《数字测量》课件 -第10章 测设的基本工作

黄鹤测绘与城市空间信息学院第10章测设的基本工作目录06-5月-242水平距离、水平角和设计高程的测设I.点的平面位置测设方法II.06-5月-243关于测设施工测量是工程测量的重要内容之一

·测定与测设06-5月-244关于测设测设的定义

·测设(放样)工程进入施工阶段时，首先要将图纸上设计好的各种建筑物、构筑物的平面位置和高程在实地标定出来，作为施工的依据，这一测量工作称为测设极坐标法：水平角测设+水平距离测设坐标法：全站仪测设、GNSS测设水准测量方法

·平面位置测设

·高程测设06-5月-24510.1.1已知水平角的测设

·一个已知方向、水平角设计数据→另一方向10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设

·1.一般方法(盘左盘右分中法)测设精度不高时采用已知条件：方向：OA测设角度：β具体步骤盘左测设水平角(B′)盘右测设水平角(B″)盘左、盘右取平均值(B)检核∠AOB=βOABB'B''βab06-5月-24610.1.1已知水平角的测设10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设

·1.一般方法(盘左盘右分中法)具体步骤首先在O点安置经纬仪或全站仪（对中、整平），盘左瞄准A点，读取水平度盘读数为a1，转动照准部使水平度盘读数为（a1＋β），在地上沿视准轴方向标定B′点。盘右位置再瞄准A点，读数为a2，转动照准部使水平度盘读数为（a2＋β），在地上沿视准轴方向标定B"点。（3）如果B′和B"不重合，则取B′与B"的中点B，并将该点标定至实地。（4）再用测回法测量∠AOB，若实测水平角与β值之差符合要求，则∠AOB为测设的β角。OABB'B''βab06-5月-24710.1.1已知水平角的测设

·2．归化法角度放样测设精度要求较高时采用已知条件：方向：OA测设角度：β具体步骤用一个盘位测设β′角(B′)用测回法观测∠AOB′多个测回(β′)测量OB′距离(D)计算OB′方向上B′点的垂距改正值(δ

)使用小三角板，从B′点沿垂直于OB′方向量取δ，B′点修正至B点OABB'ββ'δDΔβ'ρ=180°/π=206265″10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设06-5月-24810.1.2已知水平距离的测设

·一个已知点、方向、设计水平距离→另一端点

·1.一般方法从已知起点A开始，沿给定的方向按设计水平距离D，用钢尺直接丈量定出另一端点B检核方法：往返丈量，取其平均值作为最终结果当测设精度要求较高时，可采用精确法首先按一般方法放样；然后对所放样的距离进行三项改正

尺长改正温度改正倾斜改正

·2.精确方法10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设06-5月-24910.1.2已知水平距离的测设

·3.归化法属于精确法具体步骤：欲测设长度L，先从起点A开始沿给定的方向丈量稍大于已知距离的长度，得到B′点，临时固定之；然后沿AB′往返丈量多次，并进行三项改正，取其中数作为AB′的实测值L′；将实测值L′与设计长度L比较，即可求得距离改正数(归化值)，即：ΔL=L′–L；最后按照ΔL的符号，沿AB′的方向用三角板量出ΔL，并标定得B点。ABB'LL'ΔL10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设06-5月-241010.1.2已知水平距离的测设

·4.全站仪测设水平距离具体步骤：将全站仪安置于A点，输入棱镜常数、气象参数等，并设置水平距离显示模式；持镜人手持棱镜对中杆沿给定方向前进，当显示距离接近欲测设距离时(相差最好不超过10cm)，则将棱镜稳固地安置于C′点，并用木桩标定；精测距离得D′，然后在C′点用小钢尺

或三角板改正距离ΔD=D–D′得C点，

用木桩标定C点；(4)为了检核可进行复测。AD'DCC'αL10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设06-5月-241110.1.3设计高程点的测设

·1．水准测量高程放样已知高程测设是根据已知水准点高程和待定点设计高程，利用水准测量或测距三角高程测量等方法，将设计高程在实地标定出来。水平视线BMAB前进方向后视尺前视尺ba10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设BMA为一已知水准点，其高程为HA。B点为拟测设的高程点，其设计高程为HB。06-5月-241210.1.3设计高程点的测设在AB之间适当的位置安置水准仪，测得A点后视读数a，则前视读数应为b=HBMA

