全數(shù)字坐標(biāo)放樣內(nèi)外業(yè)一體化的探索

唐爭氣*

(1.中南大學(xué)，湖南長沙 410083; 2.湖南城市學(xué)院，湖南益陽 413000)

1 前言

測設(shè)建筑物如房屋、道路中邊樁、橋墩的平面位置是施工測量的一項重要任務(wù)。測設(shè)點位的方法有直角坐標(biāo)法、極坐標(biāo)、角度交會法和距離交會法。施工單位基本上是采用極坐標(biāo)法測設(shè)建筑物。極坐標(biāo)法測設(shè)建筑軸線的元素是測站至待測設(shè)點位方向的水平距離及其與定向方向的水平夾角，它們需要預(yù)先計算出測設(shè)元素或繪制測設(shè)元素圖表。目前常用的方法是先從CAD設(shè)計圖紙上查找放樣點位的坐標(biāo)或通過CASIO計算器計算出放樣點坐標(biāo)，然后通過全站儀鍵盤提前或現(xiàn)場手工輸入坐標(biāo)數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行現(xiàn)場放樣。顯而易見，由于手工輸入這一環(huán)節(jié)，不僅影響了放樣的速度，而且容易出錯。尤其像放樣點數(shù)量大和集中的放樣時間，這種影響更為嚴(yán)重，當(dāng)使用沒有數(shù)字鍵的全站儀時會更慢。

隨著RTK GPS和新型全站儀在工程測量中的廣泛應(yīng)用，給測繪行業(yè)帶來了一個新時代。且現(xiàn)在生產(chǎn)的全站儀均帶有大容量的內(nèi)存，內(nèi)置數(shù)據(jù)采集、坐標(biāo)放樣、數(shù)據(jù)通訊等程序，甚至提供了坐標(biāo)提示放樣、直線偏距放樣等功能。

根據(jù)施工的需要預(yù)先采集到待測設(shè)點位的平面坐標(biāo)或施工坐標(biāo)系坐標(biāo)，并將其編輯成坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件上傳到全站儀內(nèi)存中，再利用全站儀的坐標(biāo)放樣功能，就可以實現(xiàn)任意設(shè)站測設(shè)任意待測設(shè)的點位而無須人工進(jìn)行任何計算，我們稱這種測設(shè)方法為全數(shù)字化測設(shè)。

本文對全數(shù)字坐標(biāo)放樣內(nèi)外業(yè)一體化進(jìn)行初步探討。將介紹利用軟件相應(yīng)功能快速繪制放樣點位示意圖并自動提取坐標(biāo)值，將此數(shù)據(jù)文件通過藍(lán)牙或數(shù)據(jù)線傳輸?shù)紾PS手簿或全站儀內(nèi)存文件中，現(xiàn)場利用RTK或全站儀的坐標(biāo)放樣程序，快速準(zhǔn)確地進(jìn)行放樣并制作內(nèi)業(yè)放樣數(shù)據(jù)圖表資料的一系列流程以及相關(guān)AutoCAD二次開發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)。

2 放樣點位示意圖和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

2.1 放樣點位示意圖繪制

針對有些單位提供建筑設(shè)計總平面圖可利用CAD或CASS軟件打開建筑設(shè)計總平面圖，由于電子文件中的建筑物的繪制單位一般為毫米，先將設(shè)計圖整體縮小0.001倍，使繪制單位變成米。利用Auto-CAD的縮放、圖層控制、平移、旋轉(zhuǎn)等操作，或CASS成圖軟件的功能對這些平面圖進(jìn)行修改和編輯，使設(shè)計圖上已標(biāo)注的測量坐標(biāo)值與查詢的測量坐標(biāo)值一致;

如果要放樣的點位坐標(biāo)標(biāo)注沒有或需增加一些特征點，則可利用AutoCAD二次開發(fā)或數(shù)字測圖軟件相應(yīng)功能，對要放樣的建筑物或其他線狀道路或管道工程，快速對放樣點位進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)注和點號標(biāo)注，從而繪制放樣點位示意圖(見圖1)，保留此文件用于放樣數(shù)據(jù)文件的提取并出圖，以便用于實際外業(yè)放樣現(xiàn)場檢查核對使用。

