使用全站仪进行工程施工放样的详细方法

使用全站仪进行工程施工放样的详细方法第一章TOPCON GTS-312全站仪的使用一、仪器外观和功能说明1、仪器外观图 1 : GTS-312 全站仪外 观及各部件名 称2、面板上按键功能U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，分别对应显示屏上相应位置显示的 命令。3、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。第1页F1 OSET :设置水平读数为0。F2 HOLD :锁定水平读数。F3 HSET :设置任意大小的水平读数。F4 P1 |：进入第2页。第2页F1 TILT :设置倾斜改正开关。F2 REP :复测法。F3 V% :竖直角用百分数显示。F4 P2 I:进入第3页。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。F3 CMPS :天顶距V/竖直角CMPS的切换，一般取V。F4 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、距离单位等设置第1页F1 MEAS :进行测量。F2 MODE :设置测量模式，Fine/coarse/tragcking （精测/粗测/跟踪）。F3 S/A :设置棱镜常数改正值（PSM ）、大气改正值（PPM ）。F4 P1 |：进入第2页。第2页F1 OFSET :偏心测量方式。F2 SO :距离放样测量方式。F3 m /f/i :距离单位米/英尺/英寸的切换。F4 P2 I: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。第1页F1 MEAS :进行测量。F2 MODE :设置测量模式，Fine/Coarse/Tracking。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。第2页F1 R.HT :输入棱镜高。F2 INS.HT :输入仪器高。F3 OCC :输入测站坐标。F4 P2 |：进入第3页。第3页F1 OFSET :偏心测量方式。F2 F3 m/f/i:距离单位米/英尺/英寸切换。F4 P3I :进入第1页。五、主菜单模式功能：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。第1页DATA COLLECT（数据采集）LAY OUT（点的放样）MEMORY MGR.（内存管理）第2页PROGRAM（程序）GRID FACTOR（坐标格网因子）ILLUMINATION （照明）第3页PARAMETRERS（参数设置）CONTRAST ADJ.（显示屏对比度调整）1、MEMORY MGR.（存储管理）第1页FILE STATUS（显示测量数据、坐标数据文件总数）SEARCH（查找测量数据、坐标数据、编码库）FILE MAINTAIN（文件更名、查找数据、删除文件）第2页COORD. INPUT（坐标数据文件的数据输入）DELETE COORD.（删除文件中的坐标数据）PCODE INPUT（编码数据输入）第3页DATA TRANSFER（向微机发送数据、接收微机数据、设置通讯参数） INITIALIZE（初始化数据文件）2、PROGRAM（程序）第1页REM（悬高测量）MLM（对边测量）Z COORD.（设置测站点Z坐标）第2页AREA（计算面积）POINT TO LINE（相对于直线的目标点测量）3、PARAMETRERS（参数设置）第1页MINIMUM READING（最小读数）AUTO POWER OFF（自动关机）TILT ON/OFF（垂直角和水平角倾斜改正）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下图2。存推管建菜供度作校俱ENUifT仪器迎氏菜单MENU1门模式F3 （MEMORY 摆.里示存宛管理荣单：门牛滴骨部釜单一：1岳M管理荣推1 3存姑歼理荥V?图2：存储管理操作菜单六、全站仪的主要功能介绍说明：测量前，要进行如下设置一一按，或，进入距离测量或坐标测 量模式，再按第1页的S/A （ F3 ）。1、棱镜常数PRISM的设置原配棱镜设置为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本相同。照准目标后，仪器即可显示水平度盘读 数和竖直度盘读数。（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A的坐标方位角“血。如输入65.4839，即输入了 65048f39ff o图冬坐展曜示意图3、匕键，进入坐标测量模式。P1I，进入第2页。