测量出导线点的坐标，现场计算出点位放样元素，指导放样工作的进行。 ?ytg?AB?AB 4-1 ?xAB SAB?yAB?xAB 4-2 ?sin?ABcos?AB 22SAB?xAB?yAB 4-3 其中：?xAB?xB?xA，?yAB?yB?yA 利用RTK技术进行点位放样的准备工作相对简单。我们知道，GPS定位技术直接测取的是WGS-84坐标系下的点位坐标。在实际应用时，我们必须先要解算出WGS-84坐标系和地方坐标系的七个坐标转换参数，这样RTK技术在实际工作中才能够实时获取到在地方坐标系下的点位坐标。 ?X?XB?XA?XA?Y?Y?Y?K?Y? 4-4 ?B?A?A?Z?ZB?ZA?ZA?m? 其中 23 中国地质大学江城学院毕业设计论文 ?ZAYAXA?0? (4-5) K?Z0?XYAAA?0ZA?YAXA? XA、YA、ZA为某点在WGS-84坐标系下的坐标， XBYBZB为该点在地方坐标系下的坐标； ?XA、?YA、?ZA为