10《工程测量学》第6章-施工放样的方法和精度分析I

测绘科学与工程学院,第6章施工放样的方法和精度分析I,工程测量学多媒体课件,“南水北调”穿黄工程II-B标段北岸竖井开挖衬砌第10环施工放样(2006年10月31日),分节目录,6.2坐标法放样,6.3其他直接放样方法,6.4归化法放样,6.5刚体的放样定位,6.6高程放样方法,6.1施工放样的概念,6.7高耸建筑物的铅垂线放样,6.8施工放样新技术,6.1施工放样的概念,施工放样：把图纸上已设计好的各种工程建筑物、构筑物，按照设计的要求测设到相应的地面上，并设置各种标志，作为施工的依据，以衔接和指挥各工序的施工，保证建筑工程符合设计要求。工程测量工作者责任重大，应该采取有效措施杜绝工作中的一切错误，并保证施工所需的精度。,6.2坐标法放样,一、角度放样,二、距离放样,三、点位放样,经纬仪+钢尺（或测距仪）放样法（极坐标法放样）全站仪坐标放样法GPSRTK放样法,6.2坐标法放样,一、角度放样从一个已知方向出发放样出另一个方向，使它与已知方向间的夹角等于预定角值的工作。,盘左盘右分中法,6.2坐标法放样,一、角度放样,将经纬仪安置在A点，用盘左瞄准B点，读取度盘读数松开照准部向右旋转，当度盘读数增加角值后，在视线方向上定出P1倒转望远镜（盘右），用同上步骤再在视线方向上定出另一点P2取P1、P2的中点P，则BAP就是要放样的角,盘左盘右分中法,6.2坐标法放样,一、角度放样角度归化改正,用适当的测回数较精密地测出BAP=量取AP的距离为S将与设计值的比较，求得角度差：计算归化改正值：从P点出发在AP的垂直方向上归化PP，即可求得待定点P,6.2坐标法放样,二、距离放样距离放样是将图上设计的已知距离在实地上标定出来，即按给定的一个起点和方向标定出另一个端点。,6.2坐标法放样,二、距离放样当用钢尺放样时，则必须先对设计长度进行尺长Sl、温度St、倾斜Sh这三项改正，然后再用改正后的长度S在现场均标定。其改正过程正好与测量距离时相反，即SSSlStSh采用测距仪或全站仪进行距离放样，参数改正与上述方法类同。,6.2坐标法放样,三、点位放样工程建筑物的形状和大小，常通过其特征点在实地表示出来。如矩形建筑的四个角点、线形建筑的转折点等等。因此，点位放样是建筑物放样的基础。经纬仪+钢尺（或测距仪）放样法全站仪坐标放样法GPSRTK放样法,6.2坐标法放样,三、点位放样（一）经纬仪+钢尺（或测距仪）放样法角度放样(水平角)+距离放样(水平距离)“坐标反算”求放样元素：,极坐标法放样,6.2坐标法放样,三、点位放样（一）经纬仪+钢尺（或测距仪）放样法方位角推算：,6.2坐标法放样,三、点位放样（一）经纬仪+钢尺（或测距仪）放样法误差分析：误差椭圆是分析点位误差的好工具基本误差椭圆：以观测值中误差做出的误差椭圆k倍误差椭圆：以k倍中误差所做的误差椭圆点位落在不同误差椭圆中的概率P与k的关系：,6.2坐标法放样,三、点位放样（一）经纬仪+钢尺（或测距仪）放样法根据解析几何定理“椭圆的任一对共轭半径平方之和是常数”，点位精度可写为：,6.2坐标法放样,三、点位放样（一）经纬仪+钢尺（或测距仪）放样法,共轭半径：,则点位误差：,6.2坐标法放样,三、点位放样（一）经纬仪+钢尺（或测距仪）放样法,对于极坐标法放样，,则点位放样误差：,角度放样精度,距离放样精度,6.2坐标法放样,三、点位放样（二）全站仪坐标放样法极坐标法放样：需要事先计算放样元素，且放样元素的计算依附于特定测站点和定向点全站仪坐标放样法：不需要事先计算放样元素，只要提供坐标就行，操作十分方便,6.2坐标法放样,三、点位放样（二）全站仪坐标放样法全站仪放样点位的功能：根据输入的已知点数据和照准目标时的观测数据，自动计算并显示出照准点和待放样点的方位角差和距离差，同时也可显示其高差。据此移动目标棱镜，使三项差值为零或在容许范围之内。