CN111076708A - 一种采用解析法测设直线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用解析法测设直线的方法，包括如下步骤：步骤一踏勘选定控制点；步骤二定义待放样直线，求取直线参数，编制计算器程序；步骤三实施放样，比较测量得到的水平距离和通过计算器程序计算得到的水平距离，调整棱镜安置位置，从而确定直线放样点。本方法实用性、灵活性较强，工作效率高，最主要的是减少了常规方法中较为繁琐的间接性步骤以及避免了测放过程中人为计算出错的发生，提高测速的同时能很好地保证点位的准确度及精度，同时本方法也可用于直线检测等，具有可拓展性和易用性。
Description
技术领域
本发明属于工程测绘领域，尤其是涉及一种采用解析法测设直线的方法。
背景技术
在建筑施工放样中，直线放样是经常性的工作，长距离的有道路、管线等工程；短距离的有暗涵、架空栈桥等。不论直线长短其测设方法基本是一致的，同时也是多样的。
当前精确测定直线主要仪器还是以全站仪为主。其常规测设直线的方法主要有：1、直角坐标法2、点放样法3、坐标转换法等。直角坐标法：当直线方向与控制网坐标系坐标轴方向平行时，采用平行线法或坐标测量法较为方便；点放样法：此方法须事先求取待测直线上各放样点的坐标(x,y)，在通视条件较好时运用较为便捷；坐标转换法：当直线与坐标轴不平行时，通过坐标系转换将不平行转换为平行后的一种放样方法。上述三种方法可在不同情形下交互应用。
然而，常规测设方法在某些测放环境中往往存在一些不便利的因素，如道路工程中直线段很少有和国家坐标系坐标轴(即测区中央子午线)平行的时候，所以导致“直角坐标法”很难实施，直接测量坐标定位直线也不便利用；而“点放样法”在通视良好时，还需将放样点事先算出并录入仪器内，过程较为繁琐。且由于预设放样点位置的限制往往又会出现障碍物遮挡不通视的情况，导致放样速度很慢；“坐标转换法”虽然通过转换计算后可以实现灵活测放，但转换坐标计算需提前进行并需验证转换成果的正确性，当点数较多时，批量转换工作量会很大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种采用解析法测设直线的方法。
本发明采用的技术方案是：一种采用解析法测设直线的方法，包括如下步骤：
步骤一 踏勘选定控制点；
步骤二 定义待放样直线，求取直线参数，编制计算器程序；
步骤三 实施放样，比较测量得到的水平距离和通过计算器程序计算得到的水平距离，调整棱镜安置位置，从而确定直线放样点。
其中，步骤二中求取直线参数过程为：
设定待放样直线解析式为 Y＝aX+b
通过已知的直线的两个端点计算得到a、b。
其中，编制计算器程序如下：
在测区内选取测站点O(X0,Y0)，测站点0到测定控制点的距离为S，则有：
T为当前方位角。
其中，在执行步骤三前还包括验证步骤，通过CAD模拟放样，检验精确标记点的执行测算距离是否与CAD模拟图中标注距离一致，验证无误后执行步骤三。
其中，步骤三具体步骤如下：
步骤A选定现场测站点O；
步骤B在目估待放样直线点位置安置棱镜，测站点O的全站仪瞄准棱镜，读取方位角T，读取水平距离S测，根据方位角T计算理论水平距离S算；
步骤C比较S测与S算的水平距离差值，调整棱镜位置，直至水平距离差值为0，则确定此时棱镜放置点为直线放样点；
在选定的多个踏勘选定控制点重复步骤B-C，获得相应的直线放样点，连接各个直线放样点完成直线放样。
其中，测站点O通过后方交会法设定或选用控制点引点。
其中，步骤一中根据放样直线长度，沿线选定控制点。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、由于仪器设站点坐标及直线设计坐标不需要进行任何转换计算直接利用原控制网坐标系坐标即可，从而简化了放样过程；
2、当现场有诸多障碍物遮挡时，放样点可灵活选设，解决了“点放样法”中受预设放样点位置固定因素的影响而导致不通视的问题；
3、现场施测时，只需读取仪器屏幕显示的T值数据并将其输入计算器即可求得放样直线点所对应的水平距离S，测设过程中不参与人为计算，操作直观简单，减少人为计算出错的几率；
