全站仪施工放样.doc
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1、用全站仪进行工程施工放样用全站仪进行工程施工放样( (路桥方向路桥方向) )培培 训训 教教 材材编写编写: : 王劲松王劲松广东交通职业技术学院广东交通职业技术学院1第一部分:TOPCON GTS-312 全站仪的使用一、仪器外观和功能说明1.仪器外观仪器外观2图图 1:GTS-312 全站仪外观及各部件名称全站仪外观及各部件名称 2.面板上按键功能面板上按键功能进入坐标测量模式键。进入距离测量模式键。ANG进入角度测量模式键。MENU进入主菜单测量模式键。ESC用于中断正在进行的操作,退回到上一级菜单。POWER电源开关键 光标左右移动键 光标上下移动、翻屏键F1、F2、F3、F4软功能键
2、,分别对应显示屏上相应位置显示的命令。3.3.显示屏上显示符号的含义显示屏上显示符号的含义V竖盘读数 ;HR水平读盘读数(右向计数) ;HL水平读盘读数(左向计数) ;HD水平距离;VD仪器望远镜至棱镜间高差;SD斜距;*正在测距;N北坐标,相当于 x;E东坐标,相当于 y;Z天顶方向坐标,相当于高程 H。二、角度测量模式功能:按 ANG 键进入,可进行水平角、竖直角测量,倾斜改正开关设置。F1 OSET :设置水平读数为。000000 F2 HOLD :锁定水平读数。第 1 页F3 HSET :设置任意大小的水平读数。F4 P1: 进入第 2 页。F1 TILT :设置倾斜改正开关。第 2
3、页F2 REP : 复测法。F3 V% : 竖直角用百分数显示。F4 P2: 进入第 3 页。F1 H-BZ:仪器每转动水平角 90时,是否要蜂鸣声。F2 R/L :右向水平读数 HR/左向水平读数 HL 切换,一般用 HR。第 3 页 F3 CMPS :天顶距 V/竖直角 CMPS 的切换,一般取 V。3F4 P3:进入第 1 页。三、距离测量模式功能:先按 键进入,可进行水平角、竖直角、斜距、平距、高差测量及 PSM、PPM、距离单位等设置。F1 MEAS:进行测量。F2 MODE:设置测量模式,Fine/coarse/tragcking (精测/粗测/跟踪) 。第 1 页 F3 S/A:
4、 设置棱镜常数改正值(PSM) 、大气改正值(PPM) 。F4 P1:进入第 2 页。F1 OFSET:偏心测量方式。F2 SO:距离放样测量方式。第 2 页 F3 m/f/i:距离单位米/英尺/英寸的切换。F4 P2: 进入第 1 页。四、坐标测量模式功能:按进入,可进行坐标(N,E,H) 、水平角、竖直角、斜距测量及 PSM、PPM、距离单位等设置。F1 MEAS:进行测量。F2 MODE:设置测量模式,Fine/Coarse/Tracking。第 1 页F3 S/A:设置棱镜改正值(PSM) ,大气改正值(PPM)常数。F4 P1:进入第 2 页。F1 R.HT:输入棱镜高。F2 INS
5、.HT:输入仪器高。第 2 页F3 OCC:输入测站坐标。F4 P2:进入第 3 页。F1 OFSET:偏心测量方式。第 3 页 F3 m/f/i: 距离单位米/英尺/ 英寸切换。F4 P3:进入第 1 页。五、主菜单模式4功能:按 MENU 进入,可进行数据采集、坐标放样、程序执行、内存管理、参数设置等。DATA COLLECT(数据采集)第 1 页 LAY OUT(点的放样)MEMORY MGR.(内存管理) PROGRAM(程序)第 2 页 GRID FACTOR(坐标格网因子)ILLUMINATION(照明)PARAMETRERS(参数设置)第 3 页 CONTRAST ADJ.(显示
6、屏对比度调整)1、 MEMORY MGR.(存储管理) 1.FILE STATUS(显示测量数据、坐标数据文件总数)第 1 页 2.SEARCH(查找测量数据、坐标数据、编码库)3.FILE MAINTAIN(文件更名、查找数据、删除文件)4.COORD. INPUT(坐标数据文件的数据输入)第 2 页 5.DELETE COORD.(删除文件中的坐标数据)6.PCODE INPUT(编码数据输入)7.DATA TRANSFER(向微机发送数据、接收微机数据、设置通讯参数)第 3 页8.INITIALIZE(初始化数据文件)2、 PROGRAM(程序)1.REM(悬高测量)第 1 页 2.ML
