8.第四章

第四章施工方样18第四章施工方样4.1平面位置放样平面位置的放样主要有：GPSRTK放样法、距离交会法、角度交会法等。4.1.1GPSRTK放样法用RTK进行点位放样同传统放样一样，需要两个以上的控制点，但不同的是传统的方法是通过距离或方向来放样定点，或用全站仪用两点定向后放样定点，而RTK是用2~3个控制点进行点校正，就可在无光学通视（电磁波通视）的条件下进行点位的放样，这是传统方法难以实现的。GPSRTK是一种全天候、全方位的新型测量系统，是目前实时、准确地确定待测点位置的最佳方式。它需要一台基准站接收机和一台或多台流动站接收机，以及用于数据传输的电台。RTK定位技术，是将基准站的相位观测数据及坐标信息通过数据链方式及时传送给动态用户，动态用户将接收到的数据链连同自采集的相位观测数据进行实时差分处理，从而获得动态用户的实时三维位置。动态用户再将实时位置与设计值相比较，进而指导放样。GPSRTK的作业方法和作业流程分为五步。1.收集测区的控制点资料任何测量工程进入测区，首先一定要收集测区的控制点坐标资料，包括控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系等。2.求定测区转换参数GPSRTK测量是在WGS84坐标系中进行的，而各种工程测量和定位是在当地坐标或我国北京54坐标上进行的，这之间存在着坐标转换的问题。GPS静态测量中，坐标转换是在事后处理时进行的，而GPSPTK是用于实时测量的，要求立即给出当地的坐标，因此坐标转换工作更显得重要。坐标转换的必要条件是:至少3个以上的大地点分别有WGS84地心坐标，北京54坐标或当地坐标。利用Bursa模型解求7个转换参数。当两个坐标系间的旋转角较小时，可采用Bursa模型8484000000)1(WGSiiixyxzyzWGSiiiiiizyxzyxzyxzyx地方(4-1)第四章施工方样19式中，0x、0y、0z是两个坐标系的平移参数，x、y、z是两个坐标系的旋转参数，是两个坐标系的尺度参数。在计算转换参数时，要注意以下两点：（1）已知点最好选在测区四周及中心，均匀分布，这样能有效的控制测区。如果选在测区的一端，应计算出满足给定的精度和控制的范围，切忌从一端无限制的向另一端外推。（2）为了提高精度，可利用最小二乘法选三个以上的点求解转换参数。为了检验转换参数的精度和准确性，还可以选用几个点不参加计算，而带入公式起检验作用，经过检验满足要求的转换参数认为是可靠的。3.工程项目参数设置根据GPS实时动态差分软件的要求，应输入下列参数：（1）当地坐标系（如北京54坐标系）的椭球参数，长轴和偏心率；（2）中央子午线；（3）测区西南角和东北角的大致经纬度；（4）测区坐标系间的转换参数；（5）根据测量工程的要求，可输入放样点的设计坐标，以便野外实时放样。4.野外作业将基准站GPS接收机安置在参考点上，打开接收机，将设置的参数读入GPS接收机，输入参考点的当地施工坐标和天线高，基准站GPS接收机通过转换参数将参考点的当地施工坐标化为WGS84坐标，同时连续接收所有可视GPS卫星信号，并通过数据发射电台将其测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发送出去。流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时，接收来自基准站的数据，进行处理后获得流动站的三维WGS84坐标，再通过与基准站相同的坐标转换参数将WGS84转换为当地施工坐标，并在流动站的手控器上实时显示。接收机可将实时位置与设计值相比较，指导放样。在进行放样之前，根据需要“键入”放样的点、直线、曲线、DTM道路等各项放样数据。当初始化完成后，在主菜单上选择“测量”图标打开，测量方式选择“RTK”,再选择“放样”选项，即可进行放样测量作业。在作业时，在手薄控制器上显示箭头及目前位置到放样点的方位和水平距离，观测值只需根据箭头的指示放样。当流动站距离放样点就距离小于设定值时，手薄上显示同心圆和十字丝分别表示放样点位置和天线中心位置。当流动站天线整平后，十字丝与同心圆圆心重合时，这时可以按“测量”键对该放样点进行实测，并保存观测值。5.野外实施据试验，用一台流动站进行放线作业，一天可放公路中线3000多米（包第四章施工方样20括主点及细部点测设）；增至2台流动站交叉前进放线作业，则一天放线达6～7km，显然，按交叉前进作业方式，2台流动作业为最佳。GPSRTK定位技术具有与使用其他测量仪器所不同的优点。采用一般仪器，如全站仪测量等，既要求通视，又费工费时，而且精度不均匀。RTK测量拥有彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势，并且不会产生误差累积，应用RTK放样法能快速、高效率地完成测量放样任务。4.1.2距离交会法根据两段已知距离交会出点的平面位置，称为距离交会法。适用于地平坦、量距方便、待测点距已知控制点较近的地方。ABbaM图4-1距离交汇距离交会如图4-1所示，需要先根据坐标计算放样元素a、b。