运用极坐标及方位角极坐标法进行施工测设

运用极坐标及方位角极坐标法进行施工测 设作者：李皆艳来源：科技资讯2011年第4期李皆艳(天津市道桥处第二道路管理所天津300151)摘要:一般施工测量放线多采用经纬仪支架在主轴交点上放出构筑物的两条交线，然后转移 到各主轴交点上,支架经纬仪在放出其他各条主轴线。对于比较复杂项目的放线就明显的露出了 这种方法的原始性。当建筑物主体轴线交叉比较复杂时，用一般方法放线并不实用，支架经纬仪 次数太多、偏差大;所以采用极坐标方法测量放线。对于提高精度，提高效率起到了一定作用。关键词:测量放线影响因素极坐标方位角极坐标偏差中图分类号:TU7 文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)02(a)-0027-01测量工作是市政工程设计的必要前提，无论是在市政工程方案设计和初步设计阶段,还是市 政工程的施工图设计阶段，都离不开各类测量资料。一般施工测量放线多采用经纬仪支架在主轴 交点上放出构筑物的两条交线，然后转移到各主轴交点上，支架经纬仪在放出其他各条主轴线。 对于比较复杂项目的放线就明显的露出了这种方法的原始性。当建筑物主体轴线交叉比较复杂 时,用一般方法放线并不实用，支架经纬仪次数太多、偏差大;所以采用极坐标方法测量放线。对 于提高精度,提高效率起到了一定作用。首先，先将影响测量精度和效率的因素表述一下：(1)仪器精度。(2)测量人员的素质。(3)环 境状况。(4)选用方式方法。(5)其他原因。理论上推导的偏差是个范围值，当实际测量偏差小于 推导偏差是，证明测量精度是可靠的。由于影响测量偏差的因素是客观存在的，所以没有偏差是 不实际的。但是，只要偏差发生在允许偏差范围内，就确认为放线测量是成功的。仪器精度在仪器使用说明书中已注明，视准轴偏角和测量偏差也有一定的影响。这些偏差都 是比较重要的。尤其测量人员的素质很重要，操作水平、熟练程度、对仪器性能的了解、如何正 确使用仪器和运用适当方式方法、对提高测量精度和效率起决定性的作用。支架经纬仪次数的 多少和支架经纬仪校正原点时的偏差也直接影响测量精度和效率的提高。运用极坐标的方法，只 需支架一次经纬仪就可以对所有的轴交点进行辐角和半径的测放，目的就是为了提高精度、提高 效率。再有阳光强弱，气温高低,气流大小都客观上影响着测量精度和效率。测量人员就必须选 择适当的方法，尽量缩小这些因素的影响提高精度和效率。例如选择无风、阳光不强的假阴天， 放线前的思想准备和物质准备的组织工作等。测量工作必须遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则，主要有以下几个步骤:控制点 (桩)的闭合，道路的中线准确的定位，道路原状横断面的测量,设计道路边线的确定，管线定位及 施工中碎部测量，模板(施工)边线及高程，竣工高程及线型。其中道路中线的定位是最为严谨的 工作，它直接决定了道路的线形，而圆曲线的定位是测量过程中最为突出的一个方面，圆曲线测设 一般分为两步，先确定曲线上起控制作用的主点，即曲线的起点(ZY)、曲线的中点(QZ)和曲线终 点(YZ);然后结合设计给出的圆的半径(R)、切线长(L)、外矢距(E)和曲线对应的圆心角测设 所求曲线上每隔一定距离的加密细部点，用于详细标定圆曲线的形状和位置。主点的测设方法为: 先将经纬仪置于JD,望远镜后视ZY方向，自JD点沿此方向量取切线长T,打下曲线起点桩;然后 转动望远镜前视YZ方向，自JD点沿方向量切线长T,打下曲线中点桩，再以YZ为零方向，测设水 平角(90Y/2),沿此方向，从JD量外矢距E,打下曲线中点桩。