7、M(对边测量)3.Z COORD.(设置测站点 Z 坐标)4.AREA(计算面积)第 2 页5.POINT TO LINE(相对于直线的目标点测量)。3、 PARAMETRERS(参数设置)1.MINIMUM READING(最小读数) 第 1 页 2.AUTO POWER OFF(自动关机)3.TILT ON/OFF(垂直角和水平角倾斜改正)5第 2 页ERROR CORRECTION(系统误差改正。注:仪器检校后必须进行此项设置)存储管理菜单操作可参见图 2。图图 2:存储管理操作菜单:存储管理操作菜单六、全站仪的主要功能介绍说明:说明:测量前,要进行如下设置按或,进入距离测量或坐标测量模
8、式,再按第 1 页的S/A(F3) 。1 棱镜常数 PRISM 的设置一般原配棱镜设置为 0,国产棱镜设置为-30mm。 (具体见说明书) 。2 大气改正值 PPM 的设置按“T-P” ,分别在“TEMP.”和“PRES.” 栏,输入测量时的气温、气压。 (或者按照说明书中的公式计算出 PPM 值后,按“PPM”直接输入) 。3 PSM、PPM 设置后,在没有新设置前,仪器将保存现有设置。(一)角度测量(一)角度测量按 ANG 键,进入测角模式(开机后默认的模式) ,其水平角、竖直角的测量方法与经纬仪操作方法基6图图 4:点的坐标放样示意:点的坐标放样示意 图图本相同。照准目标后,仪器即可显示
9、水平度盘读数和竖直度盘读数。(二)距离测量(二)距离测量先按 键,进入测距模式,瞄准棱镜后,按 F1(MEAS) ,即可。(三)坐标测量(三)坐标测量 见图 3 按键步骤:1、ANG 键,进入测角模式,瞄准后视点 A。2、HSET,输入测站 O 至后视点的坐标方位角。OA3、键, 进入坐标测量模式。P1, 进入第 2 页。 4、OCC,输入测站坐标(X0,Y0,H0) 。6、P1,进入第 2 页。INS.HT: 输入仪器高。7、P1,进入第 2 页。R.HT:输入棱镜高。8、瞄准待测量点 B,按 MEAS,得 B 点的(XB,YB,HB) 。 (四)零星点的坐标放样(四)零星点的坐标放样 见图
10、 4 按键步骤为:1、按 MENU进入主菜单测量模式。2、按 LAYOUT进入放样程序,再按 SKP略过选择文件。3、按 OOC.PT(F1) ,再按 NEZ,输入测站 O 点的坐标(x0,y0,H0) ;并在INS.HT 一栏,输入仪器高。4、按 BACKSIGHT(F2) ,再按 NE/AZ,输入后视点 A 的坐标(xA, yA) ;若不知 A 点坐标而已知坐标方位角,则可再按 AZ,在 HR 项输入的值。瞄准 A 点,按 YES。OAOA5、按 LAYOUT(F3):输入待放样点 B 的坐标(xB,yB,HB)及测杆单棱镜的镜高后,按 ANGLE(F1) 。使用水平制动和水平微动螺旋,使
11、显示的 dHR=,即找到了 OB 方向,指挥持测杆单棱镜者000000 移动位置,使棱镜位于 OB 方向上。 6、按 DIST,进行测量,根据显示的 dHD 来指挥持棱镜者沿 OB 方向移动,若 dHD 为正,则向 O 点方向移动;反之若 dHD 为负,则向远处移动,直至 dHD=0 时,立棱镜点即为 B 点的平面位置。其所显示的 dZ 值即为立棱镜点处的填挖高度,正为挖,负为填。7、按 NEXT放样下一个点 C。(五)(五)TOPCON 全站仪与电脑的数据通讯全站仪与电脑的数据通讯1、电脑中数据文件的上载(UPLOAD)图图 3:坐标测量示意图:坐标测量示意图7(1)在电脑上用文本编辑软件(
