第六章施工放样方法与精度分析ppt课件

.,1,第六章施工放样方法和精度分析主要内容6-1施工放样概述6-2极坐标法和直角坐标法放样6-3方向线交会法6-4前方交会法放样点位6-5后方交会法放样点位6-6高程放样6-7放样方法的选择,.,2,6-1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、大小与高低，在实地标定出来，以作为施工的依据。放样工作不能出现任何差错，否则将影响施工的进度和质量。,.,3,一、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，确定是否全部或部分对控制点进行检测。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。,.,4,5.根据规范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。,二、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部分之间的几何关系；了解现场条件和施工方法；了解控制点的分布情况。,.,5,2.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。,.,6,高程位置的放样：一般采用水准测量方法。,建筑物放样平面位置的放样：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。这些方法的基本操作都是长度、角度的放样。,因此说，放样工作的基本操作就是长度、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。,.,7,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，接着测量过渡点与已知点之间的关系（边长、角度、高差等），把测算值与设计值比较得差数，最后从过渡点出发，修正这一差数，把点归化到更精确的位置上去。这种比较精确的放样方法叫归化法。,.,8,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较，再将初步放样的点位改正到设计位置。,.,9,6-2极坐标法和直角坐标法放样,.,10,一、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。放样方法：1、一般方法根据设计图纸，将经纬仪安置在实地的已知直线起点上，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）。2、精密方法精密方法与一般方法的区别：加量距改正（温度改正、高差改正、尺长改正）。,.,11,放样水平距离,精密方法放样水平距离步骤：（1）精确丈量时，要测定量距时，温度、尺长改正，温度改正，及倾斜改正后求出丈量的结果。（2）根据丈量结果于已知长度的差值，在终点桩上修正初步标定的刻线。若差值较大，点位落在桩外时则需移桩。如图所示：,设给定地面上的两点的水平距距离为60m，所用钢尺的名义长l0=20时的实际长度l为30.003m，膨胀系数=12.510-6,测设时温度t=4,线段两端点AB间高差h=1.2m，求测设时在地面上应量出的长度为D多少，才使AB两点的水平长度等于60m.,.,12,放样过程：,测量时：正确的水平距离测设时：实地应量的距离各项改正计算如下：尺长改正温度改正高差改正因此得到在地面上应测设的距离测设该长度时，再AC方向上从A点沿地面量60.018m即可放样出B点，使AB的水平长度为60米。,.,13,用红外测距仪测设水平距离,仪器立于A点，瞄准已知方向。沿此方向移动反光棱镜位置，使仪器显示值略大于测设的距离D定出C点。在C安置反光棱镜，测出反光棱镜的数值角及斜距S（加气象改正）。计算AC水平距离：及与AB之差：根据的符号在实地用小钢尺沿已知方向改正至B点。并用木桩标定其点位，为了检核，应将反光棱镜安置于B点，实测AB的距离，若不符合应用应进行改正，直到测设的距离符合限差为止。,.,14,放样已知水平角就是根据水平角的已知数据和一个已知方向把该角的另一个方向测设在地面上。测设方法：1、直接法：如图所示:(1)在O点安置仪器，正镜照准A，配置度盘为00000。(2)转动照准部，使度盘读数为，在视线方向上定B点。(3)倒镜，同法定B点。(4)取B、B的中点B即得角。,二、放样水平角度,.,15,2、精密法,如图所示在A点安置经纬仪，先用一般方法测设出角，在地面上定出C1;再用多次测回法较精确的测出BAC1=1，设1角比需要测设的角值小了，即可根据长度和小角计算出垂直距离C1C为：式中=206265,A,B,C,C1,1,.,16,三、极坐标法放样点位已知A、B两点的坐标（XA,YA）、（XB，YB）设计点P的设计坐标为（XP，YP），在实地测设P点。1、计算放样数据、DAP2、测设步骤：在A点安置经纬仪，以B点定向，测设角度标定出AP方向；以A点为起始点，从A点沿AP方向量取水平距离DAP即得P点。,.,17,例：右图中J、K为已知点，P为某设计点位。按图中数据计算在J点用极坐标法测设P点的放样数据、D。