陳秋計(jì)

(西安科技大學(xué)，陜西 西安 710054)

一種已知點(diǎn)不通視條件下的施工放樣新方法

陳秋計(jì)

(西安科技大學(xué)，陜西 西安 710054)

建筑場(chǎng)地往往狹小且變化快，導(dǎo)致施工前設(shè)置的已知點(diǎn)的通視性發(fā)生變化；同時(shí)，由于場(chǎng)地條件限制，難以找到一個(gè)同時(shí)與兩個(gè)已知點(diǎn)都通視的點(diǎn)，導(dǎo)致無法采用后方交會(huì)法確定一個(gè)合適的臨時(shí)工作基點(diǎn)來進(jìn)行放樣工作。本文提出了一種虛擬后方交會(huì)的方法，通過幾何關(guān)系，確定了兩個(gè)滿足通視條件的臨時(shí)基點(diǎn)的坐標(biāo)值，進(jìn)而指導(dǎo)施工放樣。該方法可以利用常用的全站儀完成放樣工作，工藝簡單，為建筑密集區(qū)施工放樣提供了一種新的選擇。

施工放樣;虛擬后方交會(huì);通視

城區(qū)建筑場(chǎng)地往往狹小，且場(chǎng)地變化快，導(dǎo)致施工前設(shè)置的已知點(diǎn)通視性發(fā)生變化，難以利用常規(guī)方法進(jìn)行放樣。雖然GPS技術(shù)可以不需要已知點(diǎn)通視而進(jìn)行放樣，但是，大部分施工單位沒有配備該設(shè)備，且建筑密集區(qū)，信號(hào)不好，也影響GPS測(cè)量效果[1-4]。因此，如何利用全站儀解決完成放樣任務(wù)，就成為現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員必須考慮的問題[5-13]。本文所探討的技術(shù)場(chǎng)景是在建筑場(chǎng)地已知點(diǎn)不通視，且難以通過后方確定臨時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)的條件下進(jìn)行施工放樣的新方法。

一、虛擬后方交會(huì)法

1. 技術(shù)思路

如圖1所示，A點(diǎn)和B點(diǎn)為場(chǎng)地周邊的兩個(gè)已知點(diǎn)。但由于城市建設(shè)變化快，AB之間難以通視。施工現(xiàn)場(chǎng)需要標(biāo)定F點(diǎn)和G點(diǎn)樁位。由于AB不通視，難以利用常用的極坐標(biāo)法進(jìn)行放樣。同時(shí)，由于場(chǎng)地條件限制，難以找到一個(gè)同時(shí)與A和B都通視的點(diǎn)，無法采用后方交會(huì)法確定一個(gè)合適的臨時(shí)工作基點(diǎn)E。虛擬后方交會(huì)法的思想是不需要在后方點(diǎn)架設(shè)儀器觀測(cè)已知點(diǎn)，而是在后方交會(huì)點(diǎn)和已知點(diǎn)之間布設(shè)兩個(gè)臨時(shí)工作基點(diǎn)C和D，已知點(diǎn)A和B與臨時(shí)工作基點(diǎn)C和D的延長線交點(diǎn)為虛擬的后方交會(huì)點(diǎn)E。根據(jù)各點(diǎn)之間的幾何關(guān)系，求解出C點(diǎn)和D點(diǎn)的坐標(biāo)值，進(jìn)而標(biāo)定出F點(diǎn)和G點(diǎn)的位置。

2. 測(cè)設(shè)過程

1) 選點(diǎn)。在AB邊一側(cè)的施工場(chǎng)地周圍選擇臨時(shí)工作基點(diǎn)C和D的合適點(diǎn)位，要求是：C點(diǎn)與A點(diǎn)、D點(diǎn)通視；D點(diǎn)與B點(diǎn)、C點(diǎn)通視；C點(diǎn)或D點(diǎn)與施工場(chǎng)地待放樣點(diǎn)通視，或者可以通過支導(dǎo)線將坐標(biāo)系統(tǒng)引入到施工場(chǎng)地。

圖1 虛擬后方交會(huì)法原理

2) 觀測(cè)。在C點(diǎn)架設(shè)全站儀，觀測(cè)CA邊和CD邊的長度，記作LCA和LCD；同時(shí)觀測(cè)∠ACD，記作β1。

然后，將全站儀架設(shè)到D點(diǎn)，觀測(cè)DB邊的長度，記作LDB；同時(shí)觀測(cè)∠CDB，記作β2。

3. 成果整理

1) 根據(jù)觀測(cè)值，求解△CDE邊LEC、LED的長度及∠CED的值α3。

根據(jù)圖1可知存在以下幾何關(guān)系

(1)