,导向光,6.2坐标法放样,三、点位放样（二）全站仪坐标放样法,6.2坐标法放样,三、点位放样（二）全站仪坐标放样法,6.2坐标法放样,三、点位放样（三）GPSRTK放样法GPSRTK是一种全天候、全方位的新型测量系统，是目前实时、准确地确定待测点位置的最佳方式。它需要一台基准站接收机和一台或多台流动站接收机，以及用于数据传输的电台。,6.2坐标法放样,6.2坐标法放样,三、点位放样（三）GPSRTK放样法放样原理：将基准站的相位观测数据及坐标信息通过数据链方式及时传送给动态用户，动态用户将收到的数据链连同采集的相位观测数据进行实时差分处理，从而获得动态用户的实时三维位置。动态用户再将实时位置与设计值相比较，进而指导放样。,6.2坐标法放样,三、点位放样（三）GPSRTK放样法作业方法和作业流程：收集测区的控制点资料；求定测区转换参数；工程项目参数设置；野外作业。,Trimble4700流动站作业,6.2坐标法放样,三、点位放样（三）GPSRTK放样法1、收集测区的控制点资料任何测量工程进入测区，首先一定要收集测区的控制点坐标资料，包括控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系等。,6.2坐标法放样,三、点位放样（三）GPSRTK放样法2、求定测区转换参数坐标系统：GPSRTK测量WGS84坐标系各种工程测量当地坐标系或国家大地坐标系坐标转换的处理：GPS静态测量事后处理GPSRTK实时测量，实时给出当地的坐标,6.2坐标法放样,三、点位放样（三）GPSRTK放样法2、求定测区转换参数坐标转换的必要条件是：至少3个以上的大地点分别有两套坐标系下的坐标利用步尔莎（Bursa）模型解求7个转换参数。当两个坐标系间的旋转角较小时：,6.2坐标法放样,三、点位放样（三）GPSRTK放样法2、求定测区转换参数注意事项：1）已知点最好选在测区四周及中心，均匀分布，能有效地控制测区。切忌从一端无限制地向另一端外推。2）利用最小二乘法选3个以上的点求解转换参数。并选取其他控制点进行检验。,6.2坐标法放样,三、点位放样（三）GPSRTK放样法3、工程项目参数设置当地坐标系的椭球参数：长轴和偏心率；中央子午线；测区西南角和东北角的大致经纬度；测区坐标系间的转换参数；根据测量工程的要求，可输入放样点的设计坐标，以便野外实时放样。,6.2坐标法放样,三、点位放样（三）GPSRTK放样法4、野外作业基准站数据发射电台：发送测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态等信息。,6.2坐标法放样,三、点位放样（三）GPSRTK放样法4、野外作业流动站接收机：1）跟踪GPS卫星信号，接收来自基准站的数据，处理后获得流动站的三维WGS84坐标；2）依坐标系转换参数转换为当地施工坐标，并在手控器上实时显示；3）实时观测数据与设计数据相比较，指导放样。,6.3其他直接放样方法,距离交会法角度交会法自由设站定位法,6.3其他直接放样方法,一、距离交会法先根据坐标计算放样元素S1、S2；分别以两已知点为圆心，用钢尺以相应的距离为半径作圆弧。则两弧线的交点即为待定点的位置。注意：当距离用钢尺丈量时，待定点到已知点的距离不宜超过一尺段之长。,6.3其他直接放样方法,一、距离交会法归化改正,精确测量S1和S2。,计算距离差：规定向外为正，向内为负。,6.3其他直接放样方法,一、距离交会法归化改正,当S较小时，可绘制归化图纸：绘制过渡点P，画夹角为的两条直线；在PA线上距P点S1的地方作PA的垂线；在PB线上距P点S2的地方作PB的垂线；两垂直线的交点就是待定点P，利用此归化图纸可在实地找到P的点位。,？,6.3其他直接放样方法,二、角度交会法先根据坐标计算放样元素1、2；在两个已知点上架设两架经纬仪，分别放样相应的角度，两经纬仪视线的交点即是待定点P。注意：一般需要三个已知的控制点，即需要有第三条方向进行检核。