4、OCC，分别在N、E、Z输入测站坐标（X0 ,Y0 ,H0 ）。5、 PH ，进入第2页。INS.HT:输入仪器高。6、 PH，进入第2页。R. HT:输入B点处的棱镜高。7、瞄准待测量点B，按MEAS，得B点的（XB ,YB ,HB ）。（四）零星点的坐标放样见图4按键步骤为：S 4=点的坐标故样示意图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（x A , y A）；若不知A点坐标而已知坐标方位角强，则可再按AZ，在HR项 输入独的值。瞄准A点，按YES。5、按LAYOUT （ F3），再按NEZ输入待放样点B的坐标（x B ,yB ,H B）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，使显示的dHR二OF。，即找到了 OB方向，指挥持测杆单棱镜 者移动位置，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 反复5、6两步，放样下一个点C。（五）TOPCON全站仪与电脑的数据通讯1、电脑中数据文件的上载（UPLOAD）（1）在电脑上用文本编辑软件（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 MENU MEMORY 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）9600；“CHAR./PARITY(校检STOP BITS ”（停止位）“ 1位）“ 8/NONE ”；图5 ：编辑上载的数据文件(4)点击按钮出现“ Current data are savedas: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 textfile ”后，点“ GO ”将刚保存的文件030624.pts打开，出现PointDetails （点描述)对话框。Upload : GTS-2l0/3l0/GPT-l0OTCoOTd$PraocolI r Nena分心1NekPiikiBaud ftps）GOCANCELCcmPcifl.: DOMI r COM2图6 :上载的数据文件（5）回到全站仪主菜单 MENU 中的 MEMORY MGR. DATA TRANSFER LOAD DATA 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。设置通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 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据下载全电脑。出现“ Current data are saved as 03062501.gt 6 ” 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。在全站仪上，按MENU键（进入主菜单模式）一 MEMORY MGR.（内存管理）一P 1（翻页）一COORD. INPUT （坐标输入）一 INPUT （建立一个文件名，如：ZBSJWJ （坐标数据文件）一 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。D2ED-KJ60K0-K)80D3图7:坐标放样示意图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选择电脑上载的 坐标数据文件名（如：ZBSJWJ （坐标数据文件）。（3）在“ OCC.PT INPUT ”中用INPUT输入或LIST选择测站点的点号 D3，并输入INS.HT （仪器高）。（4）在“ BACKSIGHT ”中同样用INPUT输入或LIST选择后视点的点号 D2。（5）瞄准后视点D2，按“ YES ”。（6）在“ LAYOUT ”中同样用INPUT输入或LIST选择待放样点号 K0+040，并输入棱镜高，则计算出要仪器旋转的水平角值HR及平距HD。（7）按ANGLE （ F1）。使用水平制动和水平微动螺旋，使显示的dHR= 00W，即找到了 D3至K0+040连线方向，指挥持测杆单棱镜者移动位置，使棱镜位于D3至K0+040连线方向上。（8）按DIST，进行测量，根据显示的dHD来指挥持棱镜者沿D3至 K0+040连线方向移动，若dHD为正，则向D3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K0+040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。（9）按NEXT，放样下一点。放样操作菜单见下图8。