根據(jù)三角形正弦定理可得

(2)

2) 根據(jù)△AEB的幾何關(guān)系(如圖1所示)，求解∠EAB的值α4和∠EBA的值α5。

因?yàn)锳、B為已知點(diǎn)，LAB的長度可以根據(jù)坐標(biāo)值計(jì)算得到，即

設(shè)A點(diǎn)的坐標(biāo)為(XA,YA)，B點(diǎn)的坐標(biāo)為(XB,YB)，則可得

(3)

根據(jù)三角形正弦定理可得

(4)

3) 根據(jù)導(dǎo)線計(jì)算公式，計(jì)算臨時(shí)工作基點(diǎn)C和D的坐標(biāo)值。

a. 設(shè)A點(diǎn)的坐標(biāo)為(XA,YA)，B點(diǎn)的坐標(biāo)為(XB,YB)，則邊LAB的方位角αAB為[14-18]

(5)

式中，K值取值如下：

如果△X>0，△Y>0,K=0°;

如果△X<0，△Y>0,K=180°;

如果△X<0，△Y<0,K=180°;

如果△X>0，△Y<0,K=360°。

b. 邊LAC的坐標(biāo)方位角αAC計(jì)算如下

αAC=αAB-α4

(6)

c. 臨時(shí)工作基點(diǎn)C的坐標(biāo)值(XC,YC)計(jì)算如下[14-18]

(7)

d. 同理，計(jì)算出臨時(shí)工作基點(diǎn)D的坐標(biāo)值(XD,YD)。

4. 施工放樣

假設(shè)待放樣點(diǎn)F的坐標(biāo)為(XF,YF)，將全站儀架設(shè)在臨時(shí)工作基點(diǎn)C(或D)，后視其他已知點(diǎn)，利用全站儀的放樣功能，完成放樣工作。

二、案例分析

為了驗(yàn)證該方法的可行性，選擇學(xué)校操場(chǎng)地為試驗(yàn)場(chǎng)地(如圖2所示)。坐標(biāo)系為任意獨(dú)立坐標(biāo)系，已知點(diǎn)為A(35 686.659，71 245.571)和B(35 686.484，71 066.261)。由于場(chǎng)地周邊進(jìn)行了綠化建設(shè)和土方堆放，擋住了AB的視線。假定需要放樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)為(35 678.663，71 177.725)。根據(jù)場(chǎng)地情況，選擇C和D為臨時(shí)工作基點(diǎn)。觀測(cè)了如下參數(shù)：LCA=75.466 m，LCD=50.662 m，LDB=113.960 m，∠ACD=102°36′46″，∠CDB=161°37′55″。根據(jù)前文所介紹的方法，計(jì)算得出臨時(shí)工作基點(diǎn)C和D的坐標(biāo)值為：C(35 618.100，71 214.030)和D(35 628.713，71 164.492), 將儀器架設(shè)在臨時(shí)工作基點(diǎn)C，后視D點(diǎn)，利用全站儀的放樣功能，標(biāo)定出F點(diǎn)。將計(jì)算結(jié)果繪制在CAD中，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分析，結(jié)果正確可靠。

圖2 場(chǎng)地測(cè)點(diǎn)布置示意圖

三、結(jié)束語

本文所提出的采用虛擬后方交會(huì)法可以解決已知點(diǎn)通視困難時(shí)的施工放樣問題。該方法利用常用的全站儀完成放樣工作，工藝簡單，為建筑密集區(qū)施工放樣的提供了一種新的選擇。

需要特別說明的是，以上過程是在沒有多余觀測(cè)條件下進(jìn)行的。為了提高成果的準(zhǔn)確性，在實(shí)際操作過程中，可以增加邊長雙向觀測(cè)，或者聯(lián)測(cè)其他已知點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，提高成果質(zhì)量。

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ANewMethodforConstructionLayoutontheDifficultVisibilityConditionbetweenKnownPoints

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2016-03-05

西安科技大學(xué)科研啟動(dòng)項(xiàng)目(2008QDJ021); 西安科技大學(xué)教改項(xiàng)目(JG14033)

陳秋計(jì)(1970—)，男，博士，副教授，研究方向?yàn)楣こ虦y(cè)量。E-mail：qiujichen@163.com