用全站仪进行工对程施工放样[1].doc

用全站仪进行工程施工放样(建工方向) 培 训 教 材编写: 李红耀平顶山工学院第一部分:TOPCON GTS-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。F1 OSET ：设置水平读数为。F2 HOLD ：锁定水平读数。第1页F3 HSET ：设置任意大小的水平读数。F4 P1： 进入第2页。F1 TILT ：设置倾斜改正开关。第2页F2 REP ： 复测法。F3 V% ： 竖直角用百分数显示。F4 P2： 进入第3页。F1 H-BZ：仪器每转动水平角90°时，是否要蜂鸣声。F2 R/L ：右向水平读数HR/左向水平读数HL切换，一般用HR。第3页 F3 CMPS ：天顶距V/竖直角CMPS的切换，一般取V。F4 P3：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。F1 MEAS：进行测量。F2 MODE：设置测量模式，Fine/coarse/tragcking （精测/粗测/跟踪）。第1页 F3 S/A： 设置棱镜常数改正值（PSM）、大气改正值（PPM）。F4 P1：进入第2页。F1 OFSET：偏心测量方式。F2 SO：距离放样测量方式。第2页 F3 m/f/i：距离单位米/英尺/英寸的切换。F4 P2： 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。F1 MEAS：进行测量。F2 MODE：设置测量模式，Fine/Coarse/Tracking。第1页F3 S/A：设置棱镜改正值（PSM），大气改正值（PPM）常数。F4 P1：进入第2页。F1 R.HT：输入棱镜高。F2 INS.HT：输入仪器高。第2页F3 OCC：输入测站坐标。F4 P2：进入第3页。F1 OFSET：偏心测量方式。第3 页 F3 m/f/i: 距离单位米/英尺/ 英寸切换。F4 P3：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。 DATA COLLECT(数据采集)第1页 LAY OUT(点的放样) MEMORY MGR.(内存管理) PROGRAM(程序)第2页 GRID FACTOR(坐标格网因子) ILLUMINATION(照明) PARAMETRERS(参数设置) 第3页 CONTRAST ADJ.(显示屏对比度调整) 1、 MEMORY MGR.(存储管理) 1.FILE STATUS(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.FILE MAINTAIN(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.DELETE COORD.(删除文件中的坐标数据) 6.PCODE INPUT(编码数据输入) 7.DATA TRANSFER(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.Z COORD.(设置测站点Z坐标) 4.AREA(计算面积)第2 页 5.POINT TO LINE(相对于直线的目标点测量)。3、 PARAMETRERS(参数设置) 1.MINIMUM READING(最小读数) 第1页 2.AUTO POWER OFF(自动关机) 3.TILT ON/OFF(垂直角和水平角倾斜改正) 第 2 页ERROR CORRECTION(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² 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）。1 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）。2 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）。 3 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。图3：坐标测量示意图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。图4：点的坐标放样示意图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）（1） 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MENUMEMORY MGR.DATA TRANSFER，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”；“BAUD RATE”（波特率）为9600；“CHAR./PARITY”(校检位)为“8/NONE”；“STOP BITS”（停止位）为“1”。