施工测量中各种放样方法的对比

1、施工测量中各种放样方法的对比李春林周奎（浙江省隧道Z-程公司，浙江杭州310013）摘要三随着科学技术的不断发展，土建工程质量的好坏与其施工放样大有 关联，测量工程与测量仪器工具也在不断的更新，促使施工放样工作越来越简 化，精度也越来越高。今日计算机技术的普及，高科技技术的应用，都在土建 放样中所起的作用越来越明显。文章对比阐述了传统放样和高科技放样方法，基 于测量放样技术，探讨了当前放样技术新趋势。关键词三工程构造凸施工放样凸精度中图分类号三a®,文献标识码三赤文章编号亠妇X、刖弓工程构造物主要指路基、路面、桥涵、隧道及其附属构造物和排水构造物。 在构造物施工询，通过测量放样确定构

2、造物的施工位置，在施工过程中，通过 测量放样对工程构造物外形儿何尺寸进行控制和检测，及时修正偏差，以准确 体现设计意图。在工程竣工后，通过测量对工程迸行质量检査和验收。实践证 明，精确地测量放样能准确控制施工质量和节约工程成本。因此，施工放样是 工程施工过程中的重要一环它贯穿工程施工全过程。在日常测量中，我们遇到的放样主要有施工放样、道路放样、用地红线放 样、建筑物角点放样、桥梁放样等。在放样中，我们经常遇到一些问题，比如 基准点与放样点之问坐标系不一致，放样点点位通视条件差，放样点位精度差 等。如何解决这些问题，对于不同放样要求我们进行针对性的分析。找到解决 的方法。二、常见的施工放样类型J

3、传统经纬仪放样阶段传统阶段的工程施工放样，是指利用光学经纬仪、钢尺、水准仪等传统的 测量仪器和工具来测设出点的平面位置和高程位置。在传统的丄程施工放样方 法中，必须求出设计图中的放样点或线相对于已知的点或线的相互关系，即水 平角、水平距离和高程，这些数据称为放样数据。然后按照放样数据利用光学 经纬仪拨出水平角，利用钢尺丈量出水平距离来定出点的平面位置，最后利用 水准仪测设出该点的高程位置。因此，测设点的平面位置和高程位置是分开进 行的。测设点的平面位置最常用的方法有极坐标法和直角坐标法两种，另外还 有角度交会法和距离交会法等辅助方法。高程放样通常采用视线高程法和高程 传递法两种，视线高程法是用

4、水准仪在较为平坦的场地上测设高程的一种方法, 而高程传递法是用水准仪配合钢尺测设高差较大的点的高程的一种方法。在传统的工程施工放样中，由于要用到钢尺丈量水平距离，对于距离较长 或地形起伏较大的地区，放样工作则显得困难重重。对于有圆曲线或缓和曲线 丄程施工放样则更加复杂，其测设大多釆用偏角法或切线支距法，这些方法很 容易产生累计误差，放样的精度不高，而且放样的速度较慢。因此，传统阶段的工程施工放样工作，不仅有大量的内业计算，而且受地 形限制，放样的速度较慢，放样的精度较低。但不可否认的是，它的放样原理 正是工程施工放样方法向前发展的基础。W全站仪坐标放样阶段随着光电测距仪的发展，出现了一种测距头

5、，可以直接安置到传统经纬仪的上面，这样装置曾戏称“半站仪”。从而实现了同时测角和量距的任务，再结 合讣算器就可即时讣算出所测设点的坐标，出现了坐标放样法。坐标放样法克 服了传统方法中的求取放样数据的麻烦工序，直接获取放样点的坐标就可以放 样出设计点。下面是结合亠京帚一"计算器的里程偏距反算程序，说 明圆曲线的放样步骤三首先将仪器置于控制点上凸然后测出前视点坐标，把测 出的坐标输入计算器中，反算出该点距线路中线的偏距和该点在中线上的正投 影点的里程值O最后根据所要放样点对中线的偏距并结合现场情况，确定前视点 需要左右移动的距离，再次安置前视点，直至精确放岀询视点。计算机的普及和发展，实