现在着重介绍一下偏角法放样圆 曲线细部点，具体步骤如下。(1) 检核ZY、QZ、ZY三主点的位置。计算固定弦长L对应偏角d。(2) 安置经纬仪于ZY点,经纬仪调平后，将水平度盘置零，照准JD点。(3) 向YZ方向转动照准部，将度盘读数对准1点之偏角值d，用钢尺沿ZY-1方向量取弦长 L以标定细部点1。继续转动照准部，将度盘读数对准2点之偏角值2d，并从1点起量取弦长 L与ZY-2方向相交(即距离与方向交会)，以定细部点2,依法放样曲线上所有细部点。(4) 最后应闭合于曲线终点YZ。转动照准部，将度盘读数对准YZ点偏角d/2,由曲线上最后 一个细部点起量出尾段弧长相应的弦长与视线方向相交，应为先前测设的主点YZ。(5) 如果闭合差超出规定后,则要分析误差对测量数据进行平差，引起闭合差超出的原因？除 了仪器系统误差、读数误差、气候影响外，最主要的是拉尺的人为误差而产生的测点误差？的积 累,要减少误差的积累，可将经纬仪安置于ZY和YZ点分别向中点QZ测设曲线细部点。并且将多 次测量的点记录进行平差。如果条件允许的话，可以先在电脑上绘制一份大样图，详细的标注每个细部点的偏角和距测 站点距离,然后应用全站仪进行放样。由于各方位上存在偏差，虽然是在平面上放线，而产生的偏差确是在空间立体全方位的，所以 在空间各方位上的偏差与全方位偏差存在着如下关系：k=52a+52B+52Y其中垂直偏差无实际意义，因为建筑物是垂直向上的，有水准仪控制建筑物的垂直偏差，所以 放线过程中垂直偏差不考虑，即： k=52a + 52B而对于高等级公路，用方位角极坐标方法同样有效。测设原理：在曲线外选择任一点P,将缓 和曲线的起点定为坐标系原点，以直缓点切线方向为X轴,与切线垂直的方向为Y轴。首先用测 距仪在直缓点上测出P点的极坐标数据，水平距离D0与水平角B0,从而算出P的坐标Xp、Yp, 再根据曲线上各点的坐标公式求出各细部点坐标，同时按坐标反算公式求出apO、 ap1、apx，及水平距DO、D1、Dn,所需数据计算出后，用方位角极坐标法测出缓和曲线各 细部点。例如：津滨公路一缓和曲线参数R=600m，缓和曲线长L0=70m，偏角a左=16 2735”。主要参数计算：=-*3*20,32.11*理赢-34996B=423136，D0=59.458m，可求出 Xp=43.818m,Yp=-40.190m。按坐标反算公式求出up=137 2822。具体应用：在P点安置仪器、对中、整平后瞄准 缓和曲线直缓点，配置水平度盘读数为137 2822，然后逆时针转到1261708，按照已 算得数据定向量出水平距离D,即可标定出缓和曲线上各细部点。该方法不用进行坐标换算,用测距仪实地测设,工作效率更高。此方法因设站少，角度测设相 互独立，因而累积误差小，比常规方法测量精度高。比较复杂的放线项目，选择适当的放线方法是很关键的。往往由于方法不对头，最后闭合时 产生的偏差太大,根本无法合拢，就会前功尽弃。推导偏差远大于允许偏差。证明放线不能保证实用精度，实际上根本无法合龙。实际上合龙 是很困难的，需要往复测量，多次矫正偏差,才能勉强合龙。效率就谈不上有什么提高了。极坐标和方位角极坐标放线法的效率比一般方法效率高（约4倍）。总之，用极坐标方法解决 难度较大的复杂放线，对提高精度、提高效率无疑为一个得力的好方法。随着我国城市化进程的不断加快，市政工程等基础设施建设越来越多，出现了如地铁、高架 桥等工程量大、结构复杂的大型工程，相应地对工程测量保障作用的要求也越来越高。不过随着 科技的进步,工程测量的手段和方法越来越多，测量的精度同样越来越高，因此工程测量在市政工 程建设中的保障作用也更加突出。