用全站仪进行工程施工放样教材.docx

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用全站仪进行工程施工放样教材

用全站仪进行工程施工放样教材（路桥方向）

详细介绍

这套文字教材分建工方向和路桥方向,大家可以根据自己的需要下载两套教材的前面部分都是GTS312全站仪的使用,区别在后面

以下内容只做下载预览作用,图片都被省略,完整内容请下载之后阅读

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第一部分:

TOPCONGTS-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——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.F1OSET:

设置水平读数为.F2HOLD:

锁定水平读数.第1页F3HSET:

设置任意大小的水平读数.F4P1↓:

进入第2页.F1TILT:

设置倾斜改正开关.第2页F2REP:

复测法.F3V%:

竖直角用百分数显示.F4P2↓:

进入第3页.F1H-BZ:

仪器每转动水平角90°时,是否要蜂鸣声.F2R/L:

右向水平读数HR/左向水平读数HL切换,一般用HR.第3页F3CMPS:

天顶距V/竖直角CMPS的切换,一般取V.F4P3↓:

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.F1MEAS:

进行测量.F2MODE:

设置测量模式,Fine/coarse/tragcking（精测/粗测/跟踪）.第1页F3S/A:

设置棱镜常数改正值（PSM）,大气改正值（PPM）.F4P1↓:

进入第2页.F1OFSET:

偏心测量方式.F2SO:

距离放样测量方式.第2页F3m/f/i:

距离单位米/英尺/英寸的切换.F4P2↓:

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.F1MEAS:

进行测量.F2MODE:

设置测量模式,Fine/Coarse/Tracking.第1页F3S/A:

设置棱镜改正值（PSM）,大气改正值（PPM）常数.F4P1↓:

进入第2页.F1R.HT:

输入棱镜高.F2INS.HT:

输入仪器高.第2页F3OCC:

输入测站坐标.F4P2↓:

进入第3页.F1OFSET:

偏心测量方式.第3页F3m/f/i:

距离单位米/英尺/英寸切换.F4P3↓:

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.DATACOLLECT（数据采集）第1页LAYOUT（点的放样）MEMORYMGR.（内存管理）PROGRAM（程序）第2页GRIDFACTOR（坐标格网因子）ILLUMINATION（照明）PARAMETRERS（参数设置）第3页CONTRASTADJ.（显示屏对比度调整）MEMORYMGR.（存储管理）1.FILESTATUS（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.FILEMAINTAIN（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.DELETECOORD.（删除文件中的坐标数据）6.PCODEINPUT（编码数据输入）7.DATATRANSFER（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.MLM（对边测量）3.ZCOORD.（设置测站点Z坐标）4.AREA（计算面积）第2页5.POINTTOLINE（相对于直线的目标点测量）.3,PARAMETRERS（参数设置）1.MINIMUMREADING（最小读数）第1页2.AUTOPOWEROFF（自动关机）3.TILTON/OFF（垂直角和水平角倾斜改正）第2页——ERRORCORRECTION（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——按◢或,进入距离测量或坐标测量模式,再按第1页的S/A（F3）.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）.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）.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至后视点的坐标方位角.3,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）零星点的坐标放样见图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.5,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,使显示的dHR=,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——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）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MENU—MEMORYMGR.—DATATRANSFER,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";"BAUDRATE"（波特率）为9600;"CHAR./PARITY"（校检位）为"8/NONE";"STOPBITS"（停止位）为"1".图5:

编辑上载的数据文件（4）点击按钮,出现"Currentdataaresavedas:

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"Readtextfile"后,点"GO"将刚保存的文件030624.pts打开,出现PointDetails（点描述）对话框.图6:

上载的数据文件（5）回到全站仪主菜单MENU中的MEMORYMGR.—DATATRANSFER—LOADDATA—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（WaitingData）,再在电脑PointDetails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"Writetextfile"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至电脑.出现"Currentdataaresavedas03062501.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（进入主菜单模式）——MEMORYMGR.（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"SELECTAFILE"中,用INPUT输入或LIST选择电脑上载的坐标数据文件名.（3）在"OCC.PTINPUT"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,放样下一点.放样操作菜单见下图8.（七）数据采集（略）图8:

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如图,设有平面坐标系xoy和x'o'y'（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θ（x轴正向顺时针旋转至x'轴正向,θ范围:

00—3600）.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x'o'y'坐标系中的坐标（x',y'）的关系式为:

二.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:

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,GPSRTK的坐标放样.关键词:

中桩;边桩;坐标转换;统一坐标系;缓和曲线Thecalculationforunifiedcoordinatesofcenter-stake&side-stakeinadvancedhighwayWANGJin-song

（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∞;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1a）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:

（1）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;为JDi-1~JDi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1a）,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.