6、现了大容量和高速运算，为.寺爲前的应用 提供了便利。在软件中，可直接调用各种工程放样程序。放样路 线设计好后，即可提取放样数据。提取放样点坐标的方法有三行命令法凸菜单 命令法o批处理命令法二通过二次开发语言l .等进行乍。在 利用.寺爲丽亠OXx进行放样设讣时，只要采用大地坐标系，则可以直接提取放 样点的大地坐标，不必要进行坐标转换等工序，而且提取的坐标能保证到小数 点后cf立，一般工程放样保证到3即可，从精度和稳定性方面都得到了保 障，而且减少了过程误差。在计算机普及和发展的同时，全站型电子经纬仪即全站仪 二前缶2而缶盅口缶坯乍迅速发展取代了传统的光学经纬仪。计算机的普及 使用为放样数据的求

7、取精度和求取匸序、速度作出了极大的贡献，全站仪则在 具体的放样工作中简化了放样工作程序。随着我国经济的快速发展以及测绘科学技术的不断进步，全站仪已经越来 越普及于各测绘单位和施工单位，现在各个厂商生产的全站仪如探卡、索佳、 拓普康、南方、苏光等都配有施工放样模式，使用方法简单易懂。首先是光学 对中及整平，然后是测站点设置接着是后视点设置，最后输入放样点坐标，开 始放样，完成后按“下点”键，继续放样。从传统的经纬仪放样方法发展到全站仪坐标放样方法。无需做任何放样数 据的计算，放样的工序简化了，放样的精度提高了，而且不受地形的限制。但 是由于工地现场环境的复杂性，例如m堆料、不通视等因素的影响，降

8、低了劳 动效率，而且放样一个设计点往往需要来回多次移动H标，须冃二丙人参加操 作，这是全站仪坐标放样方法的不足之处。B口 技术放样阶段.2)2iO3-ooD恭m缶技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并 达到厘米级精度。在口作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐 标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还 要采集-观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处 于静止状态，也可处于运动状态。匚技术的关键在于数据处理技术和数据传 输技术。口技术的出现使施工放样有了突破性的发展，不但克服了传统放

9、 样法和坐标放样法的缺点，而且具有观测时间短，精度高、无须通视、现场给 出精确坐标等优点。经现场检测，在距离参考站约E公里处，平面定位误差小 于raD-oo，高程误差小于Doo。j接收机只要京就能进入口工作 状态，在此状态下2阪内即可得到厘米级的点位精度。以探卡双频口 口2而卜 7为例，简单介绍口 放样作业流程三二乍设置参考站三在已知控制点上架设接收机和天线，打开接收机，将亠三卡上室内设置的参数二坐标系统乍读入7 接收机，建立二或选择乍配 置集，输人参考站点的准确的相应坐标和天线高，参考站i接收机通过转换 参数将相应坐标转换为口口2坐标，同时连续接收所有可视口话卫星信 号，并通过数据发射电台将

10、其测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作 状态发射出去，待电台指示灯显示发出通讯信号后流动站即可开展工作。二冃乍流动站工作三打开接收机，新建二或打开乍工作项U,建立二或选 择乍配置集J要求与参考站相匹配乍。流动站接收机在跟踪7卫星信号的同 时也接收来自参考站的数据，进行处理获得流动站的三维2坐标，最 后通过与参考站相同的坐标转换参数将 一一坐标转换为相应坐标，并实 时显示在流动站的终端上。接收机可将实时位置与设计值相比较，指导 放样的正确位置。口技术特别适合道路等大批量设计点位的放样工作，尤其是道路边桩， 征地范围线等放样。无须沿途布设图根控制点，从而减少施工控制网的布设密 度，节约经费，