4、依据施工需要，放样点可随意选定，直线上任何一点可通过司镜员安置棱镜，即测即得，简化了常规测设方法中求算放样点坐标的环节，提高了测放工效；
综上所述，本方法实用性、灵活性较强，工作效率高，最主要的是减少了常规方法中较为繁琐的间接性步骤以及避免了测放过程中人为计算出错的发生，提高测速的同时能很好地保证点位的准确度及精度，同时本方法也可用于直线检测等，具有可拓展性和易用性。
附图说明
图1是本发明一个实施例测设直线原理图；
M.待测直线端点，N.待测直线端点，O.全站仪测站点，A.放样点，T.设站后旋转仪器照准部测出的任意直线所对应的方位角，S.放样直线上任意一点所需测取的水平距离；
图2是本发明一个实施例程序正确性验证模拟图。
M.待测直线端点，N.待测直线端点，O.全站仪测站点，A.放样点，S.CAD 模拟直线放样量取的S值，T.CAD模拟直线放样量取的方位角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做出说明。
本方案提供一种在施工区任意设站通过使用全站仪显示的当前方位角并直接测定相应水平距离即可放样直线上任意点的直线测定方法。利用全站仪高精度测距功能配合使用可编程计算器程序计算功能可实现快速定位，简化常规测设方法中的冗余环节，使直线放样直观快捷、准确度高且更具操作性。解决了常规测量方法中坐标系转换计算、预设放样点及其坐标求算、频繁置换测站等的问题，同时有效避免了人为过程计算出错的发生。
本方案通过仪器设站后测出的以测站点为端点的任意射线和待放样直线相交的平面解析关系，从而得出测站点O至交点A的水平距离S及仪器显示的当前方位角T两变量间的数学模型(方位角T为自变量，水平距离S为因变量)。现场施测时，通过可编程计算器的程序计算，实时求取T值对应的S值,如图1 所示，再根据所得S值调整棱镜位置，从而进行直线放样。
本方法实施原理：由图1知，根据测设需要将全站仪安置于测区某合适位置O，测站坐标可通过后方交会获取(也可直接安置于预先引测好的已知点上)，设其坐标为O(X0,Y0)。通过定向后完成仪器设站，此时旋转仪器照准部测出的任意一条射线上点的坐标可表达为：
X＝X0+S·COS(T)；Y＝Y0+S·SIN(T)……①。
而待放样直线通常设计会给出两端点M(Xm,Ym)、N(Xn,Yn)(或直线上其它任意两点)的坐标(如图1)，依据两点确定一条直线的解析式：Y＝aX+b可知, 待放样直线MN可表达为：
则，
当仪器测出的直线和待测直线相交时，上述①、②两式中的X、Y必相等。整理①、②则有：
式中参数T、S同上。
根据上述原理采用如下步骤测定直线。
一种采用解析法测设直线的方法，包括如下步骤：
步骤一 踏勘选定控制点；根据放样直线长度，沿线选定控制点。
步骤二 定义待放样直线，求取直线参数，编制计算器程序；
其中，步骤二中求取直线参数过程为：
设定待放样直线解析式为
Y＝aX+b
通过已知的直线的两个端点计算得到a、b。
其中，编制计算器程序如下：
在测区内选取测站点O(X0,Y0)，测站点0到测定控制点的距离为S，则有：
T为当前方位角。
在执行步骤三前还包括验证步骤，通过CAD模拟放样，检验精确标记点的执行测算距离是否与CAD模拟图中标注距离一致，验证无误后执行步骤三。
步骤三 实施放样，比较测量得到的水平距离和通过计算器程序计算得到的水平距离，调整棱镜安置位置，从而确定直线放样点。具体步骤如下：
步骤A选定现场测站点O，测站点O通过后方交会法设定或选用控制点引点；
步骤B在目估待放样直线点位置安置棱镜，测站点O的全站仪瞄准棱镜，读取方位角T，读取水平距离S测，根据方位角T计算理论水平距离S算；
步骤C比较S测与S算的水平距离差值，调整棱镜位置，直至水平距离差值为0，则确定此时棱镜放置点为直线放样点；
在选定的多个踏勘选定控制点重复步骤B-C，获得相应的直线放样点，连接各个直线放样点完成直线放样。
实施例：
步骤一：测放控制点位置和数量的选定
首先在施工区踏勘选定控制点及引点的合理位置和数量。选取主要考虑因素： 1、控制点间以及控制点与放样直线间能否通视。2、控制点坐标必须与待测直线设计坐标是同一坐标系坐标。3、依据放样直线的长度，沿线合理布设控制点数量，点间距视工程性质、现场条件依照规范具体而定，在此不加赘述。