-故样菜单操作保仰ewu ta.仪器进入主菜单i门模式tFl （UYOWIt. 示故样菜隼适择一个放样用的文件如果未谐择文件.削冏僦p）：无文件披透定如果文件己被选定，则Fl （SKPM1F4 （EXTER）ES：显示图8 :放样操作菜单（七）数据采集（略）（八）面积测量及单位换算面积测量的按键顺序是：P 1( F4 )F11、按 MENU P1 I程序（F1 ）（面积）一一F2 （测量）一一F2 （不使用格网因子）或F1 （使用格网因 子）。2、照准1#点的棱镜，按测量（F1 ），再照准2#点的棱镜，按测量（F1 ），当测量了 3个点以上时，这些点所围成的面积就显示在屏幕上。 如“ 100.00 m .sq ”，表示面积是100.00平方米。3、按单位（F3 ）再按F1至F4，可选择所测面积的单位。其中， m.sq表示平方米，ha表示公顷，ft.sq表示平方英尺，acre表示亩。（九）悬高测量（REM ） *为了得到不能放置棱镜的目标点高度，只须将棱镜架设于目标点所在铅垂 线上的任一点，然后测量出目标点高度VD。悬高测量可以采用“输入棱镜 高”和“不输入棱镜高”两种方法。181、输入棱镜高（1）按MENUP1 IF1 （程序）F1 （悬高测量）F1（输入棱镜高），如：1.3m。（2）照准棱镜，按测量（F1 ），显示仪器全棱镜间的平距HD SET（设置）。（3）照准高处的目标点，仪器显示的VD，即目标点的高度。2、不输入棱镜高（1）按 MENU P1 I（不输入棱镜高）。F1 （程序）F1 （悬高测量）F2SET（2）照准棱镜，按测量（F1 ），显示仪器全棱镜间的平距HD （设置）。（3）照准地面点G，按SET （设置）（4）照准高处的目标点，仪器显示的VD，即目标点的高度。（十）对边测量（MLM）*对边测量功能，即测量两个目标棱镜之间的水平距离（dHD）、斜距（dSD）、高差（dVD）和水平角（HR）。也可以调用坐标数据文件进行计算。对边测量MLM有两个功能，即：MLM-1 （A-B，A-C）:即测量 A-B，A-C，A-D，和 MLM-2 （A-B ， B-C）:即测量 A-B， B-C ， C-D，。以MLM-1 （ A-B，A-C ）为例，其按键顺序是：1、按MENUP1 I程序（F1 ）对边测量（F2 ）不 使用文件（F2 ） F2 （不使用格网因子）或F1 （使用格网因子） MLM-1 （ A-B ， A-C ） （ F1 ）。2、照准A点的棱镜，按测量（F1），显示仪器至A点的平距HD SET （设置）3、照准B点的棱镜，按测量（F1），显示A与B点间的平距dHD和 高差dVD。4、照准C点的棱镜，按测量（F1），显示A与C点间的平距dHD和 高差dVD，按,，可显示斜距。（十一）后方交会法（resection ）（全站仪自由设站）*全站仪后方交会法，即在任意位置安置全站仪，通过对几个已知点的观测，得到测站点的坐标。其分为距离后方交会（观测2个或更多的已知点）和 角度后方交会（观测3个或更多的已知点）。If H.X八2/其按键步骤是:1、按MENU LAYOUT （放样）（F2） SKIP （略过） P!（翻页）（F4 ）P|（翻页）（F4 ）NEW POINT （新点）（F2 ）RESECTION （后方交会法）（F2 ）。2、按INPUT （F1），输入测站点的点号 ENT （回车） INPUT （F1），输入测站的仪器高 ENT （回车）。3、按NEZ （坐标）（F3），输入已知点A的坐标 INPUT （F1）, 输入点A的棱镜高。4、 照准A点，按F4 （距离后方交会）或F3 （角度后方交会）。5、重复3、4两步，观测完所有已知点，按CALA （计算）（F4 ），显示标准差，再按NEZ （坐标）（F4 ），显示测站点的坐标。 第二章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图9坐标转换图如图9，设有平面坐标系xoy和xoy（左手系x、x轴正X+y&sin 8cos & - sin 丫向顺时针旋转90为y、y轴正向）；x轴与x轴间的夹角为0 （ x 轴正向顺时针旋转至x轴正向，0范围：0 360）。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：x =- sin &+ x（ cos 1rr .即：y = - + y cos 3 + x sin 二、公路中桩边桩统一坐标的计算（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（次、幺），在实地沿横断面方向进行丈 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8 ；所谓 “对称”指第一缓和曲线长妇和第二缓和曲线长 如相等。