11、节省时间。山于其无须通视等优点和可以单人作业更显示出其 优越性。中海达公司的一体化蓝牙口二二二7口系统，口水 平精度可达2冏口叫口垂直精度可达bUQ也最大工作距离三匕口母，在 待范用内为最佳状态。尽管如此，接收机昂贵的价格还是让很多中、小型施工单位望而却步, 它还无法做到像全站仪那样普及，这是推广口技术放样的最大障碍。三、口与全站仪的比较传统的方法在地形复杂的地方精度不高,在此就不做过多比较，重点对口 和全站仪进行一个比较。J使用条件全站仪的使用必须有充足的可见光，因为在实现了自动测量后仍旧需要人 眼进行U标的瞄准，如果光线较弱就影响了对标的观测凸其次还要有光学通 视，也就是在口标物与观测仪之

12、间不能有遮挡物，以防止瞄不准U标或者测量 不出数据。口技术不需要很强的光线，但是要求对天的光学通视，因为此技术要利 用人造卫星的信号，而此信号乂比较弱。因此要求在开阔的天空下进行口口 各主机之间不需要光学通视，即固定不动的主机以及流动站的主机不必光学通 视，因为连接使用的是无线电信号。由于实际中对天的通视要比光学的通视更易于实现，所以口技术应用的 更为广泛。W测量的距离一般的全站仪可以说是短距离测量工具，因为其最长的测距也就一 再远的话人眼就会难以辨认U标凸而技术的一般测量距离在一 92=00左 右，因此在实际的测量中可以一次性地完成测量任务。2测量的误差正如上面提到的测量距离问题，山于全站仪

13、要在实际的测量中搬站，在此 过程中会产生误差，毕竟每个站点都不是绝对的精确，这一理论叫做误差传播 理论即搬站的次数越多，累积的误差值也就越大。由于技术在测量过程中 得到的每一点的误差都是相对于基准站而言的，不会像全站仪那样出现误差传 播的问题，更不会有误差累积的后果。无论在发达的城市还是在落后的乡镇，控制点的数LI都不足够。此时使用 全站仪不可避免地产生误差的累积效应u而使用口技术就不必担心控制点的 问题。占人员问题全站仪实施测图至少要B个人，且都是专业人士口而口只需要一个专业 人士，此外放样的效率也是极大的优于全站四、工程放样基本方法的分析J角度放样方法放样角度二这里指放样水平角，也称拨角乍

14、，是在一点上设站，以该点的 某一固定方向为起始方向，按设汁转角放出另一方向，按精度要求和使用仪器 的不同，可选用不同的方法。二“乍经纬仪盘左盘右分中法测设水平角设地面上已有DOX方向线，拟从 0X方向顺时针测设已知水平角菇，为此，将经纬仪安置在。点，先置盘左位 置用望远镜瞄准bX点，读取水平度盘读数，松开水平制动螺旋，旋转照准部使 读数增加4贬角值，在此视线方向上定出宛点。二口乍归化法测设水平角有时为了提高放样角度的精度，可以釆用归化的方法，即将直接放样的点 位作为过渡点，然后用普通测量的方法施测过渡点与已知点之间的角度，将实 测值与设计值比较得出差值，再山过渡点修正这一差值，把点位归化到较精

15、确 的位置。当要求测设水平角的精度较高时，可采用测设端点的垂线改正的方法。二B乍角度放样精度及误差来源乍仪器误差所引起的测角误差。仪器使用前一般都要进行检查校正，但仍不可避免有残余误差，只能在使用过程中采取措施使之抵消或削弱，一般要求 做到以下儿点m利用校正好的水平度盘水准管仔细安平，使仪器竖轴铅直凸均 匀使用水平度盘刻划，交换度盘位置读数凸采取正、倒镜观测，取其平均值凸 望远镜的倾斜角不宜过大，仪器至两观测LI标的距离应大致相等。乍曲外界影响所引起的测角误差。旁折光、风力、烟尘、仪器受热不均匀 等外界影响均会引起测角误差。山于此种误差大小难以用公式推算，故应采取 措施设法避免，例如，尽量选择

