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淺談工程放樣發(fā)展研究論文
【摘要】本文闡述了施工放樣的幾個(gè)大致發(fā)展階段，比較幾種放樣方法的優(yōu)缺點(diǎn)，指出今后要完善的事項。
【關(guān)鍵詞】放樣里程偏距RTKGPS
工程放樣工作大體可歸結為在地面上測設出點(diǎn)的平面坐標和高程兩個(gè)問(wèn)題。
一、傳統階段
在傳統的工程放樣方法中，必須求出設計圖中的放樣點(diǎn)或線(xiàn)相對于控制網(wǎng)或原有建筑的相互關(guān)系，即求出其間的角度及間距和高程，這些數據稱(chēng)為放樣數據。然后按照放樣數據利用傳統光學(xué)經(jīng)緯儀、皮尺、鋼尺、水準儀等工具測設出點(diǎn)位和高程。通常，測設點(diǎn)和高程是分開(kāi)進(jìn)行的。測設點(diǎn)位的常用方法有：直角坐標法，極坐標法、角度交會(huì )法和距離交會(huì )法等。高程放樣最常用的是幾何水準測量，對于工程精度要求稍低的，可用鋼卷尺直接丈量或用三角高程測量等方法。
工業(yè)建筑物的總圖設計，是根據生產(chǎn)的工藝流程要求和建筑場(chǎng)的地形情況進(jìn)行的，主要建筑物的軸線(xiàn)往往不能與測量坐標系的坐標軸平行，如果設計建筑物的坐標計算在測量坐標系中進(jìn)行，則計算工作較為復雜。因此，建筑設計人員往往根據現場(chǎng)情況選定獨立坐標系，使獨立坐標系的坐標軸與主要建筑物的軸線(xiàn)方法相一致。這樣，再通過(guò)旋轉換算，把建筑坐標換算成測量坐標。X=X′cosα-Y′sinα+Xo，Y=X′sinα+Y′cosα+yo，XOY為測量坐標系，X′O′Y′為建筑坐標系。α為測量坐標系的X軸正向順時(shí)針轉至建筑坐標系X′軸正向的夾角，Xo、Yo為建筑坐標系原點(diǎn)在測量坐標系中的坐標值。在傳統的工程放樣中，圓曲線(xiàn)和緩和曲線(xiàn)的放樣最為繁雜，我國多采用螺旋線(xiàn)作為緩和曲線(xiàn)，測設方法多采用切線(xiàn)支距法和偏角法。這些方法很容易產(chǎn)生累計誤差，為了消除這些誤差，往往需要多次測量進(jìn)行分配誤差，不但浪費了工時(shí)，而且精度不高。
二、坐標放樣階段
隨著(zhù)光電測距儀的發(fā)展，出現了一種測濾頭，可以直接安置到傳統經(jīng)緯儀的上面，這樣裝置曾戲稱(chēng)“半站儀”。從而實(shí)現了同時(shí)測角和量距的任務(wù)，再結合計算器就可即時(shí)計算出所測設點(diǎn)的坐標，出現了坐標放樣法。坐標放樣法克服了傳統方法中的求取放樣數據的麻煩工序，直接獲取放樣點(diǎn)的坐標就可以放樣出設計點(diǎn)。下面是結合CASIOf×4800計算器的里程偏距反算程序，說(shuō)明圓曲線(xiàn)的放樣步驟：首先將儀器置于控制點(diǎn)上；然后測出前視點(diǎn)坐標，把測出的坐標輸入計算器中，反算出該點(diǎn)距線(xiàn)路中線(xiàn)的偏距和該點(diǎn)在中線(xiàn)上的正投影點(diǎn)的里程值；最后根據所要放樣點(diǎn)對中線(xiàn)的偏距并結合現場(chǎng)情況，確定前視點(diǎn)需要左右移動(dòng)的距離，再次安置前視點(diǎn)，直至精確放出前視點(diǎn)。
計算機的普及和發(fā)展，實(shí)現了大容量和高速運算，為autoCAD的應用提供了便利。在autoCAD軟件中，可直接調用各種工程放樣程序。放樣路線(xiàn)設計好后，即可提取放樣數據。提取放樣點(diǎn)坐標的方法有：①行命令法；②菜單命令法；③批處理命令法（通過(guò)autoCAD二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言L(fǎng)SP等進(jìn)行）。在利用autoCAD進(jìn)行放樣設計時(shí)，只要采用大地坐標系，則可以直接提取放樣點(diǎn)的大地坐標，不必要進(jìn)行坐標轉換等工序，而且提取的坐標能保證到小數點(diǎn)后6位，一般工程放樣保證到0.001m即可，從精度和穩定性方面都得到了保障，而且減少了過(guò)程誤差。
在計算機普及和發(fā)展的同時(shí)，電子經(jīng)緯儀即全站儀（TotalStation）迅速發(fā)展取代了傳統的光學(xué)經(jīng)緯儀。計算機的普及使用為放樣數據的求取精度和求取工序、速度作出了極大的貢獻，全站儀則在具體的放樣工作中簡(jiǎn)化了放樣工作程序�，F在各大廠(chǎng)商生產(chǎn)的全站儀，如徠卡、索佳、拓普康、南方都配備有施工放樣模式，使用方法簡(jiǎn)單易懂，下面簡(jiǎn)述南方全站儀的放樣步驟：