但在山区高速公路 和互通立交匝道线形设计中，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如图10 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-1-JDi直线段上任一中桩P的坐 标为：+ (E 户-见1) C0Sy? = yjBj-i + (上忌 一 皿 也i-辰式（1 ）中（皿-i, Ji）为交点jDi-1的设计坐标；稣， 临 分别为P点、JDi-1点的设计里程；鑫-溢为JD i-1 JD i坐标方位角， 可由坐标反算而得。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如图10 a ），某公路曲线由完整的第一缓和曲线 焰、半径为R的圆 曲线、完整的第二缓和曲线焰组成。（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： 尸 尸产卬X = |_ |_ l345* K带59904017542600t = P _ I7I11_ F严 ，*布一击翌+顽声一萨布顽顽可J（ 2 ）当K点位于圆曲线（HYYH ）上，有：其中有：A空耳站式（2 ） （ 3 ） （ 4 ）中，歹为切线角，=鑫匕巫为K点至ZH i点的设计里程之差，即曲线长；R、上、岛、p、q为常量，分别表_ 妇 iso0口| =示圆曲线半径，第一缓和曲线长、缓和曲线角（咨E）、内移值 （苏一耘京）、切线增值（一否跃）。再由坐标系变换公式可得:皿 A-bif m 4-i.iC0S4-i.i式（5）中f为符号函数，右转取“ + ”，左转取-”（见图1b）。599040 ME11+ 422如K勺%* 17542600 脂I15 9676800+ 3530097000/式（6）中，,=思一氐：，为M点至HZ点的曲线长;R为圆曲线图10 a）直线第一缓和曲线圆曲线段点坐标计算（右转）图10 b）直线第一 缓和曲线圆曲线段点坐标计算（左转）（2）第二缓和曲线上点的坐标计算有：如图12所示，当M点位于第二缓和曲线（YHHZ）上，半径，项为第二缓和曲线长。再由坐标系变换公式可得:+泗Am式（7 ）中f为符号函数，线路右转时取“-”，左转取“ + ”。（3）单圆曲线（ZYYZ）上点的坐标计算单圆曲线可看作是带缓和曲线圆曲线的特例，即缓和曲线段长为零。令式 （3）（ 4）中内移值p、切线增长q、第一缓和曲线长妇、缓和曲线角 岛为零，计算出单圆曲线上各点的局部坐标后，由式（5）可得ZYYZ上各 点的统一坐标。图12第二缓和曲线段点坐标计算（右转） 图13非完整缓和曲线段点坐标计算（右转）3、非完整曲线上点的坐标计算如图13所示，设非完整缓和曲线起点Q的坐标为（预改），桩号 必，曲率半径衣口，切线沿前进方向的坐标方位角为。口；其终点Z的桩号 ，曲率半径 珞，则Z点至Q点曲线长为=亳-如。若 七绮，则该 曲线可看成是曲率半径由8到处的缓和曲线去掉曲率半径由8到*口后 的剩余部分。设N点为该曲线上一点，N点至Q点的曲线长为上； O为对 应完整缓和曲线的起点，Q点至O点的曲线长为电，则由回旋型缓和曲线上 任一点曲率半径与曲线长成正比的性质，有：电 *口 =（上+项占）&电 _ R得：处一电（8 ）设，则由缓和曲线的切线角公式及偏角法计算公式知：_180一尧芟（9 ）由图13矢口:(10 )(11 )(12 )则直线QO的坐标方位角为：(13 )(14 )Rga = %+18。* f &QO点切线方向技轴的坐标方位角女为:式（13 ） （ 14 ）中，f为符号函数，线路右转时，取“-”；线路左 转时，取“ + ”。故O点坐标（我，处）为：(15 )如=七*。 cos y0=ye- 0Q sin a0将式（14）、（15）代入坐标平移旋转公式，得任一点N的坐标为:COS Cd sin ca-sin scoscr(16 )式（16 ）中，（玖，如）按式（2 ）计算，代入时项用（电+侦） 替代；f为符号函数，右转取“ + ”左转取-”。（三）边桩坐标计算有了中桩坐标（x,y ）及其全左、右边桩的距离d L、d R后，计算出中桩至左、右边桩的坐标方位角AZ-L、AZ-R，则由式（17 ）、 （18 ）得左、右边桩坐标（气，）、（曲，外）。xT = x + d T COS2-2-2- I山池奴J （ 17）=工 +泌日 COS 0A2l2l(18 )= sin1、直线上点AZ-L、AZ-R的计算从图10 a ） b ）知：妇= 4-(19 )2、第一缓和曲线及圆曲线段点AZ-L、AZ-R的计算如图10 a）b）所示，有：4=4+/+9俨_（ 20）式（20）中，当K点位于第一缓和曲线上，歹按式（9）计算；当K点位于圆曲线段，按式（4）计算。f为符号函数，右转取“ + ”，左转 取“-”。