16、无风时间观测，给仪器打伞等。B乍观测方法本身所引起的测角误差。水平角观测一般采用测回法或全圆 测回法进行观测，但无论用哪种方法，都必须进行精确瞄准和读数，而每次瞄 准和读数都不可避免的产生误差。屮长度放样方法在施工放样中，往往需要由已知点沿已知方向，按设计的长度放出另一点 的位置，即进行已知水平距离的测设，按精度要求和使用的工具、仪器不同， 通常有以下儿种方法。二2乍一般方法。在现场测设某长度时，线段的起点和方向是已知的。在 要求一般精度情况下的测设时，从已知点开始，按已给定的方向，以一般丈量 方法，丈量出给定的长度值，将线段的另一端暂时标定于地面，为了检核，应 进行两次测设或测设后返量。若两

17、次丈量之差在限差范围之内，取其平均值作 为最后结果，根据其与给定距离的差值，可将暂定点进行改正或改钉。与冃乍用钢尺精密的测设法。根据钢尺精密量距的原理，测设已知长度的直 线时，将设计尺寸结合钢尺的实际长度、丈量时的温度以及地面起伏的情况， 计算出应该丈量的数值，计算时尺长、温度、倾斜等项改正数的符号与量距时 相反。二B乍长度放样精度。长度放样的精度主要取决于二个方面，一是测量长 度的相对中误差3',另一是修正值的相对中误差3匚，根据误差传播定律得距离 放样的相对中误差平方为N>oooX|=|0因为放样时的修正数一般较小，所以距离放样时的误差主要取决于测量长 度的误差。U前，普通钢

18、尺量距方法仍普遍采用，而在长度测量的过程中也同 样会产生误差，即使加入尺长、温度、高差等改正项，还仍然存在误差，影响 丈量长度的精度。其产生误差的主要来源有以下儿个方面三钢尺长度误差二或 检定误差乍的影响32阪尺口拉力误差影响.002吃丽o温度变化误差影响3口匕钢尺 垂曲误差影响32莎O钢尺倾斜误差影响32內凸定线误差影响32而定凸钢尺读 数误差影响32阪上述各项误差本身有的属于系统误差，有的属于偶然误差。而 对长度测量的影响也可能是系统或偶然性质，必须按实际情况加以确定。高程放样方法高程放样方法很多，最常用的是儿何水准测量，此外，有时也用卷尺直接 丈量或用三角高程测量方法等。采用何种方法，应

19、根据工程需要的精度决定。 比如，进行精密高程放样时则可采用液体静力水准方法。J悬挂钢尺法放样当所放样点高程与已知点高程相差较大，即高差较大，算出的匸二绝对值乍 超过水准尺的长度时，可采用两台水准仪并借助于悬挂钢尺二零端在下乍的方 法。若钢尺的零点在下端，则6局6京二人小面二口冃一冃。式中，6oX 为已知点高程口6。目为放样点设计高程口口2而，冃为后视水准尺和钢尺上的读 数02)21为前视钢尺上的读数口匚目为放样点处前视水准尺的应有读数。它可根 据需要作尺长、温度等项改正。悬挂的钢尺下端应挂上检定钢尺时的标准拉力 重锤。否则须进行拉力改正。在施工测量中，往往遇到放样具有同一高程的许 多点位，例如

20、平整场地、梁面水平等，这在施工中俗称“抄平”。抄平工作除了可应用上述方法逐点进行高程放样外，为提高放样速度，避 免发生读数错误或减少放样时的读数误差影响，通常采用下述方法进行。五、基本放样方法的类比分析施工放样方法有多种。我们就直角坐标法、极坐标法、方向线交会法、角 度前方交会法儿种基本施工放样方法进行分析比较。弱就影响了对U标的观测凸 其次还要有光学通视，也就是在L1标物与观测仪之间不能有遮挡物，以防止瞄 不准LI标或者测量不出数据。口技术不需要很强的光线，但是要求对天的光学通视，因为此技术要利 用人造卫星的信号，而此信号乂比较弱。因此要求在开阔的天空下进行口口 各主机之间不需要光学通视，即

