全站儀使用說明書

1、第一章TOPCON GTS-31淫站儀的使用、儀器外觀和功能說明1、儀器外觀F二 一 LdoMhL ® 匚）1t1 1f POWER j|1 .JID GDr乍7 c E嬉、L 一 £醒J 廠 J畫凹J圖1 : GTS-312全站儀外觀及各部件名稱2、面板上按鍵功能二進入坐標測量模式鍵。丄一一進入距離測量模式鍵。 ANG進入角度測量模式鍵。MENU進入主菜單測量模式鍵。ESC 用于中斷正在進行的操作，退回到上一級菜單。POWER電源開關(guān)鍵丄k 光標左右移動鍵 光標上下移動、翻屏鍵F1、F2、F3、F4軟功能鍵，分別對應(yīng)顯示屏上相應(yīng)位置顯示的 命令。3、顯示屏上顯示符號的含義

2、V 豎盤讀數(shù)；HR 水平讀盤讀數(shù)（右向計數(shù)）；HL 水平讀盤讀數(shù)（左向計數(shù)）；HD 水平距離；VD 儀器望遠鏡至棱鏡間高差；SD 斜距；* - 正在測距；N 北坐標，相當于x ； E 東坐標，相當于y ; Z 天頂方向 坐標，相當于高程H。二、角度測量模式功能：按ANG鍵進入，可進行水平角、豎直角測量，傾斜改正開關(guān)設(shè)置。 第1頁F1 OSET :設(shè)置水平讀數(shù)為0 °。F2 HOLD :鎖定水平讀數(shù)。F3 HSET :設(shè)置任意大小的水平讀數(shù)。F4 P1進入第2頁。第2頁F1 TILT :設(shè)置傾斜改正開關(guān)。F2 REP : 復(fù)測法。F3 V% ： 豎直角用百分數(shù)顯示。F4 P2 J: 進

3、入第3頁。第 3 頁F1 H-BZ :儀器每轉(zhuǎn)動水平角 90° 時，是否要蜂鳴聲。F2 R/L :右向水平讀數(shù) HR/ 左向水平讀數(shù) HL 切換，一般用 HRF3 CMPS:天頂距V/豎直角CMPS的切換，一般取 V 。F4 P3 進入第1頁。三、距離測量模式功能：先按丄鍵 進入，可進行水平角、豎直角、斜距、平距、高差測 量及 PSM 、 PPM 、距離單位等設(shè)置第 1 頁F1 MEAS :進行測量。F2 MODE：設(shè)置測量模式，F(xiàn)ine/coarse/tragcking（精測/粗測/跟蹤）。F3 S/A : 設(shè)置棱鏡常數(shù)改正值（ PSM ）、大氣改正值（ PPM ）。F4 P1 進

4、入第2頁。第 2 頁F1 OFSET:偏心測量方式。F2 SO :距離放樣測量方式。F3 m /f/i :距離單位米 / 英尺 / 英寸的切換。F4 P2 J: 進入第 1 頁。四、坐標測量模式功能：按 進入，可進行坐標（N, E , H）、水平角、豎直角、斜距測 量及 PSM 、 PPM 、距離單位等設(shè)置。第 1 頁F1 MEAS :進行測量。F2 MODE:設(shè)置測量模式，F(xiàn)ine/Coarse/Tracking。F3 S/A :設(shè)置棱鏡改正值（ PSM ），大氣改正值（ PPM ）常數(shù)。F4 P1 進入第2頁。第 2 頁F1 R.HT :輸入棱鏡高。F2 INS.HT :輸入儀器高。F3

5、OCC :輸入測站坐標。F4 P2 進入第3頁。第 3 頁F1 OFSET:偏心測量方式。F2 F3 m/f/i: 距離單位米 / 英尺 / 英寸切換。F4 P3 進入第1頁。五、主菜單模式功能：按MENU進入，可進行數(shù)據(jù)采集、坐標放樣、程序執(zhí)行、內(nèi)存管理、 參數(shù)設(shè)置等。第 1 頁DATA COLLECT數(shù)據(jù)采集）LAY OUT（ 點的放樣 ）MEMORY MGR內(nèi)存管理）第 2 頁PROGRAM程序 ）GRID FACTOR坐標格網(wǎng)因子）ILLUMINATION（ 照明 ）第 3 頁PARAMETRER參數(shù)設(shè)置）CONTRAST ADJ.顯示屏對比度調(diào)整）1、MEMORY MGR.存儲管理）