然后在现场分别以两已知点A、B为圆心，用钢尺以相应的距离为半径做圆弧，两弧线的交点即为待定点M的位置。当距离用钢尺丈量时，待定点到已知点的距离一般不宜超过一尺段之长。对于距离交会法，误差椭圆如图所示，由图可得,,21bamm，顾及公式:sin222122baM，(4-2)得其放样点的点位精度：sin22bammM(4-3)第四章施工方样214.1.3角度交会法该法是在两个已知点上设站，以两个已知得水平角度测设放样点位的方法，适应于许多场合，尤其适用于待测点距已知控制点较远、不方便量距的地方。如图4-2所示，ABCDabcdM图4-2角度交会放样元素是两个交会角1、2，他们可按已知点的坐标和待定点的设计坐标算得。现场放样时在两个已知点上架设两台经纬仪，分别放样相应的角度。两台经纬仪视线的交点即是待定点P的平面位置。设两角度的放样精度相同，均为m。对于交会法，误差椭圆如图，由图可得aSm1，bSm2，。由公式sin222122baM，可得其放样点的点位精度sin22baSSmM（4-4）另外，为了提高放样的精度，避免放样发生错误，通常采用三个已知点，用第三个方向进行检核。如图4-3所示，A、B、C为三个控制点，其坐标为已知，P为待放样点，其设计坐标亦为已知。先用坐标反算公式求出αAP、αBP和αCP，为了保证计算的准确性，可以采用下式检核反算的方位角：ijijijijijyxyxtg)45(（4-5）第四章施工方样22图4-3角度交会放样点位然后由相应的坐标方位角之差求出放样数据β1、β2、β3与β4。APAB1,BABP2（4-6）BPBC3,CBCP4实地放样的步骤如下：用经纬仪先定出P点的概略位置，在概略位置处打一个顶面积约为10cm×10cm的大木桩。然后在大木桩的顶面上精确放样，由仪器指挥，用铅笔在顶面上分别在AP、BP、CP方向上各标定点两点（见小图中a、p；b、p；c、p），将各方向上的两点连起来，就得ap、bp、cp三各方向线，三个方向线理应交于一点，但实际上由于放样等误差，将形成一个示误三角形，一般规定，若示误三角形的最大边长不超过3~4cm时，则取示误三角形内切圆的圆心或示误三角形角平分线的交点作为p点的最后位置。应用此法放样时，宜使交会角γ1、γ2在20°-150°之间，最好使交会角γ近于90°，以提高交会点精度。4.1.4金线顶地区施工具体平面放样方法金线顶地区采用的放样方法是用全站仪放样，为轮船的航行放出安全的航线，以及挖泥的具体线路范围。保证货船在涨潮的时候不搁浅、不触礁。保证货船能够安全的持续作业，保证工程的进度。具体放样方法为：在已知控制点架设仪器，后视另一控制点定向，输入需要放线的点位的坐标，仪器将会提示需要偏转的角度和距离，用对讲机指挥跑杆人第四章施工方样23员到大致的位置，将棱镜精确整平，瞄准棱镜的中心，按测量键，全站仪将会测出棱镜的位置以及需要增大或较小的距离，以及向左或向右偏移的距离，指挥跑杆人员移动。当跑杆人员到达偏转角度时，将仪器所需偏转的角度转到相应位置，制动。此时，指挥跑杆人员挪动，直到棱镜中心在十字丝纵丝位置，按测量键，仪器将提示增大或减少的距离，左右方向不需要移动。按上述的方法指挥跑杆人员移动，直到棱镜在精确的位置。把对中杆中心砸上木桩，继续下一点放样。图4-4为放样线路的挖泥导标示意图。护岸前沿控制线K0+000K0+087.24K0+384.2N1'N1N2N3N4N9图4-4挖泥导标示意图4.2高程位置放样高程放样主要分为水准仪直接放样法，水准仪与钢尺结合的放样方法。4.2.1水准仪直接放样法水准仪直接放样法适合在地势比较平坦的地区，通视性比较好的地方。具体方法是，安置好仪器后视后视尺，读出视线数值，根据设计高程计算出两点高差，根据后视尺读数求出前视尺读数，HHhABAB，hABab根据此公式求出前视尺的读数，仪器瞄准前视尺指挥立尺人员太高或降低尺子知道，视线正好达到设计高度，用红线将尺子低端所在位置做好标记即可。4.2.2水准仪与钢尺结合放样法如图4-4所示，已知地面水准点高程为HA须测设基坑内点P的高程HP。为此，可在坑口设支架，自上而下悬挂一钢卷尺，使尺子零点在坑内，尺端悬垂第四章施工方样24球，为防止尺身抖动，可将垂球浸入水桶内，观测时，采用两台水准仪分别在坑上和坑内设站，根据水准测量原理，被放样点的前视读数为：cbadHHPA（4-7）aAbcdp图4-5水准仪与钢尺结合高程放样式中aHA为视线高程；HP为设计高程；cb为钢尺尺段长度。4.2.3威海金线顶地区高程放样方法威海金线顶地区所采用的高程放样方法是水准仪直接放样法，具体施测程序为：1、海岸地区土质比较松软，并且风比较大，架设仪器是必须保证仪器的稳定性，不能被风吹动，也得保证仪器不能沉降，方法是把三角架打开直张角60°左右，以保证脚架的稳定性。将脚架腿部踩入土中，踩结实后，分别在脚架的三个角腿部压一块20公斤左右的石头，保证仪器不被风吹动。2、一个立尺员将标尺放在控制点上，另一立尺员将尺子立在需要测量高程的地方，观测员读出后视尺的数值，再接着读出前视尺的数值，根据高程计算方法求算前视尺的高程，根据设计需要，指挥施工人员进行回填或挖方直到达到设计的高程。