+a–HB。观测者指挥前尺司尺员上下移动水准尺，当前尺读数为b时，水准尺紧贴B点桩，以尺底为准在桩上划一横线，此线即为B点的设计标高线。为了使用方便，一般沿标高线向下用红油漆绘一三角形(▼)。水平视线BMAB前进方向后视尺前视尺baHB10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设

·方法一06-5月-241310.1.3已知高程点的测设

·方法二可以先根据水准测量方法测出B点的地面高程H′B，进而计算B点的高程改正值：δh=HB−H′B；根据高程改正值δh，利用小钢尺在B点标定出设计高程位置。H'BH'BHBδh10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设06-5月-241410.1.3设计高程点的测设

·深基坑的高程放样前视读数b1后视读数a1后视读数a2前视读数b2已知水准点A(HA)设计高程点B(HB)B点前视读数应为：10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设悬挂一钢尺06-5月-241510.1.3设计高程点的测设

·高墩台的高程放样后视读数a已知水准点A(HA)B点前视读数应为：设计高程点B(HB)0钢尺零尺端10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设06-5月-241610.1.3设计高程点的测设

·2.光电测距三角高程测量法放样高程10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设对于一些高差起伏大的场景，如桥梁、大型钢结构安装、基坑、建筑物顶部等点位放样，水准仪放样比较困难，需要用光电测距三角高程测量法放样高程（无仪器高全站仪放样高程）。如图10-6所示：已知A点高程为HA，放样点B设计高程HB，在适当位置K处架设全站仪，整平，精确瞄准A点棱镜中心（棱镜高v），测得斜距及竖直角,可计算得全站仪视线高HK：同样精确瞄准B点棱镜中心（棱镜高v），测得斜距及竖直角,可得B点高程HB′：联合式（10-3），（10-4）可得：将HB′与设计高程HB高差计算出来，根据实地情况指挥放样设计高程HB即可。这种方法放样无需量测仪器高，故称无仪器高全站仪放样法。06-5月-241710.1.3设计高程点的测设

·2.光电测距三角高程测量法放样高程10.1水平角度、水平距离和设计高程的测设用以上方法进行高程放样时，当测站与目标点之间的距离超过150m时，以上高差就应该考虑大气折光和地球曲率的影响,即:06-5月-241810.2点的平面位置测设方法设计图所表示的建筑物轮廓或特征点往往是以角点坐标的形式表达点位放样就是要在待建的场地上确定设计坐标相对应的位置，并用标桩表示出来点的平面位置测设是根据现场的控制点和待定点之间的几何关系，利用测量仪器将该点测设于实地根据控制网和现场情况不同，可采用极坐标法、直角坐标法、全站仪坐标法、交会法、GNSSRTK点位测设法等。06-5月-241910.2.1极坐标法

·角度放样与距离放样的结合10.2点的平面位置测设方法通常由经纬仪配合钢尺或全站仪配合棱镜来实施放样设A、B为已知控制点，P为待放样点，其设计坐标为已知具体步骤：计算放样数据由A、B、P三点坐标反算极坐标法放样的两个放样元素，即：水平角

和水平距离DAPABP'PβαAPx++αABDAP06-5月-242010.2.1极坐标法

·角度放样与距离放样的结合具体步骤：(2)角度和距离放样在A点安置经纬仪，后视B点，放样水平角

，在放样出的方向上标定一临时点P

；然后自A出发沿AP

方向放样距离DAP，即得待定点P的位置(3)点位标定

将P点标定在实地(4)检核

为重新测定∠BAP和AP间的

水平距离，并与

和DAP比较，

确保其差值满足精度要求ABP'PβαAPx++αABDAP10.2点的平面位置测设方法06-5月-242110.2.1极坐标法

·[例10-1]算例根据已知导线点A、B，在地面放样设计点P的平面位置。已知点A、B和设计点P的坐标如下：试计算在测站A，用极坐标法放样P点的数据β与D。【解】10.2点的平面位置测设方法06-5月-242210.2.2直角坐标法

·利用施工控制网的特点工业与民用建筑施工场地的施工控制网，多布设成建筑方格网或建筑基线，这种控制网的特点是坐标轴平行于建筑物的主轴线，此时采用直角坐标法放样点位，简洁方便。ABII建筑基线ycxcIS1S2OCDFE10.2点的平面位置测设方法如图所示，A、O、B为施工控制点，其坐标已知。互相垂直的轴线OA和OB为建筑基线。C、D、E、F为拟建建筑物的四个角点，其坐标由设计提供。(1)放样数据准备首先从控制点成果表摘抄控制点