图5：编辑上载的数据文件（4）点击按钮，出现“Current data are saved as: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“Read text file”后，点“GO”将刚保存的文件030624.pts打开，出现Point Details（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MEMORY MGR.DATA TRANSFERLOAD DATACOORD. 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（Waiting Data），再在电脑Point Details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“Write text file”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“Current data are saved as 03062501.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）MEMORY MGR.（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“SELECT A FILE”中，用INPUT输入或LIST选择电脑上载的坐标数据文件名。（3）在“OCC.PT INPUT”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: 建筑施工放样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xoy（左手系x、x轴正向顺时针旋转90º为y、y轴正向）；x轴与x轴间的夹角为（x轴正向顺时针旋转至x轴正向，范围：003600）。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xoy坐标系中的坐标（x,y）的关系式为： 在建筑施工中，上面的平面坐标系xoy一般多为城市坐标系，平面坐标系xoy一般多为建筑施工坐标系AOB；若xoy、xoy均为左手系，则用上式进行转换；但有时建筑施工坐标系AOB会出现右手系x（A）轴正向逆时针旋转90º为y（B）轴正向。此时，应注意上面的计算公式变为：二建筑基线测设及角桩定位如图，选择100m×35m的一个开阔场地作为实验场地， 先在地面上定出水平距离为55.868m的两点，将其定义为城建局提供的已知导线点A5、A6，其中A5同时兼作水准点。1、“T”形建筑基线的测设（1）根据建筑基线M、O、N、P四点的设计坐标和导线点A5、A6坐标，用极坐标法进行测设，并打上木桩。已知各点在城市坐标系中的坐标如下： A5(2002.226,1006.781,20.27)，A6(2004.716,1062.593)，M(1998.090,996.815)，O(1996.275,1042.726)，N(1994.410,1089.904)，P(1973.085,1041.808)（2）测量水平角<MON、水平距离MO（a）、ON（b），由公式，计算出值，在木桩上进行改正。（3）测量改正后的<MON，要求其与180º之差不得超过，再丈量MO、ON距离，使其与设计值之差的相对误差不得大于1/10000。（4）在O点用正倒镜分中法，拨角90º，并放样距离OP，在木桩上定出P点的位置。（5）测量<POM，要求其与90º之差不得超过，再丈量OP距离，与设计值之差的相对误差不得大于1/10000。2、根据建筑基线进行建筑物的定位根据图中的待建建筑物F1与建筑基线的关系，利用建筑基线，用直角坐标法放样出F1的1#、2#、3#、4#四个角桩。检查12个角桩的水平角与900的差是否小于，距离与设计值之差的相对误差不得大于1/3000以A5高程（20.47m）为起算数据，用全站仪测出F1的1#、2#、3#、4#四个角桩的填挖深度。（F1的地坪高程为20.50m）3、根据导线进行建筑物的定位设图中NOP构成的是建筑施工坐标系AOB，并设待建建筑物F2在以O点原点的建筑施工坐标系AOB中的坐标分别为1#（3，2）、2#（3，17）、3#（23，17）、4#（23，2），且已知建筑坐标系原点O在城市坐标系中的坐标为O（1996.275，1042.726），OA轴的坐标方位角为，试计算出1#、2#、3#、4#点在城市坐标系中的坐标，并在在A6测站，后视A5，用极坐标法放样出F2的1#、2#、3#、4#四个角桩。参考答案：F2的4个角桩的设计坐标分别如下：1#（1994.158,1045.644）、2#（1979.170,1045.051）、3#（1978.378,1065.035）、4#（1993.366,1065.629）检查12个角桩的水平角与900的差是否小于，距离与设计值之差的相对误差不得大于1/3000（3）以A5高程（20.47m）为起算数据，用全站仪测出F2的1#、2#、3#、4#四个角桩的填挖深度。