步骤二：定义直线，求取直线参数
搜集直线设计数据。为保证待测直线测放的整体性，宜优先选取直线两端点坐标以计算直线参数a、b。计算a、b时，与两端点先后次序无关；首先通过直线两端点坐标，利用“坐标反算”的方法计算直线的方位角，然后再用其它直线点进行验证计算，以确保所选点坐标及a、b值计算的正确性。
计算器程序编制：
1、在确保直线参数a、b值正确的前提下，依据上述原理中:
编制计算器程序。由上式知，分子：a×X0+b-Y0全为已知数，因此为简化编程，令其等于C，所以上式可写为：
2、根据使用的计算器类型，对应编制计算程序。如Casio-fx3900程序如下：
KAC ENT KIN1 SIN KIN2 KOUT1 COS×a＝KIN-2 C÷KOUT2＝KIN3 HLT RTN
3、程序计算正确性验证
验证方法：采用CAD模拟放样，如图2及表1所示。
将精确标注出来的方位角角度T输入计算器，查看执行结果是否与图中标注距离S一致，以验证程序计算是否有误，验证结果如“表1”所示。验证无误后即可投入放样使用。
表1 直线参数计算及模拟放样数据表
| a | b | CAD量取T | CAD量取S | CAD量取T | 程序计算S |
| 7.7312 | -191.6696 | 24.938322° | 27.834m | 24.938322° | 27.8337m |
步骤三：实施放样
现场放样时，首先依据放样直线某段的位置，将全站仪置于便于观测的地方，为使设站更灵活快捷，宜优先选用“后方交会法”设站，也可置于控制点引点上。司镜员在目估接近直线的位置安置棱镜，此时观测者将仪器精确瞄准棱镜，然后读取仪器显示屏上方位角(T)读数，并输入计算器内计算出S值，随后按下“距离”测量键，测取水平距离，用测得的水平距离和计算得出的S作比较，将差值告知司镜员，司镜员收到“水平距离差值”数据后,沿着测站与镜站连线方向前(后) 实时移动棱镜(差值不大时，使用卷尺直接量取)直至差值为0时为止，此时镜站点即为直线放样点。以此类推放样其它各点。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种采用解析法测设直线的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一踏勘选定控制点；
步骤二定义待放样直线，求取直线参数，编制计算器程序；
步骤三实施放样，比较测量得到的水平距离和通过计算器程序计算得到的水平距离，调整棱镜安置位置，从而确定直线放样点。
2.根据权利要求1所述的采用解析法测设直线的方法，其特征在于：所述步骤二中求取直线参数过程为：
设定待放样直线解析式为
Y＝aX+b
通过已知的直线的两个端点计算得到a、b。
3.根据权利要求2所述的采用解析法测设直线的方法，其特征在于：编制计算器程序如下：
在测区内选取测站点O(X0,Y0)，测站点0到测定控制点的距离为S，则有：
T为当前方位角。
4.根据权利要求3所述的采用解析法测设直线的方法，其特征在于：在执行步骤三前还包括验证步骤，通过CAD模拟放样，检验精确标记点的执行测算距离是否与CAD模拟图中标注距离一致，验证无误后执行步骤三。
5.根据权利要求3所述的采用解析法测设直线的方法，其特征在于：所述步骤三具体步骤如下：
步骤A选定现场测站点O；
步骤B在目估待放样直线点位置安置棱镜，测站点O的全站仪瞄准棱镜，读取方位角T，读取水平距离S测，根据方位角T计算理论水平距离S算；
步骤C比较S测与S算的水平距离差值，调整棱镜位置，直至水平距离差值为0，则确定此时棱镜放置点为直线放样点；
在选定的多个踏勘选定控制点重复步骤B-C，获得相应的直线放样点，连接各个直线放样点完成直线放样。
6.根据权利要求5所述的采用解析法测设直线的方法，其特征在于：测站点O通过后方交会法设定或选用控制点引点。
7.根据权利要求1-5中任一所述的采用解析法测设直线的方法，其特征在于：所述步骤一中根据放样直线长度，沿线选定控制点。
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