,解：,.,18,3、极坐标法放样的主要误差分析如图1,O、A代表施工控制点,P点为待放样点,其设计坐标为已知,为了放样P点,需进行下列工作: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。,.,19,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,所以彼此均是独立的。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点点位误差影响可按下式估算:(1)(1)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为角度的测设误差;为标定误差;D为距离;为常数,.,20,下面分析各项误差的来源及对放样点位误差的影响（1）水平角测设误差的来源及影响水平角测设的误差主要来源于下列几方面,即:望远镜照准误差、读数误差、仪器误差、目标偏心误差、测站偏心误差和外界条件的影响等。1)望远镜照准误差ms该误差与望远镜的放大倍数有关,取v=30则ms=60/v=60/30=22)读数误差mr全站仪的读数系统采用电子液晶显示,照准目标后可自动重复显示。索SET2110型全站仪多次重复显示的读数差一般不超过1,故读数误差为mr=1,.,21,3)仪器误差mi仪器误差主要是坚直轴的倾斜误差,因全站仪的结构合理,一般带有倾斜补偿装置,管水准器的分划值小(30/2mm),仪器置平误差较高,由仪器结构而引起的误差据有关资料介绍,不超过5。故取mi=1.54)外界条件的影响mv外界条件的影响主要是温度变化对视准轴的影响,据资料介绍,温度变化1C,测角误差的变化范围在0.270.85之间,故取mv=0.5以上几项误差,它们都与所测距离无关,它们对半测回方向中误差影响为m2lo=m2s+m2r+m2i+m2v代入上述估算值可得:m2lo=7.5,mlo=2.7(2),.,22,仪器的标称测角精度,指野外1测回的方向中误差。在使用全站仪进行放样的情况下,仪器的测站偏心误差和目标偏心误差可认为对方向中误差的计算没有影响,但是二者对具体角度的测设却有影响。这就是说,仪器的标称测角精度实质上反映的是上述4项误差的影响,基于这一点,把仪器的标称测角精度2换算成仪器半测回的方向中误差为22=2.82,把此值与(2)式比较,估算值与标称值基本相等,且估算值略小于标称值,说明上述分析基本合理。在下面具体计算中取标称值参与计算,即取m2lo=8,.,23,5)目标偏心引起的误差mp在实际作业中,后视方向和镜站常采用带圆水准器的对中杆作为目标,(当然后视方向最好采用在带有管水准器的对中基座上安放的觇牌作为目标,它比对中杆的对中精度要高),由于圆水准器的精度为8/2mm,假设对中杆的高度为1.5m,目标偏心的偏离量为8601.5/206265=3.5(mm),考虑其它因素的影响取4mm进行计算,若设测距长度为D,则由它引起的方向误差为mp=0.004206265/D,.,24,6)测站偏心引起的误差m0测站偏心误差即测站点仪器对中时所产生的误差。采用光学对点器一般其误差不超过3mm,e=3mm,同样设边长为D,则由此引起的方向测角误差为m0=0.003206265/D综合上述因素的影响,半测回的方向中误差为,由此推算出半测回测角中误差为：,.,25,（2）水平距离的测设精度放样过程中，测设距离的误差主要来源于仪器误差，测站偏心引起的距离误差等。,1）仪器误差md仪器误差可取标称精度值，即md=(2+210-6D)mm,2）测站偏心误差由于测站光学对点器的对中误差一般不超过3mm，因此，测站偏心引起的距离误差可取3mm，即e=3mm综合考虑上述因素，则测距中误差为：,.,26,(3)地面点的标定误差引起地面点标定的因素主要有对中杆的偏心引起的误差和在地面上进行标记的误差。,1）对中杆偏心引起的误差m1对中杆偏心对角度的测设会产生影响(前面已分析),即使假如偏心方向与放样方向一致的情况下,它对方向的测设影响最小,但是它仍会对放样点位置的标定产生影响。同前面目标偏心对角度影响的分析,推求得对中杆偏心可能引起的偏离量为4mm,因而可取它对位置的标定误差的影响为m1=4mm,.,27,2）地面上标记的误差m2按通常的做法,精度要求较高的放样标记用小钉来进行,因而可取m2=3mm综合考虑两方面的因素,则标定误差为=42+32=5(mm)(4)各项测设误差对放样点平面位置的综合影响值估算根据上述对各项误差的分析和估计,取不同的D值,把各项误差代入(1)式,求得各项误差对放样点位置中误差的影响,.,28,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，但能达到较高的精度。但应用这种方法的基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。,四、直角坐标法(多用于建筑物轴线的放样),.,29,1.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。,例,.,30,6-3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。