21、固定不动的主机以及流动站的主机不必光学通 视，因为连接使用的是无线电信号。山于实际中对天的通视要比光学的通视更 易于实现，所以口技术应用的更为广泛。J直角坐标法先在地面上设两条互相垂直的轴线，作为放样的控制线。沿着轴测设纵坐 标，再山纵坐标的端点对轴作垂线，在垂线上测设横坐标。为了使放样工作精 确和迅速，在整个建筑场地应布设方格网作为放样工作的施工控制网。这样， 建筑物的各点就可根据最近的方格网顶点来放样。用直角坐标法放样时，所用 测量工具简单，但能达到较高的精度。但应用这种方法的基本条件是沿着坐标 轴方向，以及山坐标轴至各点，都能够直接丈量和相互通视。W极坐标法先要相对于起始方向测设己知的角

22、度'再山控制点测设规定的距离。此法具 有测量工具简单、精度较高的特点。适用于测设点靠近控舸点，便于量距的地 方三短点是工作量太、既要测角乂要量距'同时还要对所测设的角度进行改正。b'方向线交会法测定点山相对应的两己知点或两定向点的方向线交会而得。可以利用最近 的方格网顶点来放样。此法所用测量工具简单。但能达到较高的精度。适用于 测设点在相对应的两己知点或两定向点的方向线上。优点是不用测角和量距。J角度前方交会法在己知控制点上，用由计算而得的交会角0R和0目的两条方向线的交点求 得放样点。用角度前方交会法放样时，所用测量仪器精度要求较高。此法适用 于不便量距或测设点远离控

23、制点的地方。六、基本建筑放样方法的选择当我们要放样某一建筑物的各轴线点或细部点时，究竟采用何种方法来放 样，则需要综合考虑各种因素的影响三二乍建筑物所在地区的条件o二冃乍建筑物的太小、种类和形状oJb乍 放样所要求达到的精度凸二乍施工的方法和速度凸二乍施工阶段U二巳M测量 人员的技术条件O二8乍现有的仪器条件三2乍对于直角坐标法而言，它适用于各种类型与大小的建筑，也适用于各种 不同的精度。例如，工业企业的建造、城市和市镇建筑物的放样'在工业场地上 小型桥梁和小型小工建筑物的放样等。乍极坐标法放样点位时，可采用直接丈量山极电到放样点的距离。适用于 各种类型与太小的建筑。B乍在大型工业企业

24、施工场地上，当建筑物上的某些点离放样控制点很远, 不可能直接丈量距离时，则用角度前方交会法进行放样较为有利。乍在工业企业的施工放样中，时常用方格网的形式作为施工控制阿，控制 点均位于边长为口5）。一的方格网顶点上。这样，对于距离较近的建筑物， 可以用方向线交会法或直角坐标法来放样。R乍施工的速度对于放样方法的选择，影响很大。如果建筑物很大，而且是 一下子全面施工，则所釆用的放样方法必颓要保证从建筑物的外面来放样出建 筑物的大小。在这种悄况下，则采用角度前方交会法能较容易地从建筑物的外 面放巳弐在旋工全面开展的情况下，还可以这样做，即将建筑物的个别部分放样 在设计的位置，在这个别部分上从外面标定一些辅助控制点，再山这些辅助控 制点直接在建筑物上进行该建筑物其余部分的放样。不过这种放样程序，不是 随时都可能的，而且应当很好地与总的施工计划相配台。乍施工阶段对放样方法的选择也起着相当大的作用。例如，在水中进行施 工时，则起初的一个阶段显然是釆用角度前方交会法或方向线交会法进行放样。 其它方法是无