3、第二缓和曲线段点AZ-L、AZ-R的计算如图12所示，有：妇=4+成+叫（21）g =（上思-巩尸1知式（21）中，尹按式 H吼 箕计算；f为符号函数，右转取“-”，左转取“ + ”。（四）算例如图13设某高速公路立交匝道（右转）的非完整缓和曲线段起点Q 的桩号K8+249.527，曲率半径R Q = 5400m，切线沿前进方向的坐标方位角劳如 10P5，坐标为（91412.164，K8+329.527，曲率半径 R Z = 1800m 离 d L = 18.75m，d R = 26.50m，1、完整缓和曲线起点O的计算79684.008）；终点Z桩号。中桩K8+309.527到左、右边桩的距试计算K8+309.527的中、边桩坐标。由公式（8 ） （ 15 ）计算得：上=如幽，？$= 120幽，= 012r44ffOR = 40.000幽Ag = 008f29ff0即=179。1与您,x0 =91372.170 ,。2、中桩坐标的计算由式（2 ）（ 14 ） （ 16 ）计算得： = 99.995皿,0J72m ；技轴的坐标方位角=358。5丁河；- = 91472.162,尹=7关83.6弱。3、边桩统一坐标的计算由式（9 ） （ 20 ）得:歹=1*矿Az = 27Oo16f56ff 也 = 9Oo16f56ff,式（20 ）中Ai-1-i即口丫轴的坐标方位角皿。再由式（17 ） （ 18 ）得 曲=91472.254 无=79664.888 知=91472.031= 79710.137,；,。（五）小结通过坐标转换的方法，在传统测设的各个局部坐标系与线路统一坐标系间 建立了纽带，通过编程能实现各个中桩边桩坐标的同步计算。对于复曲线、回 头曲线、喇叭形立交、水滴形立交等复杂线形，可将其分解成直线、非完整非 对称缓和曲线、圆曲线形式，再按文中的方法进行计算。用线路统一坐标进行放样，测设灵活方便，不必在实地标定交点（JD ） 位置，这对于交点位于人无法到达的地方（如山峰、深谷、河流、建筑物 内），是十分方便的。应用中，以桩号L为引数，建立包括中桩、边桩、控制 点在内的坐标数据文件。将坐标数据文件导入全站仪或GPS接收机，应用坐标 放样功能，便可实现中、边桩的同时放样。特别是GPS的RTK技术出现后， 无需点间通视，大大提高了坐标放样的工作效率，可基本达到中、边桩放样的 自动化。第三章建筑施工点位坐标计算及放样方法 一、平面坐标系间的坐标转换公式如图14 ,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0 （ x 轴正向顺时针旋转至x轴正向，0范围：0 360）。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：即:X1?+yx = - v七in 9+ x cos& y = y0. 目 + j/sin 3cos & - sin 丫 sin 8 cos 8 Jjyj在建筑施工中，上面的平面坐标系xoy 一般多为城市坐标系，平面坐标系 xoy 一般多为建筑施工坐标系AOB ；若xoy、xoy均为左手系，则用 上式进行转换；但有时建筑施工坐标系AOB会出现右手系一一x （ A）轴 正向逆时针旋转90为y （ B ）轴正向。此时，应注意上面的计算公式变 为：x =+ yf sinf cosrr 即：y = y-ycos& + xsm二、建筑基线测设及角桩定位如图15，选择100m X 35m的一个开阔场地作为实验场地，先在地面 上定出水平距离为55.868m的两点，将其定义为城建局提供的已知导线点A5、A6，其中A5同时兼作水准点。X3Q04.716图15基线测设及角桩定位图1、“ T ”形建筑基线的测设（1）根据建筑基线M、0、N、P四点的设计坐标和导线点A5、A6坐 标，用极坐标法进行测设，并打上木桩。已知各点在城市坐标系中的坐标如 下：A5（2002.226,1006.781,20.27），A6（2004.716,1062.593），M（1998.090,996.815），0（1996.275,1042.726）， N（1994.410,1089.904），P（1973.085,1041.808）。（2）测量改正后的M0N，要求其与180之差不得超过土 2架，再丈量 MO、0N距离，使其与设计值之差的相对误差不得大于1/10000。（3）在O点用正倒镜分中法，拨角90，并放样距离OP，在木桩上定 出P点的位置。（4）测量POM，要求其与90之差不得超过土 24再丈量OP距 离，与设计值之差的相对误差不得大于1/10000。2、根据导线进行建筑物的定位设图中NOP构成的是建筑施工坐标系AOB，并设待建建筑物F2在以O 点原点的建筑施工坐标系AOB中的坐标分别为1# （ 3，2）、2#（3， 17）、3# （ 23， 17）、4# （ 23，2），且已知建筑坐标 系原点O在城市坐标系中的坐标为O （ 1996.275， 1042.726），OA轴 的坐标方位角为兆气如，试计算出1#、2#、3#、4#点在城市坐标系中的坐标，并在在A6测站，后视A5 ,用极坐标法放样出F2的1#、2#、3#、4#四个角桩。