,如图，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四点，则ab与cd的交点即为欲放样的点k。,当一次放样多点时，这种放样方法效率将大大提高。,一、放样步骤,.,31,.,32,二、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。,则,.,33,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。若用中误差表示，则有,因为ma、mb的发生是相互独立的，故设置端点的误差影响m端为：,.,34,2、设置方向线的误差影响md用经纬仪设置方向线误差的影响md，主要包括仪器对中误差的影响m中、目标偏心误差m偏、瞄准误差mS及望远镜调焦误差的影响mf,(1)仪器对中误差的影响设置1点的误差，由三角形相似得,式中,.,35,因为偏心的方向是随机的，其中是一个在0360中变化的变量，故C点点位受e的影响所产生的e也随之变化。若e用中误差me表示，得,.,36,（2）目标偏心误差的影响,取y=m中2+m偏2，以d为自变量对y求导数而求极值，当,即仪器对中误差大于目标偏心误差时，仪器应安置在远离放样点的一端。否则，应在近端。,.,37,（3）瞄准误差的影响仪器瞄准误差一般取其等于60/v。该方法在放样时须瞄准两次，一次瞄准端点，一次瞄准放样点。设两次瞄准的误差对放样点的影响分别为：,.,38,(4)调焦误差的影响研究证明，望远镜调焦对视线的影响可达1.2。因此，在10200m的范围内应用望远镜调焦时，可取视准轴变化为12。如果放样点至仪器距离100m，则此误差mf=0.51mm,由（1）（4）分析可知，应用经纬仪设置方向线对放样点位的影响为：,考虑设置端点误差，则设置方向线1-1对放样点位的影响为：,.,39,同理，设置方向线2-2对放样点位的影响为：,3、标定放样点的误差的大小取决于标定方法，若用铁钉或铁钎标定点位，且经纬仪能直接看到铁钉，则其标定误差大约为1.52mm,用方向线交会法放样点位的总误差应为：,.,40,6-4前方交会法放样点位,已知A、B坐标，P为设计点，放样步骤如下：,一、计算放样数据,二、放样过程,.,41,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。,角差图解法进行调整点位。该法的实质是利用实测角值与设计角值之差，将初步定位点快速改正到设计位置上来。,.,42,角差：i=实测值-设计值由角差引起放样点的横向位移为：,Si/为对于不同边长每秒所对应的弧长，称为秒差（可提前计算好），单位为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。,.,43,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，即把测站点至放样点的方向线绘制在方格纸上；4、现场调整。,.,44,6-5侧方方交会法放样点位,该方法在B点设站，测设水平角放样方向线BP，在BP上根据P的大致位置确定一过度点P，然后在P点安置仪器观测角度，计算：=-,在APP中，由正弦定理得：然后由P点沿BP方向量取距离S即得P点。,一、放样步骤,.,45,二、精度分析,根据放样过程，其主要误差影响是测设方向线BP的误差和S距离的误差。测设方向线BP的误差将使P点沿BP方向产生横向位移m1，而距离S误差使P点沿BP方向产生纵向位移m2。,对微分得：,.,46,考虑测角误差相同，即m=m=m则,由此看出，放样P点的误差不仅与角度测量误差大小有关，还与交会角大小及放样点与已知点的距离有关。,.,47,6-6后方方交会法放样点位,一、角度后方交会法放样,P点的点位误差：,.,48,由上式看出：影响P点点位误差的因素包括两部分：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，为简化，仅对以下几种情况加以分析：,1、P点位于三角形之内：假设A、B、C三点构成正三角形，当P点位于其重心时，有,.,49,2、当P点偏离重心而位于某两控制点中间时见右图,3、当P点位于三角形之外时见右图,.,50,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。,.,51,二、边角联合后方交会定点,1、自由设站原理如图xoy为施工（或测量）坐标系，I为已知控制点，p为自由设站的测站点（即待定点）；,xPy为以P为原点，以仪器度盘零方向为x轴的局部坐标系，0为x与x方向的夹角。当在P点上观测到了I点的水平距离和水平方向之后，则其在I点在xPy坐标系中的局部坐标为：,i为仪器瞄准I点时水平方向值,.,52,利用坐标转换原理得：,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,式中，xi、yi、xi、yi均为已知，而xp、yp、c、d均为未知数。为了求出上述四个未知数，则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。