2.2 放樣坐標(biāo)數(shù)據(jù)的提取

利用AutoCAD二次開發(fā)批量提取或利用CASS軟件中指定點生成數(shù)據(jù)文件功能，將各設(shè)計點坐標(biāo)準(zhǔn)確提取，生成可由全站儀或RTK GPS手簿軟件識別，并方便傳輸或?qū)氲母袷降淖鴺?biāo)數(shù)據(jù)文件。將此數(shù)據(jù)文件與測區(qū)控制點坐標(biāo)數(shù)據(jù)一并組成相應(yīng)格式的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件。

2.3 放樣坐標(biāo)數(shù)據(jù)的上載

通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸或藍(lán)牙傳輸，將相應(yīng)格式的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)紾PS手簿或全站儀內(nèi)存文件，以便現(xiàn)場放樣過程中逐個或自動逐一調(diào)用。

3 外業(yè)坐標(biāo)放樣

3.1 全站儀測站定向或RTK GPS校正

如果使用全站儀放樣，則在控制點上架設(shè)全站儀，對中整平后，運行全站儀坐標(biāo)測量程序按照點名調(diào)出相應(yīng)文件中控制點坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行測站定向，全站儀操作流程如下(不放樣高程時，不必輸入儀器高和棱鏡高，直接回車即可):

測站設(shè)置:測站坐標(biāo)，調(diào)取測站控制點，輸入儀高。

后視定向:后視，調(diào)取后視控制點，輸入棱鏡高，精確瞄準(zhǔn)后視點后確定。

定向(或后視)檢查:測量其他控制點(或后視點)，檢查測量坐標(biāo)值是否一致。

如果使用RTK GPS放樣，則先后在兩個以上的已知控制點上，采集坐標(biāo)。然后利用軟件提示，利用剛才測量的GPS坐標(biāo)和已知的當(dāng)?shù)攸c坐標(biāo)，計算校正參數(shù)，并替換當(dāng)前坐標(biāo)系。

在其中一個控制點或其他控制點上實地測量，檢核坐標(biāo)是否正確一致。

3.2 坐標(biāo)放樣

現(xiàn)場放樣時根據(jù)放樣點位示意圖直接逐點調(diào)出或自動遞增調(diào)用點名進(jìn)行放樣，從而真正實現(xiàn)了坐標(biāo)放樣的內(nèi)外一體化。

按照施工的需要和便利放樣各個設(shè)計點，進(jìn)入全站儀或RTK GPS放樣程序后查找設(shè)計點點名，并按儀器或手簿提示實地放樣。放樣后，實地采集已放樣點的坐標(biāo)并將原放樣示意圖的編號+SC作為該點的編碼，以便內(nèi)業(yè)制作放樣數(shù)據(jù)表。

4 內(nèi)業(yè)處理

4.1 放樣成果圖繪制

內(nèi)業(yè)處理主要是檢查外業(yè)放樣的成果，繪制放樣點位圖和放樣數(shù)據(jù)表。外業(yè)放樣結(jié)束后，將全站儀文件或RTK GPS手簿中坐標(biāo)數(shù)據(jù)通訊到計算機(jī)，利用CASS軟件或AutoCAD二次開發(fā)展點程序，展繪通訊后的數(shù)據(jù)文件，將展繪點位顏色設(shè)置成不同于原放樣示意圖紙中的點位顏色，并按要求繪制待放樣點的限制誤差輔助圓，用于檢查各個放樣點位的正確性。這種檢查主要是針對點位重合性和精度的圖上檢查，不僅方便快捷，而且放樣效果一目了然。

4.2 放樣數(shù)據(jù)表制作

同時將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel電子表格中，按要求制作放樣數(shù)據(jù)表模版，以記錄放樣點的序號(樁號)，實際放樣點的三維坐標(biāo)。利用VLOOKUP等函數(shù)和實際放樣點的編碼自動匹配相應(yīng)點的設(shè)計坐標(biāo)和自動計算出實際放樣點的三維坐標(biāo)、偏差以及放樣時間、放樣方法和相關(guān)測量、復(fù)核責(zé)任人等信息。