A、O、B的坐标；从设计总平面图中摘抄建筑设计坐标；绘制放样略图，并根据相关位置关系，将坐标增量及边长标注于图上，

如图中xc、yc、s1、s2等。06-5月-242310.2.2直角坐标法

·具体步骤10.2点的平面位置测设方法(2)现场放样

在O点安置仪器，瞄准B点定向，沿OB方向测设水平距离yc得I点，测设水平距离(yc

+s2

)得II点，并在现场标定I、II点；

将仪器搬至I点进行安置，以B点定向，测设直角，并沿所测设的方向线测设水平距离xc得C点，测设水平距离(xc

+s1)得D点，并在现场标定C、D点；

将仪器搬至II点进行安置，以O点定向(选择长边定向)，测设直角，并沿所测设的方向线测设水平距离xc得F点，测设水平距离(xc

+s1)得E点，并在现场标定；检核：角度检核：分别在C、D、E、F点安置仪器，观测四个内角、并于90º比较，较差应满足限差要求。距离检核：分别测量四条边长，将测量值与对应的设计值s1、s2比较，其相对误差应满足限差要求。06-5月-242410.2.2直角坐标法

·具体步骤10.2点的平面位置测设方法06-5月-242510.2.3全站仪坐标放样法

·1.直接放样法（极坐标法）利用全站仪的“点位放样”功能可进行待定点位的测设，而且不需要事先计算放样元素，只要提供坐标即可，操作十分方便。具体步骤：(1)准备工作：绘制放样略图，摘录控制点和放样点数据。当放样点较多时，建立数据文件，将控制点和放样点数据录入存储。当只有少量放样点时，可在现场直接输入。(2)安置仪器：在测站点进行全站仪的对中和整平。(3)测站点坐标输入：如果控制点已经存入仪器，则输入文件名后选定测站控制点号就可调出数据，如果事先未输入，则可现场手工输入。(4)定向：精确照准后视点，调出后视控制点坐标，或手工输入后视控制点坐标，完成后视定向。一般在定向确认前应仔细检查是否精确照准。(5)放样点坐标输入：定向完成后即可输入放样点坐标，或从文件中调出。放样点输入后，仪器将显示瞄准放样点应转动的水平角和水平距离。10.2点的平面位置测设方法06-5月-242610.2.3全站仪坐标放样法具体步骤：(6)放样：首先，切换至角度状态，旋转照准部，显示水平角差值dHR

(dHR=实际水平角−计算水平角)，当dHR=0º00′00″时，表示该方向即为放样点的方向。

然后，观测员指挥持镜人将棱镜安置在视准轴方向上。照准棱镜后切换至距离状态开始测量，显示测量距离与放样距离之差dHD

(dHD

=实测水平距离−计算距离)。当dHR=0并且dHD=0时，棱镜中心即为所放样的点位。(7)投点：当dHR=0并且dHD=0时，就可以利用光学对中器向地面投点。（8）检核：重新检查仪器的对中、整平和定向，然后测定放样点的坐标，并将测定值与设计值进行比较，确保较差满足精度要求。对准放样点仪器应转动的水平角实际测量的水平角对准放样点尚差的水平距离实测水平距离10.2点的平面位置测设方法06-5月-242710.2.3全站仪坐标放样法

·2.自由设站法自由设站法是一种比常规极坐标法更为灵活的测设方法。它将测量和放样相结合，利用任意可观测位置对两个及以上已知点进行观测，使用间接方法计算得到设站点坐标并完成测站定向。由于测站位置可任意选取，故称自由设站法。该方法适用于已知点上不便架设仪器的情况。10.2点的平面位置测设方法具体原理如下：如图10-10所示XOY为施工坐标系，I为控制点，P为自由设站点，X′PY′是以P为坐标原点，以仪器度盘零方向为X′轴的局部坐标系，α0为x和x′方向间的夹角，当在P点观测P点到I点的水平距离和水平方向后，即可在X′PY′坐标系中求出I点的局部坐标:通过坐标转换可得I点施工坐标：K为局部坐标系与施工坐标系的尺度比例系数06-5月-242810.2.3全站仪坐标放样法