并以A5高程（20.47m ）为起算数据，用全站仪 测出F2的1#、2#、3#、4#四个角桩的填挖深度。（F2的地坪高程 为 20.50m）。参考答案：F2的4个角桩的设计坐标分别如下：1#（ 1994.158,1045.644）、2#（ 1979.170,1045.051）、3#（1978.378,1065.035）、4# （ 1993.366,1065.629）检查12个角桩的水平角与90的差是否小于3尸，距离与设计值 之差的相对误差不得大于1/3000。3、根据建筑基线进行建筑物的定位*根据图中的待建建筑物F1与建筑基线的关系，利用建筑基线，用直角坐 标法放样出F1的1#、2#、3#、4#四个角桩。检查12个角桩的水 平角与90的差是否小于30，距离与设计值之差的相对误差不得大于 1/3000。三、圆曲线中桩测设的局部极坐标法如图16所示，用局部极坐标法测设圆曲线中桩的方法是：（1）以圆曲线起点ZY为原点，切线指向交点JD为x轴正向，再顺时 针旋转90为y轴正向，建立切线支距法坐标系。（2）用切线支距法同样的方法求出各中桩P在该坐标系中的坐标。（注意y坐标的正负符号。）工户=R sin尸 I 180其中有： R孙图16局部根坐标法图(3) 在ZY点架仪，输入测站点坐标(0 , 0 )，后视x轴正向，输 入方位角00W,测出一任意点ZD在该坐标系中的坐标。(4) 在ZD点设站，后视ZY点，根据各中桩P的坐标用全站仪坐标放 样功能，放样出各中桩。若使用经纬仪，则可先用坐标反算公式，求出P点至 ZD点的距离D及转角GqIq2 :壬=%必 /Lbl 2 /C=Abs(L-A) : D=RS : X=C-C5 : 40D 2 +C9 : 3456D4-C13 :599040D6+C”17 : 17542600D8 Y=C3 : 6D-C7 : 336D3+C”11 : 42240D”5-C”15 :9676800D7+C”19 : 3530097000D9 Goto 1 /Lbl 3 /E=180(Abs(L-A)-S) : R ：n +180S : (2 n R) : P=S 2 : 24 : R-S4 : 2688 : R3 : Q=S : 2-S3 : 240 : R 2 /X=RsinE+Q Y=R-RcosE+P Goto 1 /5、程序说明ZH ZH点桩号(里程)；R 圆曲线半径；LS 缓和曲线 长；L 待测设桩的桩号(里程)；B 当待测设中桩位于缓和曲线 段，则输入“ 1 ” ，当待测设中桩位于圆曲线段，则输入“ 1 ”以外的数 值。X 切线支距法的X值；Y 切线支距法的Y值。二、平面坐标转换程序1、程序名：ZHUAN HUAN (转换)2、用途该程序是“两平面坐标系间坐标转换”的计算程序。3、程序数学模型根据图14的平面坐标系间坐标转换的平移旋转公式，进行计算，即有公式：x =- yrsin 9+ cos 1rr .即:y = cos 6 + x sinx A= +y 为一cos &sin &-sin xf-|4、程序清单：C“X0”： E“Y0”：D“ANGLE”： FSIGN” /Lbl 0 /(A， B /F 壬 1 nA=a : B=-B A X=C+AcosD-BsinDY=E+BcosD+AsinD Goto 05、程序说明：X0 , Y0 施工坐标系（A-O-B ）的原点O在统一坐标系（x-o- y）中的坐标。ANGLE 为统一坐标系的x轴顺时针旋转至施工坐标系的A轴的角 值。SIGN 为符号函数，若输入“ 1 ”时，则表明x-o-y为左手系，且 A-O-B也为左手系；若输入“ 1 ”之外值，则表明x-o-y为左手系，而A- O-B为右手系。A，B 某点在施工坐标系中的纵、横坐标。X，Y 该点在相应统一坐标系中的纵、横坐标。第五章理论与实操习题集一、理论习题说明：请路桥类学生完成第1、4题，请建工类学生完成第2、3、 4题。1、在左转的带缓和曲线的圆曲线中桩测设中，设起点ZH桩号为 K5+219.63，其坐标为（31574.163,62571.446），其切线方位角为 30518f20ff，缓和曲线长为120m，圆曲线的半径为1000m，试计算：（1）直线上中桩K5+160、K5+180、K5+200的坐标。（2）缓和曲线上中桩K5+260、K5+280、K5+300的坐标。（3）圆曲线上中桩K5+340、K5+360、K5+380的坐标。（4）若将题目的“左转”改为“右转”，试计算直线上中桩K5+180、 缓和曲线上中桩K5+300、圆曲线上中桩K5+340的坐标。