（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（ZH~HY）上,按切线支距法公式有[1]:

（2）当K点位于圆曲线（HY~YH）上,有[1]:

（3）其中有:

（4）式

（2）（3）（4）中,为切线角;为K点至ZHi点的设计里程之差,即曲线长;R,,,p,q为常量,分别表示圆曲线半径,第一缓和曲线长,缓和曲线角（）,内移值（）,切线增值（）.再由坐标系变换公式[2]可得:

（5）式（5）中f为符号函数,右转取"+",左转取"-"（见图1b））.图1a）直线第一缓和曲线圆曲线段点坐标计算（右转）图1b）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如图2所示,当M点位于第二缓和曲线（YH~HZ）上,有[1]:

（6）式（6）中,,为M点至HZ点的曲线长;R为圆曲线半径,为第二缓和曲线长.再由坐标系变换公式可得:

（7）式（7）中f为符号函数,线路右转时取"-",左转取"+".（3）单圆曲线（ZY~YZ）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,缓和曲线角为零,计算出单圆曲线上各点的局部坐标后,由式（5）可得ZY~YZ上各点的统一坐标.图2第二缓和曲线段点坐标计算（右转）图3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3所示,设非完整缓和曲线起点Q的坐标为（,）,桩号,曲率半径,切线沿前进方向的坐标方位角为;其终点Z的桩号,曲率半径,则Z点至Q点曲线长.若>,则该曲线可看成是曲率半径由∞到的缓和曲线去掉曲率半径由∞到后的剩余部分.设N点为该曲线上一点,N点至Q点的曲线长为;O为对应完整缓和曲线的起点,Q点至O点的曲线长为,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[3],有:

得:

（8）设,则由缓和曲线的切线角公式及偏角法计算公式[3]知:

（9）（10）（11）由图3知:

（12）则直线QO的坐标方位角为:

（13）O点切线方向轴的坐标方位角为:

（14）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（）为:

（15）将式（14）（15）代入坐标平移旋转公式,得任一点N的坐标为:

（16）式（16）中,（,）按式

（2）计算,代入时用（）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）及其至左,右边桩的距离dL,dR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（,）,（,）.（17）（18）1.直线上点AZ~L,AZ~R的计算从图1a）b）知:

（19）2.第一缓和曲线及圆曲线段点AZ~L,AZ~R的计算如图1a）b）所示,有:

（20）式（20）中,当K点位于第一缓和曲线上,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2所示,有:

（21）式（21）中,按式计算;f为符号函数,右转取"-",左转取"+".（四）算例如图3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RQ=5400m,切线沿前进方向的坐标方位角,坐标为（91412.164,79684.008）;终点Z桩号K8+329.527,曲率半径RZ=1800m.中桩K8+309.527到左,右边桩的距离dL=18.75m,dR=26.50m,试计算K8+309.527的中,边桩坐标.1.完整缓和曲线起点O的计算由公式（8）~（15）计算得:

,,,,,,.2.中桩坐标的计算由式

（2）（14）（16）计算得:

m,m;轴的坐标方位角;,.3.边桩统一坐标的计算由式（9）（20）得:

,式（20）中Ai-1~i即轴的坐标方位角.再由式（17）（18）得,;,.（五）结束语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.参考文献:

[1]宋文.公路施工测量[M].北京:

人民交通出版社,2002.[2]侯国富等.建筑工程测量[M].北京:

测绘出版社,1990.[3]钟孝顺,聂让.测量学[M].北京:

人民交通出版社,2001.三.公路中桩测设的局部极坐标法

（1）以曲线起点（ZH或ZY）为原点,切线指向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.见公式

（2）（3）（4）.（注意:

y坐标的正负符号.）（3）在ZH（或ZY）架仪,输入测站点坐标（0,0）,后视x轴正向,输入方位角,测出一任意点ZD在该坐标系中的坐标.（4）在ZD点设站,后视ZH（或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δ（方位角之差）,再进行拨角,量边.第三部分:

CASIOFX-4800P程序一.程序名:

HUANQIE（缓切）1.用途:

该程序是"完整对称带缓和曲线的圆曲线"的切线支距法详细测设坐标计算程序.2.程序数学模型:

按切线支距法建立的缓和曲线局部坐标系.即以曲线起点或终点为坐标原点,切线方向为X轴正向,圆心方向为Y轴正向.3.程序清单:

A"ZH":

R:

S"LS":

Lbl1↙{L,B}↙:

↙Lbl2↙C=Abs（L-A）:

D=RS:

X=C-C^5÷40D2+C^9÷3456D^4-C^13÷599040D^6+C^17÷D^8◢Y=C^3÷6D-C^7÷336D^3+C^11÷42240D^5-C^15÷9676800D^7+C^19÷00D^9◢Goto1↙Lbl3↙E=180（Abs（L-A）-S）÷R÷π+180S÷（2πR）:

P=S2÷24÷R-S^4÷2688÷R^3:

Q=S÷2-S^3÷240÷R2↙X=RsinE+Q◢Y=R-RcosE+P◢Goto1↙4.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.程序名:

ZHUANHUAN（转换）1.用途:

该程序是"两平面坐标系间坐标转换"的计算程序.2.程序数学模型:

（略）3.程序清单:

C"X0":

E"Y0":

D"ANGLE":

F"SIGN"↙Lbl0↙{A,B}↙F1A=A:

B=-BΔX=C+AcosD-BsinD◢Y=E+BcosD+AsinD◢Goto04.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.第四部分:

路桥类全站仪培训班理论与实操习题集应知部分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,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+180:

x=31551.259,y=62603.787K5+300:

x'=80.,y'=0.67,x=31620.020,y=62505.446.K5+340:

x'=120.3261366,y'=2.1,x=31641.728,y=62471.850.2.用CASIOfx-4800P或CASIOfx-4500PA编程计算器编