·2.自由设站法令，，则上式可变为：上式中，为观测值，待定值为。10.2点的平面位置测设方法

06-5月-242910.2.3全站仪坐标放样法

·2.自由设站法全站仪自由设站法放样步骤一般如下：（1）在现场选一处合适位置作为测站点，在测站点上安置全站仪，对各已知点进行边角观测；（2）求出测站点P的坐标（X,Y），并以一已知点作为后视点完成测站定向；（3）输入放样点坐标，按上述全站仪坐标法放样出放样点。10.2点的平面位置测设方法按以上原理和公式可以设计自由设站法的程序，在全站仪中大多有自由设站的机载程序，自由设站法放样也易于程序实现。从原理和作业来看，自由设站法放样属于直接坐标法的点放样。06-5月-243010.2.3全站仪坐标放样法

·3.全站仪放样操作示例以三鼎STS-720系列全站仪为例，介绍全站仪点位测设方法。10.2点的平面位置测设方法06-5月-243110.2.3全站仪坐标放样法

·3.全站仪放样操作示例(1)极坐标放样基本测量界面P2功能页（图10-12（a））中按F3[放样]，进入图10-12（b）界面。按[极坐标]键，输入极坐标放样元素：方向值和水平距离。输入完毕可对输入的方位角和水平距离进行放样(图10-12(c))。照准棱镜中心，按[F3](测量)启动测量并计算显示测量点与放样点之间的放样参数差(图10-12(d))。角度放样：转动仪器照准部，使△Hz项显示的角度差为0°00′00″,同时指挥立尺员移动棱镜(图10-12(e))。△Hz为正：放样点在目前测量点右侧，应向右移动棱镜；△Hz为负：放样点在目前测量点左侧，应向左移动棱镜。距离放样：在望远镜照准的零方向上安置棱镜并照准，按[F3](测量)启动测量并计算棱镜的位置与放样点的放样参数差。△平距为正：放样点在更远处，向远离测站方向移动棱镜；△平距为负：向测站方向移动棱镜。按箭头方向前后移动棱镜，使△平距项显示的距离值为0m(图10-12(e))。这样就完成了单点极坐标放样。选用重复精测或跟踪测量进行放样，则可实时显示棱镜点与放样点的参数差。10.2点的平面位置测设方法06-5月-243210.2.3全站仪坐标放样法

·3.全站仪放样操作示例（2）坐标差放样 基于坐标系的放样，偏差值为坐标差。坐标差（坐标差=放样坐标-测量坐标）放样中偏差的含义：△E：放样点和目前测量点间的Y坐标差。△N：放样点和目前测量点间的X坐标差。△Z：放样点和目前测量点间的高差。跳转到放样“3/3”界面。选择放样点，并输入棱镜高(图10-13(a))。左右导航键可按顺序调用坐标文件数据放样。选择当前放样点后，照准当前棱镜，按[F2](测量)，开始测量并计算显示测量点与放样点之间的放样参数差（图10-13(b)）。在E方向上移动棱镜，距离为“△E”，使其显示为0值。△E为正：表示放样点在目前测量点的右边，向右移动棱镜，反之则反向移动棱镜；接着在N方向上移动棱镜，距离为“△N”，使其显示为0值。△N为正：表示放样点在更远处，应向远离测站的方向移动棱镜，反之应向测站的方向移动棱镜(图10-13(c))。放样过程中选用重复精测或跟踪测量进行放样，则可实时显示棱镜点与放样点的参数差。当△E和△N都为0值时，表明当前的棱镜点即为放样点。△Z显示为填挖数据(图10-13(d))。△Z为正：表示需填，高度为显示数据；反之则表示需挖，高度为显示的深度。10.2点的平面位置测设方法06-5月-243310.2.4交会法

·1.角度前方交会法适用于不便量距或待设点距离控制点较远的地方具体步骤：(1)首先，根据待设点P的设计坐标和

控制点A、B的坐标反算方位角并计算α、β角；(2)A、B点上安置经纬仪，互为后视点

分别测设(360º–α)、β角的方向线，两方向线的交点即为P点；(3)交会角γ

接近于90º，精度较好(4)重要点位采用三方向交会法ABP骑马桩a1b1a2b2αβγ10.2点的平面位置测设方法06-5月-243410.2.4交会法

·2.距离交会法适用于待设点至两控制点的距离不超过一整尺并便于量距的地方具体步骤：(1)首先，根据待设点的设计坐标和两个

控制点的坐标反算出两个距离S1、S2；(2)以两个控制点为圆心、两个相应距离

为半径在现场画弧线；(3)两弧线交点即为待设点(4)交会角γ

接近于90º，精度最好ABPS1S2γ10.2点的平面位置测设方法06-5月-2435

·GNSS-RTK外业操作的常规作业流程全球定位系统实时动态定位技术GNSSRTK(RealTimeKinematic)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。GNSS-RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GNSS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图、各种控制测量带来了新的测量原理和方法，极大地提高了作业效率。10.2.5GNSSRTK点位测设法10.2点的平面位置测设方法06-5月-243610.2.5GNSSRTK点位测设法