6、第 1 頁FILE STATUS（ 顯示測量數(shù)據(jù)、坐標數(shù)據(jù)文件總數(shù) ）SEARCH查找測量數(shù)據(jù)、坐標數(shù)據(jù)、編碼庫）FILE MAINTAIN（ 文件更名、查找數(shù)據(jù)、刪除文件 ）第 2 頁COORD. INPUT（坐標數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)輸入）DELETE COORD.刪除文件中的坐標數(shù)據(jù)）PCODE INPUT編碼數(shù)據(jù)輸入）第 3 頁DATA TRANSFEF向微機發(fā)送數(shù)據(jù)、接收微機數(shù)據(jù)、設(shè)置通訊參數(shù)）INITIALIZE（ 初始化數(shù)據(jù)文件 ）2、PROGRAM程序 ）第 1 頁REM（ 懸高測量 ）MLM（ 對邊測量 ）Z COORD.（ 設(shè)置測站點 Z 坐標 ）第 2 頁AREA（ 計算面積 ）

7、POINT TO LINE（ 相對于直線的目標點測量 ）3、PARAMETRER參數(shù)設(shè)置）第 1 頁MINIMUM READING最小讀數(shù)）AUTO POWER OF自 動關(guān)機）TILT ON/OFF（ 垂直角和水平角傾斜改正 ）第 2 頁ERROR CORRECTIONS統(tǒng)誤差改正）。注：儀器檢校后必須進行此項設(shè)置。存儲管理菜單操作可參見下圖圖 2 ：存儲管理操作菜單六、全站儀的主要功能介紹說明：測量前，要進行如下設(shè)置一一按丄或 ，進入距離測量或坐標測 量模式，再按第 1頁的 S/A （ F3 ）。1、 棱鏡常數(shù)PRISM的設(shè)置原配棱鏡設(shè)置為 0，國產(chǎn)棱鏡設(shè)置為-30mm （具體見說明書）。

8、2、大氣改正值PPM的設(shè)置按“ T-P”，分別在“ TEMP”和“ PRES” 欄，輸入測量時的氣溫、氣壓。（或者按照說明書中的公式計算出 PPM值后，按“PPM直接輸入）。3、PSM PPM設(shè)置后，在沒有新設(shè)置前，儀器將保存現(xiàn)有設(shè)置。（一）角度測量按 ANG 鍵，進入測角模式(開機后默認的模式)，其水平角、豎直角的測 量方法與經(jīng)緯儀操作方法基本相同。 照準目標后， 儀器即可顯示水平度盤讀數(shù)和 豎直度盤讀數(shù)。(二) 距離測量先按丄 鍵，進入測距模式，瞄準棱鏡后，按 F1 ( MEAS )，即可。(三) 坐標測量見圖 3 按鍵步驟：1、ANG鍵，進入測角模式，瞄準后視點 A 。2、HSET，輸入

9、測站0至后視點A的坐標方位角。如輸入 65.4839即輸入了3、鍵，進入坐標測量模式。P1 進入第2頁。4、OCC，分別在N、E、Z輸入測站坐標(X0 ,Y0 ,H0)5、P1 J ,進入第2頁。INS. HT輸入儀器高。6 P1 J ,進入第2頁。R. HT:輸入B點處的棱鏡高。7、瞄準待測量點 B ，按 MEAS ，得 B 點的( XB ,YB ,HB ) 四)零星點的坐標放樣見圖 4 按鍵步驟為：1、按MENU進入主菜單測量模式。2、按LAYOUT進入放樣程序，再按 SKP 略過選擇文件。3、按OOC.PT (F1)，再按NEZ，輸入測站O點坐標(x0 ,y0 ,H0 ); 并在 INS

10、 . HT 一欄，輸入儀器高。4、按 BACKSIGHT( F2 )，再按 NE/AZ ，輸入后視點 A 的坐標( x A ,y A )；若不知 A 點坐標而已知坐標方位角，則可再按 AZ ，在 HR 項輸 入 的值。瞄準 A 點，按 YES 。5、按 LAYOUT( F3 )，再按 NEZ 輸入待放樣點 B 的坐標( x B ,y B ,H B )及測桿單棱鏡的鏡高后，按 ANGLE( F1 )。使用水平制動和水平微動螺旋，使顯示的 dHR= ，即找到了 OB 方向，指揮持測桿單棱鏡者移動位置， 使棱鏡位于 OB 方向上。6、按 DIST ，進行測量，根據(jù)顯示的 dHD 來指揮持棱鏡者沿 O