12、如 Windows 附件的“写字板”程序) ,输入点的坐标数据,格式为“点名,Y,X,H” ;保存类型为“文本文档” 。具体见图 5。(2)用“写字板”程序打开文本格式的坐标数据文件,并打开 T-COM 程序,将坐标数据文件复制到 T-COM 的编辑栏中。(3)用通讯电缆将全站仪的“SIG”口与电脑的串口(如 COM1)相连,按 MENUMEMORY MGR.DATA TRANSFER,进入数据传输,先在“COMM. PARAMETER” (通讯参数)中分别设置“PROTOCOL” (议协)为“ACK/NAK” ;“BAUD RATE” (波特率)为9600;“CHAR./PARITY”(校检
13、位)为“8/NONE” ;“STOP BITS” (停止位)为“1” 。图图 5:编辑上载的数据文件:编辑上载的数据文件(4)点击按钮,出现“Current data are saved as:030624.pts”对话框时,点“OK” ,出现如下图 6 的通讯参数设置对话框。按全站仪上的相同配置进行设置并选择“Read text file”后,点“GO”将刚保存的文件 030624.pts 打开,出现Point Details(点描述)对话框。 8图图 6:上载的数据文件:上载的数据文件(5)回到全站仪主菜单 MENU 中的 MEMORY MGR.DATA TRANSFERLOAD DATA
14、COORD. DATA 。用 INPUT 为上传的坐标数据文件输入一个文件名后,点“YES”使全站仪处于等待数据状态(Waiting Data) ,再在电脑Point Details对话框中点“OK” 。注:可以直接在 T-COM 软件编辑栏中按“点名,Y,X,H”的格式编辑待上载的坐标数据文件。2、全站仪中数据文件的下载(DOWNLOAD)同上载一样,进行电缆连接和通讯参数的设置。点击按钮,设置通讯参数并选择“Write text file”后,再在全站仪上选择下载数据文件的类型(测量数据文件或坐标数据文件)。先在电脑上按“GO” ,处于等待状态,再在全站仪上按“确定” ,即可将全站仪中的数
15、据下载至电脑。出现“Current data are saved as 03062501.gt6”及“是否转换”时对话框时,点击“Cancel” 。点击按钮“” ,将下载的数据文件取名后保存。 (保存时下载的测量数据文件及坐标数据文件均要加上扩展名 gt6) 。(六)批量点的坐标放样(六)批量点的坐标放样1、放样坐标数据文件的编辑及上载。可采用以下两种方法来实现:(1)数据通讯方法。按 TOPCON 全站仪与电脑的数据通讯中“电脑中数据文件的上载(UPLOAD) ”的方法将控制点及待放样点的坐标数据文件(如:ZBSJWJ(坐标数据文件) )上载至全站仪。(2)坐标输入方法。按 MENU 键(进
16、入主菜单模式)MEMORY MGR.(内存管理)P(翻页)COORD. INPUT(坐标输入)INPUT(建立一个文件名,如:ZBSJWJ(坐标数据文件) )ENTER分别在 PT#、N、E、Z 栏输入第一个点的点名、X、Y、H输入下一个点的点名、X、Y、H。2、实地放样操作如图 7 所示,要在控制点 D3 架仪后视 D2 点,来放D3D2图7:坐标放样示意图K0+040K0+060K0+0809样点 K0+040、K0+060、K0+080 三点。(1)按 MENU,进入主菜单模式,选择 LAYOUT(放样) 。(2)在“SELECT A FILE”中,用 INPUT 输入或 LIST 选择
17、电脑上载的坐标数据文件名。(3)在“OCC.PT INPUT”中用 INPUT 输入或 LIST 选择测站点 D3,并输入 INS.HT(仪器高) 。(4)在“BACKSIGHT”中同样输入或选择后视点的点号 D2。 (5)瞄准后视点 D2,按“YES” 。(6)在“LAYOUT”中同样输入或选择待放样点号 K0+040 及棱镜高,则计算出要仪器旋转的水平角值HR 及平距 HD。(7)按 ANGLE,显示目前望远镜方向与放样方向之差 dHR;按 DIST,显示目前立镜点与放样点间水平距离之差 dHD。反复移动棱镜,当 dHR 和 dHD 均为零时,立镜点即为 K0+040(8)按 NEXT,放