A.放樣準備
1.選擇、錄入放樣數據文件。
2.選擇、錄入坐標數據文件�？蛇M(jìn)行測站坐標數據及后視坐標數據的調用。
3.置測站點(diǎn)。
4.置后視點(diǎn)、確定方位角。
5.輸入所需的放樣坐標，開(kāi)始放樣。
B.實(shí)施放樣
實(shí)施放樣有兩種方法可供選擇，都可快速進(jìn)行放樣。
1）通過(guò)點(diǎn)號調用內存中的坐標值。
2）直接鍵入坐標值。
三、一體化階段
從傳統的放樣方法發(fā)展到坐標放樣方法，放樣工序簡(jiǎn)化了，精度提高了，但是由于工地現場(chǎng)環(huán)境的復雜性，例如：堆料、不通視等因素的影響，降低了勞動(dòng)效率，而且放樣一個(gè)設計點(diǎn)往往需要來(lái)回移動(dòng)目標，須2~3人參加操作。RTK（RealTimeKinematic）技術(shù)是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測站載波相位觀(guān)測的差分方法，即是將基準站采集的載波相位傳給用戶(hù)接收機進(jìn)行求差解算坐標。RTK技術(shù)的出現使施工放樣有了突破性的發(fā)展，不但克服了傳統放樣法和坐標放樣法的缺點(diǎn)，而且具有觀(guān)測時(shí)間短，精度高、無(wú)須通視、現場(chǎng)給出精確坐標等優(yōu)點(diǎn)、經(jīng)現場(chǎng)檢測、在距離參考站約3公里處，平面定位誤差小于5cm，高程誤差小于10cm。GPS接收機只要1~3min就能進(jìn)入RTK工作狀態(tài)，在此狀態(tài)下1min內即可得到厘米級的點(diǎn)位精度。以徠卡雙頻RTK-GPS為例，簡(jiǎn)單介紹RTK放樣作業(yè)流程：
�。�1）設置參考站：在已知控制點(diǎn)上架設接收機和天線(xiàn)，打開(kāi)接收機，將PC卡上室內設置的參數（坐標系統）讀入GPS接收機，建立（或選擇）配置集，輸入參考站點(diǎn)的準確的相應坐標和天線(xiàn)高，參考站GPS接收機通過(guò)轉換參數將相應坐標轉換為WGS-84坐標，同時(shí)連續接收所有可視GPS衛星信號，并通過(guò)數據發(fā)射電臺將其測站坐標、觀(guān)測值、衛星跟蹤狀態(tài)及接收機工作狀態(tài)發(fā)射出去，待電臺指示燈顯示發(fā)出通訊信號后流動(dòng)站即可開(kāi)展工作。
�。�2）流動(dòng)站工作：打開(kāi)接收機，新建（或打開(kāi)）工作項目，建立（或選擇）配置集（要求與參考站相匹配）。流動(dòng)站接收機在跟蹤GPS衛星信號的同時(shí)也接收來(lái)自參考站的數據，進(jìn)行處理獲得流動(dòng)站的三維WGS-84坐標，最后通過(guò)與參考站相同的坐標轉換參數將WGS-84坐標轉換為相應坐標，并實(shí)時(shí)顯示在流動(dòng)站的TR500終端上。接收機可將實(shí)時(shí)位置與設計值相比較，指導放樣的正確位置。
RTK技術(shù)特別適合道路等大批量設計點(diǎn)位的放樣工作，尤其是道路邊樁，征地范圍線(xiàn)等放樣。無(wú)須沿途布設圖根控制點(diǎn)，從而減少施工控制網(wǎng)的布設密度，節約經(jīng)費，節省時(shí)間。由于其無(wú)須通視等優(yōu)點(diǎn)和可以單人作業(yè)更顯示出其優(yōu)越性。中海達公司的HD5800一體化藍牙RTK-GPS系統，RTK水平精度可達±1cm；RTK垂直精度可達±3cm；最大工作距離：25km，在10km范圍內為最佳狀態(tài)。
四、結束語(yǔ)
技術(shù)的進(jìn)步、儀器工具更新和改進(jìn)，促使施工放樣工作越來(lái)越簡(jiǎn)化，精度也越來(lái)越高。人們可以根據需要采用不同的放樣方式。對一些放樣點(diǎn)數少，又有相關(guān)地物點(diǎn)能保證精度的，可采用傳統的方法。對于精度要求高的，如貫通工程、橋梁等要采用全站儀結合水準儀進(jìn)行坐標和高程放樣。RTK-GPS測在道路放樣方面突顯優(yōu)勢，一套基準站可配多套流動(dòng)站同時(shí)工作。幾種方法亦可以結合使用，例如在全站儀放樣時(shí)，可配合使用小鋼尺等工具。在全站儀坐標放樣中，如何解決高程的放樣及其精度問(wèn)題；RTK-GPS放樣中的精度問(wèn)題；這兩方面還需積累經(jīng)驗和探討。
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