部分参考答案：左转时，有：K5+300 :x=80.36417853，y=0.7209861767，x=31620.020，y=62505.446。K5+340 :x=120.3261366，y=2.421637931， x=31641.728，y=62471.850。K5+180 : x=31551.259 ,y=62603.7872、如图16，已知单圆曲线的半径R= 300m，交点的里程为 K3+182.76，转角右= 258，试计算出里程为 K3+120、K3+130、 K3+140三个中桩的切线支距法坐标。3、完成此教材P26-P27的“建筑基线测设及角桩定位”中角桩的坐标 计算及实地测设方法。4、用CASIO fx-4800P或CASIO fx-4500PA编程计算器编制程序，使其 实现以上计算功能。二、实操习题1、输入棱镜常数PSM为-30mm，气温T为35C，气压P为 760mmHg 。2、将倾斜改正的X、Y均打开。3、将竖盘读数V的显示由目前的“望远镜水平时盘左为90”改为“望远镜水平时盘左为0”（即显示的V直接为竖直角。）4、将测量模式由目前的“精测（Fine）”改为“粗测（coarse）”，再改回“精测”。5、将距离单位由目前的“米”改为“英尺”，再改回“米”。6、在地面上任取2个点，为A和B，在B点架全站仪，后视地面上 任一点A，用“距离放样方式（S.O）”在BA直线上找到一点，使其与B 点的距离等于23.115m。7、在地面点上任意选3个点，分别为D1、D2、D3，在D2架仪， 后视D1，用“测角模式”中的“盘左盘右取平均的方法”（测回法），测出 所夹的水平角。然后在“距离测量模式”中，测出D2至D3的水平距离。8、在地面点上任意选3个点，分别为D1、D2、D3 ,在D2架仪， 后视 D1，设 D2 的三维坐标为(1367.357，2568.854， 58.348 )，D2 至D1的坐标方位角为乾iuI13，用盘左测出D3点的三维坐标。9、在地面上任取2个点，为A和B，在B点架全站仪，后视地面上 任一点A，设B点的平面坐标为(3458.129，9761.275)，坐标方位角 = 30148f26ff，用“偏心测量方式(OFSET)”，测出一棵树中心的平面坐 标。10、在地面上任取2个点，为A和B，在B点架全站仪，后视A 点，设B点三维坐标为(1035.447,3316.815,52.617)，坐标方位角= 2O5o18f36ff， D 点的三维坐标为(1038.000,3307.509， 52.505)， 试放样出点D的平面位置及需填挖的深度。11、利用全站仪“面积测量”功能，测出地面上一个花池的平面面积。12、利用全站仪的“悬高测量”功能，测出某一栋建筑物的高度。13、利用全站仪的“对边测量”功能，测出地面上两点间的距离、高差。14、用全站仪的“坐标输入”(COORD.INPUT)功能，在全站仪上建立 一个“坐标数据文件”，文件名为“ZBSJWJ1”。输入文件的内容为：D1(209.232,100.199, 12.551)、D2 ( 200.736,100.458, 10.458)、D3 (189.345,120.441,11.512)、K0+000 ( 207.334,105.465, 10.700)、K0+020 ( 212.521,111.664, 10.700)、 K0+040 ( 214.629,117.384, 10.900)、K0+060 ( 218.542,122.442, 10.900)、K0+080(224.331,129.214, 11.200)、K0+100 ( 230.615,132.671,11.400)、K0+120 ( 235.986,133.900, 11.400)、K0+140(240.333,138.262, 11.500)、K0+160 ( 245.326,140.341, 11.500)。15、在电脑上利用TOPCON通讯软件 T-COM ”，将内容为：D1(209.232,100.199, 12.551)、D2 ( 200.736,100.458, 10.458)、D3 (189.345,120.441,11.512)、K0+000 ( 207.334,105.465, 10.700)、K0+040 ( 214.629,117.384,K0+020 ( 212.521,111.664, 10.700 )、10.900 )、K0+060(218.542,122.442,10.900 )、K0+080(224.331,129.214,11.200 )、 K0+100(230.615,132.671,11.400 )、 K0+120(235.986,133.900,11.400 )、 K0+140(240.333,138.262,11.500 )、K0+160(245.326,140.341, 11.500 )的坐标数据文件上传至全站仪，文件名为“ZBSJWJ2 ”。