18、样下一点。放样操作菜单见下图 8。(七)数据采集(七)数据采集(略略)图图 8:放样操作菜单:放样操作菜单 第二部分: 高等级公路中桩边桩坐标计算方法一平面坐标系间的坐标转换公式一平面坐标系间的坐标转换公式如图,设有平面坐标系 xoy 和 xoy(左手系x、x轴正向顺时针旋转 90 为 y、y轴正向) ;x 轴与 x轴间的夹角为 (x 轴正向顺时针旋转至 x轴正向, 范围:003600) 。设 o点在 xoy 坐标系中的坐标为(xo,yo) ,则任一点 P 在 xoy 坐标系中的坐标(x,y)与其在 xoy坐标系中的坐标(x,y)的关系式为: yx yxyx xyyyxyxxoooo coss
19、insincos:sincoscossin即二公路中桩边桩统一坐标的计算二公路中桩边桩统一坐标的计算11高等级公路中桩边桩统一坐标的计算高等级公路中桩边桩统一坐标的计算王 劲 松(广东交通职业技术学院土木系,广东 广州 510650)摘要:摘要:对位于直线、缓和曲线、圆曲线几个公路基本平面线形上的点,进行了中桩、边桩统一坐标的计算;并对一些复杂线形中要用到的非完整非对称缓和曲线上点的坐标计算进行了分析。通过编程计算出各中桩边桩坐标后,能便于全站仪、GPS RTK 的坐标放样。关键词:关键词:中桩;边桩;坐标转换;统一坐标系;缓和曲线The calculation for unified coo
20、rdinates of center-stake& side-stake in advanced highwayWANG Jin-song (一)引言(一)引言传统的公路中桩测设,常以设计的交点(JD)为线路控制,用转点延长法放样直线段,用切线支距法或偏角法放样曲线段;边桩测设则是根据横断面图上左、右边桩距中桩的距离(、) ,在实地沿横LdRd断面方向进行丈量。随着高等级公路特别是高速公路建设的兴起,公路施工精度要求的提高以及全站仪、GPS 等先进仪器的出现,这种传统方法由于存在放样精度低、自动化程度低、现场测设不灵活(出现虚交,处理麻烦)等缺点,已越来越不能满足现代公路建设的需要,遵照测绘法
21、的有关规定,大中型建设工程项目的坐标系统应与国家坐标系统一致或与国家坐标系统相联系,故公路工程一般用光电导线或 GPS测量方法建立线路统一坐标系,根据控制点坐标和中边桩坐标,用“极坐标法”测设出各中边桩。如何根据设计的线路交点(JD)的坐标和曲线元素,计算出各中边桩在统一坐标系中的坐标,是本文要探讨的问题。(二)中桩坐标计算(二)中桩坐标计算任何复杂的公路平面线形都是由直线、缓和曲线、圆曲线几个基本线形单元组成的。一般情况下在线路拐弯时多采用“完整对称曲线” ,所谓“完整”指第一缓和曲线和第二缓和曲线的起点(ZH 或 HZ)处的半径为;所谓“对称”指第一缓和曲线长和第二缓和曲线长相等。但在山区
22、高速公路和互通立1sl2sl交匝道线形设计中,经常会出现“非完整非对称曲线” 。根据各个局部坐标系与线路统一坐标系的相互关系,可将各个局部坐标统一起来。下面分别叙述其实现过程。 1直线上点的坐标计算直线上点的坐标计算如图 1 a) b) 所示,设 xoy 为线路统一坐标系,x-ZH-y为缓和曲线按切线支距法建立的局部坐标系,则 JDi-1JDi直线段上任一中桩 P 的坐标为:(1) iiJDiPJDiPiiJDiPJDiP ALLyyALLxx111111 sin)(cos)(式(1)中(,)为交点 JDi-1的设计坐标;,分别为 P 点、JDi-1点的设计里程;1JDix1JDiyPL1JD
23、iL为 JDi-1JDi坐标方位角,可由坐标反算而得。iiA1曲线起点(ZH 或 ZY) ,曲线终点(HZ 或 YZ)均是直线上点,其坐标可按式(1)来计算。 2完整曲线上点的坐标计算完整曲线上点的坐标计算如图 1 a),某公路曲线由完整的第一缓和曲线、半径为 R 的圆曲线、完整的第二缓和曲线组成。1Sl2Sl12(1)第一缓和曲线及圆曲线上点的坐标计算当 K 点位于第一缓和曲线(ZHHY)上,按切线支距法公式有1:(2) 9 19197 17155 15113 137138 18176 16134 1492 125353009700096768004224033661754260059904
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