·RTK功能10.2点的平面位置测设方法06-5月-2437

·RTK的应用领域10.2.5GNSSRTK点位测设法10.2点的平面位置测设方法06-5月-2438

·1.准备工作收集已有控制点资料。RTK作业之前首先要搜集测区已有的控制点成果资料，并对成果资料进行可靠性检验，若满足精度要求，可以从中选择3~4个控制点用于求取测区的转换参数，这些点最好均匀分布于测区四周，避免点位过于集中或分布在一条直线上，这样RTK定位测量的精度会更高。10.2.5GNSSRTK点位测设法10.2点的平面位置测设方法

·2.仪器架设与模式设置以华测口袋RTK为例介绍GNSSRTK坐标放样方法（1）连接仪器方式一：主机开机后，将手簿背面NFC区域贴近接收机NFC处，当听到“滴”的一声代表手簿已经识别到主机，测地通软件会自动打开，连接主机并提示“已成功连接接收机”。方式二：如图10-17所示，主机开机后，打开测地通软件，点击【配置】界面的【连接】。使用蓝牙/Wi-Fi连接接收机，目标蓝牙/Wi-Fi名称为接收机的SN号（蓝牙/Wi-Fi密码会自动匹配），点击连接，连接成功后测地通会提示“连接成功”。06-5月-243910.2.5GNSSRTK点位测设法10.2点的平面位置测设方法

·2.仪器架设与模式设置以华测口袋RTK为例介绍GNSSRTK坐标放样方法（2）工作模式设置1）一键固定模式。需要绑定一键固定预码，外出作业时只需携带移动站，不必每天校准控制点。2）外挂电台模式（图10-18）。该模式具有以下特点：作业距离相对较远，不受网络条件的限制，可设置多台移动站同时作业。基站设置。电台连接基站，按左右切换键，切换到蓝牙选项，点击电源键，确认搜索。搜索完成后按上下键切换并选中基站SN，按电源键确认，配对成功即可。口袋RTK与DL8蓝牙版电台模式使用蓝牙方式连接，连接成功之后主机和电台会自动发射，不需要再设置基站。移动站设置。手簿连接移动站，点击【移动站设置】，选择【差分数据链】，点击【新建】，选择【电台】，修改电台协议和信道与外挂电台保持一致，点击保存并应用。06-5月-244010.2.5GNSSRTK点位测设法10.2点的平面位置测设方法

·2.仪器架设与模式设置以华测口袋RTK为例介绍GNSSRTK坐标放样方法3）CORS模式该模式具有以下特点：需要有能在当地使用的CORS账号，外出作业时只需携带移动站，不必每天校准控制点。移动站设置。手机卡安装在手簿中（或手簿连接热点），点击【移动站设置】，选择【差分数据链】，点击【新建】，选择【手簿网络】；网络协议：CORS；输入CORS账号的服务器地址和端口，点击【获取源列表】，选择需要使用的源列表后，输入用户名和密码。输入完成后点击【保存并应用】即可。06-5月-244110.2.5GNSSRTK点位测设法10.2点的平面位置测设方法

·3.新建工程以华测口袋RTK为例介绍GNSSRTK坐标放样方法如图10-19所示，在手簿【项目】界面→点击【工程管理】→【新建】，输入工程名、选择坐标系统、选择投影模型，输入甲方提供的中央子午线，如果甲方未提供可以点击中央子午线右侧向下箭头，获取当地中央子午线，点击右下角【接受】，最后点击【确定】即可。06-5月-244210.2.5GNSSRTK点位测设法10.2点的平面位置测设方法

·4.点校正（参数转换）以华测口袋RTK为例介绍GNSSRTK坐标放样方法（1）录入控制点方法一：在手簿【项目】界面→点【管理】→添加控制点，输入点名称和对应的坐标，然后点击【确定】即可。方法二：在手簿上点击【点校正】界面的【添加】，在已知点的位置输入控制点的点名和坐标。（2）采集控制点方法一：打开手簿上的【点测量】界面，点击【测量】图标采集坐标。方法二：点击手簿上的【点校正】界面的【添加】，点击【添加】界面的GNSS点右侧【采集】，进入点测量界面，点击【测量】图标测量控制点。（3）点校正如