淺談工程放樣發展研究論文

【摘要】本文闡述了施工放樣的幾個大致發展階段，比較幾種放樣方法的優缺點，指出今後要完善的事項。

【關鍵詞】放樣里程偏距RTKGPS

工程放樣工作大體可歸結為在地面上測設出點的平面座標和高程兩個問題。

一、傳統階段

在傳統的工程放樣方法中，必須求出設計圖中的放樣點或線相對於控制網或原有建築的相互關係，即求出其間的角度及間距和高程，這些數據稱為放樣數據。然後按照放樣數據利用傳統光學經緯儀、皮尺、鋼尺、水準儀等工具測設出點位和高程。通常，測設點和高程是分開進行的。測設點位的常用方法有：直角座標法，極座標法、角度交會法和距離交會法等。高程放樣最常用的是幾何水準測量，對於工程精度要求稍低的，可用鋼捲尺直接丈量或用三角高程測量等方法。

工業建築物的總圖設計，是根據生產的工藝流程要求和建築場的地形情況進行的，主要建築物的軸線往往不能與測量座標系的座標軸平行，如果設計建築物的座標計算在測量座標系中進行，則計算工作較為複雜。因此，建築設計人員往往根據現場情況選定獨立座標系，使獨立座標系的座標軸與主要建築物的軸線方法相一致。這樣，再通過旋轉換算，把建築座標換算成測量座標。X=X′cosα-Y′sinα+Xo，Y=X′sinα+Y′cosα+yo，XOY為測量座標系，X′O′Y′為建築座標系。α為測量座標系的X軸正向順時針轉至建築座標系X′軸正向的夾角，Xo、Yo為建築座標系原點在測量座標系中的座標值。在傳統的工程放樣中，圓曲線和緩和曲線的放樣最為繁雜，我國多采用螺旋線作為緩和曲線，測設方法多采用切線支距法和偏角法。這些方法很容易產生累計誤差，為了消除這些誤差，往往需要多次測量進行分配誤差，不但浪費了工時，而且精度不高。

二、座標放樣階段

隨着光電測距儀的發展，出現了一種測濾頭，可以直接安置到傳統經緯儀的上面，這樣裝置曾戲稱“半站儀”。從而實現了同時測角和量距的任務，再結合計算器就可即時計算出所測設點的座標，出現了座標放樣法。座標放樣法克服了傳統方法中的求取放樣數據的麻煩工序，直接獲取放樣點的座標就可以放樣出設計點。下面是結合CASIOf×4800計算器的里程偏距反算程序，説明圓曲線的放樣步驟：首先將儀器置於控制點上；然後測出前視點座標，把測出的座標輸入計算器中，反算出該點距線路中線的偏距和該點在中線上的正投影點的里程值；最後根據所要放樣點對中線的偏距並結合現場情況，確定前視點需要左右移動的距離，再次安置前視點，直至精確放出前視點。

計算機的普及和發展，實現了大容量和高速運算，為autoCAD的應用提供了便利。在autoCAD軟件中，可直接調用各種工程放樣程序。放樣路線設計好後，即可提取放樣數據。提取放樣點座標的`方法有：①行命令法；②菜單命令法；③批處理命令法（通過autoCAD二次開發語言LSP等進行）。在利用autoCAD進行放樣設計時，只要採用大地座標系，則可以直接提取放樣點的大地座標，不必要進行座標轉換等工序，而且提取的座標能保證到小數點後6位，一般工程放樣保證到0.001m即可，從精度和穩定性方面都得到了保障，而且減少了過程誤差。

在計算機普及和發展的同時，電子經緯儀即全站儀（TotalStation）迅速發展取代了傳統的光學經緯儀。計算機的普及使用為放樣數據的求取精度和求取工序、速度作出了極大的貢獻，全站儀則在具體的放樣工作中簡化了放樣工作程序。現在各大廠商生產的全站儀，如徠卡、索佳、拓普康、南方都配備有施工放樣模式，使用方法簡單易懂，下面簡述南方全站儀的放樣步驟：

A.放樣準備

1.選擇、錄入放樣數據文件。

2.選擇、錄入座標數據文件。可進行測站座標數據及後視座標數據的調用。

3.置測站點。

4.置後視點、確定方位角。

5.輸入所需的放樣座標，開始放樣。

B.實施放樣

實施放樣有兩種方法可供選擇，都可快速進行放樣。

1）通過點號調用內存中的座標值。

2）直接鍵入座標值。

三、一體化階段

從傳統的放樣方法發展到座標放樣方法，放樣工序簡化了，精度提高了，但是由於工地現場環境的複雜性，例如：堆料、不通視等因素的影響，降低了勞動效率，而且放樣一個設計點往往需要來回移動目標，須2~3人蔘加操作。RTK（RealTimeKinematic）技術是實時處理兩個測站載波相位觀測的差分方法，即是將基準站採集的載波相位傳給用户接收機進行求差解算座標。RTK技術的出現使施工放樣有了突破性的發展，不但克服了傳統放樣法和座標放樣法的缺點，而且具有觀測時間短，精度高、無須通視、現場給出精確座標等優點、經現場檢測、在距離參考站約3公里處，平面定位誤差小於5cm，高程誤差小於10cm。GPS接收機只要1~3min就能進入RTK工作狀態，在此狀態下1min內即可得到釐米級的點位精度。以徠卡雙頻RTK-GPS為例，簡單介紹RTK放樣作業流程：

（1）設置參考站：在已知控制點上架設接收機和天線，打開接收機，將PC卡上室內設置的參數（座標系統）讀入GPS接收機，建立（或選擇）配置集，輸入參考站點的準確的相應座標和天線高，參考站GPS接收機通過轉換參數將相應座標轉換為WGS-84座標，同時連續接收所有可視GPS衞星信號，並通過數據發無線電台將其測站座標、觀測值、衞星跟蹤狀態及接收機工作狀態發射出去，待電台指示燈顯示發出通訊信號後流動站即可開展工作。

（2）流動站工作：打開接收機，新建（或打開）工作項目，建立（或選擇）配置集（要求與參考站相匹配）。流動站接收機在跟蹤GPS衞星信號的同時也接收來自參考站的數據，進行處理獲得流動站的三維WGS-84座標，最後通過與參考站相同的座標轉換參數將WGS-84座標轉換為相應座標，並實時顯示在流動站的TR500終端上。接收機可將實時位置與設計值相比較，指導放樣的正確位置。

RTK技術特別適合道路等大批量設計點位的放樣工作，尤其是道路邊樁，徵地範圍線等放樣。無須沿途佈設圖根控制點，從而減少施工控制網的佈設密度，節約經費，節省時間。由於其無須通視等優點和可以單人作業更顯示出其優越性。中海達公司的HD5800一體化藍牙RTK-GPS系統，RTK水平精度可達±1cm；RTK垂直精度可達±3cm；最大工作距離：25km，在10km範圍內為最佳狀態。

四、結束語

技術的進步、儀器工具更新和改進，促使施工放樣工作越來越簡化，精度也越來越高。人們可以根據需要採用不同的放樣方式。對一些放樣點數少，又有相關地物點能保證精度的，可採用傳統的方法。對於精度要求高的，如貫通工程、橋樑等要採用全站儀結合水準儀進行座標和高程放樣。RTK-GPS測在道路放樣方面突顯優勢，一套基準站可配多套流動站同時工作。幾種方法亦可以結合使用，例如在全站儀放樣時，可配合使用小鋼尺等工具。在全站儀座標放樣中，如何解決高程的放樣及其精度問題；RTK-GPS放樣中的精度問題；這兩方面還需積累經驗和探討。