5 應(yīng)用實例與程序?qū)崿F(xiàn)

以某安置區(qū)為例介紹這種一體化數(shù)字化坐標(biāo)放樣:

益陽陽光安置地是一個大型安置區(qū)，涉及3個村的拆遷安置戶的安置。在首期的工程中，施工放樣的安置房有38幢，放樣點位多達(dá)160個，由于安置任務(wù)緊，早上接到任務(wù)，要求上午集中完成放樣，任務(wù)相當(dāng)緊迫。

首先，筆者在現(xiàn)場根據(jù)設(shè)計提供的平面規(guī)劃總圖(沒有標(biāo)注放樣點坐標(biāo))，利用AutoCAD Lisp二次開發(fā)出放樣示意圖標(biāo)注處理程序(限于篇幅，所有代碼省略)，一分鐘內(nèi)快速完成放樣示意圖的繪制(見圖1)。由于平面規(guī)劃總圖上繪制了每一棟平面圖以及每一棟的開間，編寫的程序提取到每一棟平面圖的多義線的角點坐標(biāo)。示意圖上標(biāo)明了所有安置房角點的點(序)號和坐標(biāo)，為了方便部分非專業(yè)人士的識圖理解，還標(biāo)明了N，E方向坐標(biāo)。

圖1 放樣示意圖

同樣，利用AutoCAD Lisp二次開發(fā)批量提取上述指定各設(shè)計點坐標(biāo)生成數(shù)據(jù)文件。坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件內(nèi)容如下:

序號，編碼， X(N)，Y(E)，H (此行為格式說明，不是文件內(nèi)容)

1、2、3為設(shè)計點序號，它與示意圖上標(biāo)明的完全一致。

用藍(lán)牙傳輸將坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件和控制點數(shù)據(jù)文件傳至華測RTK GPS手簿中。

按照施工的需要放樣各個設(shè)計點，進(jìn)入RTK GPS放樣程序后查找設(shè)計點點名，參考放樣示意圖并依次按提示進(jìn)行實地放樣。放樣后，實地采集已放樣點的坐標(biāo)并輸入原放樣示意圖的編號+SC作為該點的編碼。

圖2 放樣成果圖

圖3 放樣成果數(shù)據(jù)表

筆者帶領(lǐng)一位熟悉RTK的學(xué)生，按時完成放樣。由于利用了自編的放樣成果圖展點繪誤差輔助圓程序和Excel放樣成果數(shù)據(jù)表模版，一分鐘內(nèi)快速完成了放樣成果圖和放樣成果數(shù)據(jù)表，如圖2和圖3所示。

6 結(jié)語

在施工現(xiàn)場，帶有序號和坐標(biāo)標(biāo)注的放樣示意圖有很好的參考作用。同時已經(jīng)放樣的點位會經(jīng)常由于各種原因被破壞，所以需要及時為恢復(fù)點位進(jìn)行再次放樣，尤其是道路的中線、邊線的施工放樣，從道路的開工到竣工需要進(jìn)行多次重復(fù)放樣。由于此法的坐標(biāo)數(shù)據(jù)是以電子文件形式進(jìn)行了備份，所以可以重復(fù)使用，不必多次重復(fù)手工輸入，提高了工作效率。

通過實踐證明，當(dāng)放樣點數(shù)較多或放樣相對集中時，利用此方法進(jìn)行坐標(biāo)放樣，不僅減少了人為因素的影響，自動化程度高，放樣點位準(zhǔn)確無誤，內(nèi)業(yè)成果資料規(guī)范，而且大大減輕了測量人員的內(nèi)外業(yè)勞動強度，提高了測量作業(yè)效率和作業(yè)精度。該一體化處理程序和圖表模版在多項工程實例中已成功運用并得以檢驗證實高效、方便。從真正意義上實現(xiàn)了全數(shù)字內(nèi)外業(yè)一體化坐標(biāo)放樣。

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