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几种施工放样方法的比较.rar

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    施工 方法 比较
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    编号:10009410418南阳师范学院 20 14 届毕业生毕业论文(设计)题 目: 几种施工放样方法的比较与分析 完 成 人: 徐向毫 班 级: 2010-04 学 制: 4 年 专 业: 测绘工程 指导教师: 杨 杰 完成日期: 2014-4 目 录摘要..........................................................................................................................................(1)1常用施工放样方法的基本原理.............................................................................(1)1.1 传统放样......................................................................................................(1)1.2 全站仪放样………………………………………………………………..(2)1.3GPS-RTK 放样................................................................................................(2)2常用施工放样方法的方法流程……………………………………………(2)2.1 传统放样…………………………………………………………………..(2)2.2 全站仪放样………………………………………………………………..(3)2.2.1 放样准备…………………………………………………………...(3)2.2.2 实施放样…………………………………………………………...(3)2.3GPS-RTK 放样………………………………………………………………(4)2.3.2 应注意的问题……………………………………………………...(4)2.3.3 外业工作…………………………………………………………...(5)2.3.4 内业处理…………………………………………………………...(5)3实例分析………………………………………………………………………..(6)3.1 全站仪放样的精度分析…………………………………………………...(6)3.2GPS-RTK 精度分析………………………………………………………….(7)3.3 全站仪和 RTK 施工放样的成果对比分析……………………………........(8)4结束语...................................................................................................................(9)5参考文献…………………………………………………………………….................(10)6Abstract.............................................................................................................(11)第 0 页 (共 11 页)几种施工放样方法的比较与分析作 者:徐向毫指导老师:杨 杰摘要:本文先对目前各种施工放样的方法的原理进行阐述,后对各种方法流程、步骤进行简单列举,后依据实例,着重 对用全站仪和 GPS-RTK 进行施工放样的精度进行对比分析,得出不同条件应利用不同方法的结论,后重点阐述了利用全站仪在进行工程放样中可能产生误差的原因并对放样的精度进行分析,并阐述了利用 RTK 在进行工程放样中可能产生误差的原因及对放样的精度进行分析。通过对工程放样数据的分析比较,最后得出利用全站仪和 RTK 放样的优缺点。以利于人们在进行工程放样时因地、因时制宜, 选择恰当的方法和仪器,以便事半功倍。关键词:经纬仪;全站仪;放样;RTK;精度分析1.常用施工放样方法的基本原理1.1 传统放样在传统的工程放样中,经纬仪的度盘读数是从仪器中读出来的,放样方法通常采用极坐标法,用经纬仪进行水平角和竖直角的角度测量,并进行定线、用皮尺或钢尺进行量距 [1],进而测设出点位,最后用水准仪、塔尺等工具测设出高程,通常测设点的坐标和高程是分开进行的。1.2 全站仪放样全站仪常用的放样方法包括全站仪在已知点设站和在未知点设站两种情况,在已知点设站包括极坐标法放样和坐标法放样,在未知点设站包括角度后方交会法设站坐标放样和边角联合后方交会法设站坐标放样。