（F2的地坪高程为20.50m）三圆曲线中桩测设的局部极坐标法（1）以圆曲线起点ZY为原点，切线指向交点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。（注意y坐标的正负符号。） 其中有： （3）在ZY点架仪，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（方位角之差），再进行拨角、量边。第三部分: CASIO FX-4800P程序程序名：ZHUAN HUAN （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” Lbl 0 A，BF1A=A：B=-B X=C+AcosD-BsinDY=E+BcosD+AsinDGoto 04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:建工类全站仪培训班理论与实操习题集一 应知部分1、如图，已知单圆曲线的半径R=300m，交点的里程为K3+182.76，转角，试计算出里程为K3+120、K3+130、K3+140三个中桩的切线支距法坐标。2、培训教材P10-P11的“建筑基线测设及角桩定位”中角桩的坐标计算及实地测设方法。二应会部分1 输入棱镜常数PSM为-30mm，气温T为350C，气压P为760mmHg。2 将倾斜改正的X、Y均打开。3 将竖盘读数V的显示由目前的“望远镜水平时盘左为900”改为“望远镜水平时盘左为00”（即显示的V直接为竖直角。）4 将测量模式由目前的“精测（Fine）”改为“粗测（coarse）”，再改回“精测”。5 将距离单位由目前的“米”改为“英尺”，再改回“米”。6 在地面上任取2个点，为A和B，在B 点架全站仪，后视地面上任一点A，用“距离放样方式（S.O）”在BA直线上找到一点，使其与B点的距离等于23.115m。7 在地面点上任意选3个点，分别为D1、D2、D3，在D2架仪，后视D1，用“测角模式”中的“盘左盘右取平均的方法”（测回法），测出所夹的水平角。然后在“距离测量模式”中，测出D2至D3的水平距离。8 在地面点上任意选3个点，分别为D1、D2、D3，在D2架仪，后视D1，设D2的三维坐标为（1367.357，2568.854，58.348），D2至D1的坐标方位角为，用盘左测出D3点的三维坐标。9 在地面上任取2个点，为A和B，在B 点架全站仪，后视地面上任一点A，设B点的平面坐标为（3458.129，9761.275），坐标方位角，用“偏心测量方式（OFSET）”，测出一棵树中心的平面坐标。10 在地面上任取2个点，为A和B，在B 点架全站仪，后视A点，设B点三维坐标为（1035.447,3316.815,52.617），坐标方位角，D点的三维坐标为（1038.000,3307.509，52.505），试放样出点D的平面位置及需填挖的深度。11 利用全站仪“面积测量”功能，测出地面上一个花池的平面面积。12 利用全站仪的“悬高测量”功能，测出某一栋建筑物的高度。13 利用全站仪的“对边测量”功能，测出地面上两点间的距离、高差。14 用全站仪的“坐标输入”（COORD.INPUT）功能，在全站仪上建立一个“坐标数据文件”，文件名为“ZBSJWJ1”。输入文件的内容为：D1（209.232,100.199, 12.551）、D2（200.736,100.458, 10.458）、D3（189.345,120.441,11.512）、K0+000（207.334,105.465, 10.700）、K0+020（212.521,111.664, 10.700）、K0+040（214.629,117.384, 10.900）、K0+060（218.542,122.442, 10.900）、K0+080（224.331,129.214, 11.200）、K0+100（230.615,132.671, 11.400）、K0+120（235.986,133.900, 11.400）、K0+140（240.333,138.262, 11.500）、K0+160（245.326,140.341, 11.500）。15 在电脑上利用TOPCON通讯软件“T-COM”，将内容为：D1（209.232,100.199, 12.551）、D2（200.736,100.458, 10.458）、D3（189.345,120.441,11.512）、K0+000（207.334,105.465, 10.700）、K0+020（212.521,111.664, 10.700）、K0+040（214.629,117.384, 10.900）、K0+060（218.542,122.442, 10.900）、K0+080（224.331,129.214, 11.200）、K0+100（230.615,132.671, 11.400）、K0+120（235.986,133.900, 11.400）、K0+140（240.333,138.262, 11.500）、K0+160（245.326,140.341, 11.500）的坐标数据文件上传至全站仪，文件名为“ZBSJWJ2”。