11、B 方向移動， 若 dHD 為正，則向 O 點方向移動；反之若 dHD 為負，則向遠處移動，直至 dHD=0 時，立棱鏡點即為 B 點的平面位置。其所顯示的 dZ 值即為立棱鏡點處的填挖 高度，正為挖，負為填。7、按 NEXT 反復(fù) 5 、 6 兩步，放樣下一個點 C 。（五）TOPCON全站儀與電腦的數(shù)據(jù)通訊1、電腦中數(shù)據(jù)文件的上載（ UPLOA）D（ 1）在電腦上用文本編輯軟件（如 Windows 附件的“寫字板”程序），輸 入點的坐標數(shù)據(jù)，格式為“點名 ,Y,X,H ”；保存類型為“文本文檔”。具體見 圖 5 。（2） 用“寫字板”程序打開文本格式坐標數(shù)據(jù)文件，并打開T-COM程序， 將

12、坐標數(shù)據(jù)文件復(fù)制到T-CO M的編輯欄中。（3）用通訊電纜將全站儀的“ SIG ”口與電腦的串口（如 COM1相連， 按 MENU MEMORY MGF DATA TRANSFER 進入數(shù)據(jù)傳輸，先在“ COMM.PARAMETERS訊參數(shù)）中分別設(shè)置 “PROTOCOL議協(xié)）為“ACK/NAK”； “ BAUDRATE” （波特率）9600 CHAR./PARITY” （校檢位）“ 8/NONE ”； “ STOP BITS ”（停止位）“ 1 ”。圖 5 ：編輯上載的數(shù)據(jù)文件（4）點擊按鈕， 出現(xiàn)“ Current data are saved as:030624.pts對話框時，點“ O

13、K ”，出現(xiàn)如下圖 6 的通訊參數(shù)設(shè)置對話框。按全站儀上的 相同配置進行設(shè)置并選擇“ Read text file ”后，點“ GO ”將剛保存的文件 030624.pts 打開，出現(xiàn) Point Details （ 點描述）對話框。圖 6 ：上載的數(shù)據(jù)文件（5）回到全站儀主菜單MENU中的MEMORY MGR DATA TRANSFE LOADDATA COORD DATA 0 用 INPUT為上傳的坐標數(shù)據(jù)文件輸入一個文件名 后，點“ YES ”使全站儀處于等待數(shù)據(jù)狀態(tài) （ Waiting Data ），再在電腦 Point Details 對話框中點“ OK ”0注：可以直接在T-COM

14、軟件編輯欄中按“點名，丫,X,H ”的格式編輯待上載 的坐標數(shù)據(jù)文件02、全站儀中數(shù)據(jù)文件的下載（ DOWNLOA）D同上載一樣，進行電纜連接和通訊參數(shù)的設(shè)置0點擊按鈕， 設(shè)置通訊參數(shù)并選擇“ Write text file ”后，再在全站儀上選擇下載數(shù)據(jù)文件的類型 （ 測量數(shù)據(jù)文件或坐標數(shù)據(jù)文件 ） 。先在電腦上按 “ GO ”，處于等待狀態(tài)， 再在全站儀上按“確定”，即可將全站儀中的數(shù)據(jù)下載至電腦。出現(xiàn)“ Current data are saved as 03062501.gt 6” 及“是否轉(zhuǎn)換” 時對話框時，點擊 “ Cancel ”。點擊按鈕“ ”，將下載的數(shù)據(jù)文件取名后保存。（保

15、存時 下載的測量數(shù)據(jù)文件及坐標數(shù)據(jù)文件均要加上擴展名 gt6 ）。 （六）批量點的坐標放樣1、放樣坐標數(shù)據(jù)文件的編輯及上載?？刹捎靡韵聝煞N方法來實現(xiàn)：（1）數(shù)據(jù)通訊方法。按TOPCON全站儀與電腦的數(shù)據(jù)通訊中“電腦中數(shù)據(jù) 文件的上載（UPLOAD）”的方法將控制點及待放樣點的坐標數(shù)據(jù)文件（如： ZBSJWJ （坐標數(shù)據(jù)文件）上載至全站儀。（2）坐標輸入方法。在全站儀上，按MENU鍵（進入主菜單模式）一MEMORY MGR.（內(nèi)存管理）一P ；（翻頁）一COORDINPUT （坐標輸入）一INPUT （建 立一個文件名，女口： ZBSJWJ （坐標數(shù)據(jù)文件）一ENTER分別在PT#、N、E 、Z