在已知点设站的两种放样方法在工程施工中应用最多,但这两种方法存在一定的局限性,如视线较长时间遮挡,控制点上无法设站,两已知控制点不通视和测区内的已知点遭到破坏等第 1 页 (共 11 页)情况下,这两种方法就无法进行,全站仪在未知点设站的形式是采用后方交会,即在待定点上测量至若干个通视已知点的距离和方向值,来确定待定点的点位,这两种方法无论是用来加密图根控制点,还是用来加密等级控制点,都是一种非常适用的方法。1.3 GPS-RTK 放样GPS-RTK 是通过对载波数位的实时监测来得到其观察值的变化情况,从而实现动态精确定位的一种技术,该技术的工作需要基准站接收机对原始数据进行收集和初加工处理,并将其翻译为可阅读的电信号传给电台,电台对接收到的初级电信号进行进一步的提取与加工,提炼出有效部分传给多台流动站接收机 [2]。接收机通过对翻译好的信号进行收集,便能为使用者提供其需要使用的信息,根据该信息,通过相对静态的测量方法就能对所测基线进行建模分析,实时求解。由此推算出该物体在所建坐标系中的准确的三维位置。2常用施工放样方法的方法流程2.1 传统放样在传统的工程放样方法中,必须求出设计图中的放样点或线相对于控制网或原有建筑的相互关系,即求出其间的角度及间距和高程这些数据称为放样数据,然后利用放样数据利用传统光学经纬仪、皮尺、钢尺、水准仪等工具测设出点位和高程。测设点位的常用方法有:直角坐标法,极坐标法、角度交会法和距离交会法等。高程放样最常用的是几何水准测量,对于工程精度要求稍低的可用钢卷尺直接丈量或用三角高程测量等方法。工程建筑物的总图设计是根据生产的工艺流程要求和建筑物的地形情况进行的,主要建筑物的轴线往往不能与测量坐标系的坐标轴平行,如果设计建筑物的坐标计算在测量系统中进行,则计算工作较为复杂,建筑设计人员往往根据现场情况选定独立坐标系。使独立坐标系的坐标轴与主要建筑物轴线的方法一致。这样再通过旋转换算,把建筑坐标换算成测量坐标X=X1–Y1sin a+X0, (1) 第 2 页 (共 11 页)Y=X1sin a+Y1cos a+Y0. (2)X、Y 为测量坐标系,X1、Y1 为建筑坐标系。a 为测量坐标系的X 轴正向顺时针转至建筑坐标系 X1轴正向的夹角。Xo、Yo 为建筑坐标系原点在测量坐标系中的坐标值 [3]。2.2 全站仪放样2.2.1 放样准备(1)阅读设计图纸,较算建筑物轮廓控制点数据和标注尺寸,记录审图结果。(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方审核。(3)准备并检查仪器。(4)使用有内存的全站仪时可以提前将控制点和放样点的坐标输入内存 [4]。2.2.2 实施放样以拓普康全站仪为例,介绍放样流程。(1)测站处仪器架立:在现场找到两个在图纸上标有坐标的两个点,靠近现场需放样的一点当测站架立仪器,另外一点当后视架立棱镜。全站仪三个支脚架立在测站点上空,架上全站仪,固定仪器的螺丝先不要锁太紧,中空的位置基本对准测站点。 (2)按住全站仪电源开关打开全站仪,转动望远镜后才会进入主菜单,打开红外线对中开关,就会看见在仪器下方测站点附近有个红点,那就是红外线对中点,挪动仪器的两个支脚让红点对准测站点,注意仪器下一个圆形气泡尽量居中,以保证微调后气泡就能居中。红点对准测站点、气泡基本居中后进行仪器上长形气泡的调整,长形气泡居中后再观察红点有没有对准测站点,没有的话需松掉固定仪器的螺丝,轻轻移动让红点居中再观察气泡水平,没问题后就可以进入下个步骤了。(3)按菜单键进入菜单,点击 F1 进入测站的设置,仪器会要求输入点号,如果以前在仪器上有存过这个测站点的话就输入存入的代码,仪器会自动输入坐标值,没有的话就随便编个代码按确认进第 3 页 (共 11 页)入然后输入坐标,不需要标高的话就不输入仪器高了,需要的话就用卷尺拉一下看仪器中心到测站点的距离,输入高度按确认测站就设置好了。 (4)让帮手在后视点架好棱镜,注意气泡要居中。转动仪器看仪器上方那个小十字光标,方向基本对准后调整仪器的转向按钮固定住仪器,调整望远镜的焦距对准棱镜的中心,点击 F2 进入后视的设置,同测站点一样,以前存过坐标的话就输入代码否则重新输入后视点的坐标,仪器对准棱镜按确定后后视就完成了。(5)点击放样,输入事先算好的需要放样的坐标,按确认仪器会显示角度、距离,点击极差仪器会显示角度,松开转向按钮,转动仪器到角度归零附近,固定住转向,微调让角度最接近归零,让帮手把棱镜架在仪器镜头对准的方向,镜头看见棱镜后按测距,界面会显示一个数值,正值就让帮手向仪器正方向前进,负值就让帮手后退直至仪器上数值无限接近零,控制误差在 3 毫米之内,这个点就放出来了。按下一点输入下一点的坐标,重复操作直至测量完成。(6)测量完成后按住电源开关关闭电源,把调平按钮基本回中后下掉固定螺栓,把全站仪放回仪器箱,收好支脚放回实验室 [5]。2.3GPS-RTK 放样2.3.1 放样前准备工作(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完好等情况,决定是否需要对其进行检测。(3)已有控制点不能满足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)根据规范规定和设计的精度要求并结合人员和仪器设备情况制定放样方案。