16 用全站仪在地面上放样出一段距离8.5m，架仪点为D2，另一点为D1，利用第14题的坐标数据文件ZBSJWJ1，放样出K0+000、K0+020、K0+040、K0+060、K0+080点的平面位置及填挖深度。17 利用全站仪“坐标放样”中“NEW POINT”下的“SIDE SHOT”功能，先放样出一点TP1，再在TP1点架仪，放样K0+100、K0+120两点的平面位置及填挖深度。18 利用全站仪“坐标放样”中“NEW POINT”下的“RESECTION”（自由设站）功能，在任一TP2点架仪，放样出点K0+140、K0+160两点的平面位置及填挖深度。以下为附加题：19 为数据采集取一文件名为“SJCJ1”，利用第16题的D2、D1在地面上的点位，在D2架仪，后视D1点，进行数据采集，采集出2栋建筑物、1条路、2个花池的坐标数据，并绘制“点号及连接关系草图”。注：测站点、后视点的坐标输入，采用现场输入到全站仪中的方法。20 为数据采集取一文件名为“SJCJ2”，利用第16题的D2、D1在地面上的点位，在D2架仪，后视D1点，进行数据采集，采集出2栋建筑物、1条路、2个花池的坐标数据，并绘制“点号及连接关系草图”。注：测站点、后视点的坐标现场不输入，采用调用坐标数据文件“ZBSJWJ2”中所需点号的方法。21 利用“T-COM”软件，将全站仪中的测量数据文件“SJCJ1”下载至电脑，并保存为文件名为“数据采集1.gt6” 的文件。用全站仪进行建筑施工放样培训班考核要求及样题一、 理论笔试题（30分钟）（40%）请以开卷方式，用不能编程的计算器完成以下题目。有某建筑施工坐标系AOB（左手系即OA轴正向顺时针旋转900为OB轴正向），其原点O在城市坐标系中的坐标为O（1996.275，1042.726），OA轴的坐标方位角为，若某建筑物F1的四个角桩在该施工坐标系中的坐标分别为1#（17，26）、2#（17，46）、3#（2，46）、4#（2，26）。设已知两个城市导线点坐标P（2000.586，995.001）、Q（2006.879，1054.002）。（1） 计算3#、4#两个角桩在城市坐标系中的坐标。（2） 若用经纬仪测角钢尺量距，试计算在P点架经纬仪，后视Q点，放样4#桩所需的平距和水平角。（3） 试用文字叙述在P点架全站仪，后视Q点，放样一系列桩如1#、2#、3#、4#的全站仪放样方法。（注：不必进行计算）解答：（1）根据坐标平移和旋转公式可得：3#（1996.093，996.683）、4#（1995.303，1016.667）。（2）根据坐标反算公式；所以位于第二象限，由公式，可得：方位角。平距同理得方位角， 水平角。故在P点后视Q点，正拨水平角，量平距22.301m，得4#桩。（3）第一步：根据坐标平移和旋转公式，计算出一系列桩在城市坐标系中的坐标。第二步：将这一系列桩的坐标和已知导线点的坐标编制成坐标数据文件，上传至全站仪，再在野外运用全站仪的放样功能，调出系列桩的桩号并进行放样。（或应用全站仪的零星点放样功能，直接在野外逐一输入测站点坐标、后视方位角、待放样桩的坐标来进行放样。）二、实操题（15分钟）（60%）在地面上任意取3点A、B、C，并设B点三维坐标为（1035.447,3316.815,52.617），坐标方位角，要求15分钟内完成以下任务（1）（2）（A卷）或（3）（B卷）或（4）（5）（C卷）。1要求：考试时即使要求设置的内容与仪器默认设置的内容相同，也要按要求进行设置；全站仪的水准管气泡偏离1格，对中误差3mm；放样点位的精度要求角度差dHR±，距离差dHD±0.05m。2任务：（1）输入棱镜常数PSM为-50mm，气温T为400C，气压P为770mmHg。（2）在B 点架仪，后视A点，用坐标测量模式测出C点的三维坐标，得：XC= ，YC= ，HC= 。（3）在B 点架全站仪，后视A点，放样出一点D，其平面坐标为（1038.000,3307.509）。（4）在与A、B、C三点均通视的位置架仪，利用 “面积测量”功能测出ABC的平面面积= 平方米= 平方英尺。（5）将全站仪的通讯参数设置为：“protocol：ACK/NAK”、“baud rate：4800”、“char./parity：8/NONE”、 “stop bit(s)：1”。3评分标准：（1）以时间T为评分主要依据，如下图表，评分标准分四个等级制定，具体分数由所在等级内插评分，表中M代表分数。（每延长1分钟，扣5分）评分标准（以时间T为评分主要依据）M8585M7575M60M60T1010T1212T15T15（2）根据水准管气泡偏离情况，扣15分，根据对中情况扣15分。（3）放样点位时，根据点位的角度偏差和距离偏差情况，扣15分。18