16、 欄輸入第一個點的點名、 X 、Y 、H 輸入下一個點的點名、 X 、Y 、H 。2、實地放樣操作如圖 7 所示，要在控制點 D3 架儀后視 D2 點，來放樣點 K0+040 、 K0+060 、 K0+080 三點。（1）按MENU，進入主菜單模式，選擇LAYOUT （放樣）。（2）在“ SELECT A FILE ”中，用 INPUT 輸入或 LIST 選擇電腦上載的 坐標數(shù)據(jù)文件名（如： ZBSJWJ （坐標數(shù)據(jù)文件） ）。（3）在“ OCC.PTINPUT ”中用 INPUT 輸入或 LIST 選擇測站點的點號 D3 ， 并輸入 INS.HT （儀器高）。（4）在“ BACKSIGHT

17、'中同樣用INPUT輸入或LIST選擇后視點的點號D2 。（ 5）瞄準后視點 D2 ，按“ YES ”。（6）在“ LAYOUT”中同樣用INPUT輸入或LIST 選擇待放樣點號 K0+040， 并輸入棱鏡高，則計算出要儀器旋轉(zhuǎn)的水平角值 HR 及平距 HD 。（ 7）按 ANGLE（ F1 ）。使用水平制動和水平微動螺旋，使顯示的 dHR=，即找到了 D3 至 K0+040 連線方向， 指揮持測桿單棱鏡者移動位置， 使棱 鏡位于 D3 至 K0+040 連線方向上。（ 8）按 DIST ，進行測量，根據(jù)顯示的 dHD 來指揮持棱鏡者沿 D3 至 K0+040 連線方向移動， 若 dH

18、D 為正，則向 D3 點方向移動； 反之若 dHD 為負， 則向遠 處移動， 直至 dHD=0 時，立棱鏡點即為 K0+040 點的平面位置。 其所顯示的 dZ 值即為立棱鏡點處的填挖高度，正為挖，負為填。（9）按 NEXT ，放樣下一點。放樣操作菜單見下圖 8 。圖 8 ：放樣操作菜單 （七）數(shù)據(jù)采集 （ 略 ） （八）面積測量及單位換算 面積測量的按鍵順序是：1、按 MENUP1 J程序（ F1 ）P J（ F4 ）F1積） F2 （測量） F2 （不使用格網(wǎng)因子）或 F1 （使用格網(wǎng)因子）。2、照準 1# 點的棱鏡，按測量（ F1 ），再照準 2# 點的棱鏡，按測量 （ F1 ）, ，當

19、測量了 3 個點以上時，這些點所圍成的面積就顯示在屏幕上。 如“ 100.00 m .sq ”，表示面積是 100.00 平方米。3、按單位（ F3 ）再按 F1 至 F4 ，可選擇所測面積的單位。 其中， m.sq 表示平方米， ha 表示公頃， ft.sq 表示平方英尺， acre 表示畝。 （九）懸高測量（ REM ） *為了得到不能放置棱鏡的目標點高度， 只須將棱鏡架設(shè)于目標點所在鉛垂線 上的任一點， 然后測量出目標點高度 VD 。懸高測量可以采用“輸入棱鏡高” 和 “不輸入棱鏡高”兩種方法。1、輸入棱鏡高（1）按 MENU P1 J F1 （程序）一一F1 （懸高測量）一一F1 （輸

20、入棱鏡高），如： 1.3m 。（ 2）照準棱鏡，按測量（ F1 ），顯示儀器至棱鏡間的平距 HD SET （設(shè) 置）。（ 3）照準高處的目標點，儀器顯示的 VD ，即 目標點的高度。2、不輸入棱鏡高（1）按 MENU P1 J F1 （程序）一一F1 （懸高測量）一一F2 （不輸入棱鏡高 ）。（2）照準棱鏡，按測量（ F1 ），顯示儀器至棱鏡間的平距 HD SET （設(shè) 置）。（ 3）照準地面點 G ，按 SET （設(shè)置）（ 4）照準高處的目標點，儀器顯示的 VD ，即 目標點的高度。 （十）對邊測量（ MLM ） *對邊測量功能，即測量兩個目標棱鏡之間的水平距離（ dHD ）、斜距 （dSD