,6.3其他直接放样方法,二、角度交会法归化改正计算放样元素：1、2辅助量：S1、S2精确测量：1、2计算角度差：计算位移量：,6.3其他直接放样方法,二、角度交会法归化改正当较小时，可用图解法归化改正白纸上刺出P，画夹角为的两条直线，用箭头指明PA及PB方向；作PA、PB的平行线，其间距分别为1和2，符号由1与2决定，其交点即为P点的位置。将图纸上的P点与实地过渡点重合，并使图纸上PA方向与实地方向重合，用PB方向作为校核，这时图纸上P点的位置就是实地P的设计位置。,？,6.3其他直接放样方法,二、角度交会法归化改正,6.3其他直接放样方法,三、自由设站定位法自由地选择便于设站的位置，用全站仪通过对2个或2个以上控制点的测角、测边，可方便地确定设站点的平面坐标。确定了测站点坐标后即可放样其他点的坐标了。,6.3其他直接放样方法,三、自由设站定位法,“本坐标系”,“他坐标系”,他坐标系的原点在本坐标系下的坐标,他坐标系的主轴在本坐标系下的方位角,平面坐标系转换,6.3其他直接放样方法,三、自由设站定位法,仪器度盘零方向,k为边长比例系数,控制点,自由设站点,施工坐标系,6.3其他直接放样方法,三、自由设站定位法,已知：,求取：,未知数个数：4个要求方程式：至少4个至少2个控制点解算方法：间接平差,6.4归化法放样,归化法放样：首先采用直接放样法确定实地标志，再对放样出的实地标志进行精确测量，求出实地标志位置与设计位置的偏差，然后根据偏差将其归化到设计位置。,6.4归化法放样,一、归化法放样角度二、归化法放样点位（一）距离交会归化法（二）角度交会归化法三、归化法放样直线四、构网联测归化法放样,6.4归化法放样,三、归化法放样直线测小角归化法,归化方法与角度归化改正相类似。归化改正值为：,6.4归化法放样,三、归化法放样直线测大角归化法,6.4归化法放样,四、构网联测归化法放样施工控制网：其作用是限制施工放样时测量误差的积累，使整个建筑区的建筑物在平面及竖向方面正确衔接，以便对工程总体布置和施工定位起到宏观控制作用，也便于不同作业区同时施工。,6.4归化法放样,四、构网联测归化法放样通过构网联测平差后，将控制点归化到某一特定的方向或几个特定位置，便于架仪器直接放样。同样，也可以将控制点与直接放样点一起构网联测，经平差后，求得各直接放样点的归化量，再将放样点归化到设计位置。,6.5刚体的放样定位,一个刚体在三维空间中有六个自由度，即三个平移量X、Y、Z和分别绕x、y、z轴旋转的三个量x、y、z要确定刚体在三维空间中的位置，也就是要固定这六个自由度。,6.5刚体的放样定位,常用方法（实际工作中须组合应用）：三高程点法方向线法水准器法两台经纬仪投影法定位销法,6.5刚体的放样定位,1、三高程点法适用条件：刚体有一个水平的底面。放样方法：调节螺杆放样三个高程点，这三个点的平面位置是任意的，只要位于刚体底面范围内就行。把刚体吊装就位，底面搁在这三个点上，该刚体的Z、x、y三个定位元素就达到设计要求了。,6.5刚体的放样定位,2、方向线法在刚体表面刻划中心及方向线，就可以方便地用方向线法决定其中心点位置及轴线方向，从而可以把三个定位元素X、Y、z固定下来。,刻划中心,方向线,6.5刚体的放样定位,3、水准器法适用条件：刚体有一个光滑的水平的顶面。确定元素：x、y两元素。采用工具：机械安装上常用的方框水准器。,操作方法：把这水准器放在物体的顶面上，按气泡指示调整物体，一直到顶面水平为止。,6.5刚体的放样定位,4、两台经纬仪投影法适用条件：能标出刚体的竖轴，例如在上下两处用标志指出竖轴位置。作业方法：用两架经纬仪投影，使竖轴放到铅垂位置。确定元素：x、y。,6.5刚体的放样定位,5、定位销法如果在叠在一起的两块钢板上钻了一个孔，另备一个定位销。当这两块钢板分离后重新叠在一起时，只要把销钉同时插入两板上的定位孔内，两板就精确地恢复原先的状态，即定点叠在一起。,归化法放样,角度放样,距离放样,点位放样,经纬仪+钢尺(或测距仪)放样法,全站仪坐标放