其内容应包裹: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 [6]。第 4 页 (共 11 页)2.3.2 应注意的问题(1)基准站的位置选择 基准站位置的选择是整个测量过程第一步,也是最为关键的一步,因为基准站的位置是所有信息采集的基本参照物,所以在对其进行选址时要注意远离微波站大功率的无线电发射台等干扰设备、以及高压输电线等易产生强电流磁场的设施。 其位置最好选在视野较为开阔的地区,以方便信号的收集,降低其信号频率的减损。除此之外,还要远离具有大规模的反射物的区域,以减少反射所造成的多路径误差。(2)基准点的密度 GPS-RTK 的测量技术由于其地理条件等的限制,因而若想其保持较高的测量精度,就需要有足够数量的接收器和卫星等通讯设备,并且该类设备应具有较科学的几何分布和良好的数据通讯道.GPS-RTK 技术的作用距离应服从于下列公式:D=4.24(h1+h2) (3)式中:h1、h2 分别是基准站和流动站电台的天线高,D 为数据链的覆盖范围的半径。再考虑到障碍物遮挡、无线电波干扰、电源及传输路径衰减等因素,基准站至流动站的距离最佳应保持在 5 千米左右 [7]。2.3.3 外业工作以华测 X80 双频 RTK-GPS 为例,简单介绍 RTK 外业放样工作流程。(1)设置基准站和移动站:在任意点上架设接收机和天线,同时架设移动站的接收机和手薄,打开基准站和移动站的接收机和电台,在 RECON 终端手薄上将室内设置的参数(坐标系统)读入 GPS 接收机,选择配置集,基准站 GPS 接收机通过转换参数将相应坐标转换为 BEIJING-54 坐标,同时连续接收所有可视 GPS 信号,并通过电台或 GPRS 将其测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发射出去,待电台指示灯显示发出的通讯信号移动站即可开展工作,他们启动后在手簿上输入控制点的准备的相应坐标和高程,在控制点上测量该控制点的坐标,然后进行重设当地坐标。(2)移动站工作:移动站接收机在跟踪 GPS 卫星信号的同时也接收来自基准站的数据,进行处理获得移动站的三维 WGS-84 坐标,第 5 页 (共 11 页)最后通过与基准站相同的坐标转换参数将实测坐标转换为相应坐标,并实时显示在移动站的 RECON 终端手薄上,接收机可将实时位置与设计值相比较,指导放样的正确位置 [8]。2.3.4 内业处理(1)数据传输。(2)数据处理。(3)成果移交。3实例分析3.1 全站仪放样的精度分析使用全站仪极坐标法放样,各项误差的来源及对放样点位的影响估算。3.1.1 水平测设误差的来源及影响(1)望远镜照准误差 ms; (2)读数误差 mr;(3)仪器误差 mi;(4)外界条件的影响 mv;(5)目标偏心引起的误差 mp;(6)测站偏心引起的误差 mo;3.1.2 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;(2)测站偏心误差;(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 [9]。(1)对中杆偏心引起的误差 m1;(2)地面上标记的误差 m2。3.1.3 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,依据实例得各项放样点位置中误差的影响,见表 1第 6 页 (共 11 页)表 1 放样点位置中误差测距长度(m) 测角中误差(″) 测距中误差(mm) 点位中误差(mm)10 145.9 2.02 9.430 48.7 2.06 9.450 29.4 2.10 9.5100 15.1 2.20 9.6150 10.5 2.30 9.9200 8.3 2.40 10.2250 701 2.50 10.7300 6.3 2.60 11.2400 5.4 2.80 12.3500 4.9 3.00 13.71000 4.3 4.00 21.8从表 1 中可看出,随着边长的增长,其测角中误差减小较快,而观测中误差和放样点点位误差的变化不是很明显。为了更直观反应各项误差对放样点位置中误差的影响,绘制了各项中误差折线图,如图 1第 7 页 (共 11 页)图 1 各项中误差折线图3.2GPS-RTK 精度分析在 RTK 放样测量过程中的影响精度的因素:(1)转换参数引起的精度损失;(2)基准站与流动站之间的距离误差;(3)基准站的误差。3.3 全站仪和 RTK 施工放样的成果对比分析表为测量的一个实例成果表,是用两种测量方式进行测量的成果对比表,点布设时为 RTK 方式,使用的仪器为拓普康 RTK,预设精度为±3cm,准站设在线路的中间,在布设完成后用苏一光全站仪进行了复测,复测时按一级导线精度要求测设,复测导线经严密平差后的单位权中误差为 2.1″,导线的实际精度优于规范中有关一级导线的精度要求。通过对比可以看出,两次成果中坐标最大差值为 2.67,所测点的误差均小于±5mm 的规范要求[10]。表 2 全站仪放样成果与 RTK 放样成果对比表
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