,.,53,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，解出xp、yp、c、d。即,P点的点位精度：,式中，xT、yT为变换后的坐标；x、y为原始坐标；n为控制点数。,.,54,1、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标。（3）将当前坐标与放样点的坐标相比较，计算出其差值。距离差值dD和角度差dHR或纵向差值X和横向差值Y。（4）根据显示的dD、dHR或X、Y，逐渐找到放样点的位置。,6-7全站仪、GPS（RTK）放样点位,一、全站仪放样点位,.,55,（1）直角坐标增量测设技术,2、放样方法,.,56,（2）极坐标增量测设技术,.,57,二、GPS放样点位,点放样,放样菜单的位置,操作:测量点放样,进入放样屏幕,点放样屏幕,放样前要先进行基准站和流动站设立（略）,.,58,点击文件选择按钮,打开放样点坐标库,坐标管理库中选待放样点的坐标,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,点放样指示界面,.,59,放样界面显示了当前点（）,距离为2598475.056m,Dx为南2558742.572m，Dy为东435117.477m,根据提示进行移动放样。,与放样点（）之间的,.,60,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下图的所示，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：,靠近放样点提示,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,点击其出现局部精确样设置界面，见下图,.,61,此界面中的设置分为放样提示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。,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。,.,62,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。,放样上一点,放样下一点,放样点查找,.,63,一、直接测设高程,已有水准点A已知B点设计标高HB定HB标志,6-8设计高程的测设,.,64,例：已知水准点A的高程HA=24.376m，要测设某设计地坪标高HB=25.000m。测设过程如下：,调整B尺高度，至b=0.910时，沿尺底做标记即设计标高HB。,.,65,二、传递法放样高程,若测设高差大，可用钢尺代替水准尺。,A,B,钢尺,同样方法也可向高处传递高程。,.,66,三、已知坡度直线的测设,放样方法：1、按坡度设计高程将HB放样与实地。2、仪器安置在A点，在B点立尺，使中丝读数为仪器高l,.3、保持视线不变，分别在各点立尺，上下移动尺子使尺子读数为l,尺面底部各点的连线就是AB坡度线。在坡度线中间的各点可用经纬仪的倾斜视线进行标定。若坡度不大用水准仪。,已知A点高程、AB方向和坡度i,则：高差=坡度平距,.,67,6-9放样方法的选择,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,则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)放样所要求达到的精度;(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。,.,68,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。,具体来说：,b)极坐标法放样点位时,可采用直接丈量由极点到放样点的距离。适用于各种类型与大小的建筑。,c)在大型工业企业施工场地上,当建筑物上的某些点离放样控制点很远,不可能直接丈量距离时,则用角度前方交会法进行放样较为有利。,.,69,d)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)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,则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,则采用角度前方交会法能较容易地从建筑物的外面放样所需的各点。,.,70,f)在施工全面开展的情况下,还可以这样做,即将建筑物的个别部分放样在设计的位置,在这个别部分上从外面标定一些辅助控制点,再由这些辅助控制点直接在建筑物上进行该建筑物其余部分的放样。不过这种放样程序,不是随时都可能的,而且应当很好地与总的施工计划相配合。,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,则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。,.,71,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