21、） 、高差 （dVD） 和水平角 （HR） 。也可以調(diào)用坐標數(shù)據(jù)文件進行計算。對 邊測量 MLM 有兩個功能，即：MLM-1 （A-B ，A-C） ：即測量 A-B ，A-C ，A-D ，, 和 MLM-2 （A-B ， B-C）:即測量 A-B, B-C , C-D ,。以 MLM-1 （ A-B ， A-C ）為例，其按鍵順序是：1、按MENU P1 J 程序（F1 ）對邊測量（F2 ）不使 用文件（F2 ） F2 （不使用格網(wǎng)因子）或F1 （使用格網(wǎng)因子）一一MLM-1（ A-B , A-C ）（ F1 ）。2、照準A點的棱鏡，按測量（F1）,顯示儀器至A點的平距HD SET （設(shè)置）3

22、、照準B點的棱鏡，按測量（F1）,顯示A與B點間的平距dHD和高 差 dVD 。4、照準C點的棱鏡，按測量（F1）,顯示A與C點間的平距dHD和高 差dVD ,，按丄，可顯示斜距。（十一）后方交會法（ resection ）（全站儀自由設(shè)站） * 全站儀后方交會法， 即在任意位置安置全站儀， 通過對幾個已知點的觀測， 得到測站點的坐標。其分為距離后方交會（觀測 2 個或更多的已知點）和角度 后方交會（觀測 3 個或更多的已知點）。其按鍵步驟是：1 、按 MENU LAYOUT （放樣）（ F2 ） SKIP （略過） PJ（翻頁）（F4 ） P J（翻頁）（F4 ） NEWPOINT（新點）（

23、F2 ） RESECTION （后方交會法）（F2 ）。2、 按INPUT （ F1），輸入測站點的點號一一 ENT （回車）一一INPUT （F1）, 輸入測站的儀器高 ENT （回車）。3、 按NEZ（坐標）（F3），輸入已知點A的坐標一一INPUT （ F1），輸 入點 A 的棱鏡高。4、照準 A 點，按 F4 （距離后方交會）或 F3 （角度后方交會）。5、重復(fù) 3 、 4 兩步，觀測完所有已知點，按 CALA （計算）（ F4 ）， 顯示標準差，再按 NEZ （坐標）（ F4 ），顯示測站點的坐標。第二章 高等級公路中樁邊樁坐標計算方法、平面坐標系間的坐標轉(zhuǎn)換公式如圖 9 ，設(shè)有平面

24、坐標系 xoy 和 x'o'y' （左手系 x 、 x' 軸正向 順時針旋轉(zhuǎn)90。為y、y'軸正向）；x軸與x'軸間的夾角為9 （ x軸正 向順時針旋轉(zhuǎn)至x'軸正向，9范圍：0 ° 360 °）。設(shè)o'點在xoy坐標系中的坐標為（ xo',yo' ），則任一點 P 在 xoy 坐標系中的坐標（ x,y ）與 其在 x'o'y' 坐標系中的坐標（ x',y' ）的關(guān)系式為：二、公路中樁邊樁統(tǒng)一坐標的計算（一）引言傳統(tǒng)的公路中樁測設(shè)，常以設(shè)計的交點（ JD ）

25、為線路控制，用轉(zhuǎn)點延長 法放樣直線段， 用切線支距法或偏角法放樣曲線段； 邊樁測設(shè)則是根據(jù)橫斷面圖上左、右邊樁距中樁的距離（、）， 在實地沿橫斷面方向進行丈量。隨著高等級公路特別是高速公路建設(shè)的興起， 公路施工精度要求的提高以及全站 儀、 GPS 等先進儀器的出現(xiàn)，這種傳統(tǒng)方法由于存在放樣精度低、自動化程度 低、現(xiàn)場測設(shè)不靈活（出現(xiàn)虛交，處理麻煩）等缺點，已越來越不能滿足現(xiàn)代公 路建設(shè)的需要， 遵照測繪法的有關(guān)規(guī)定，大中型建設(shè)工程項目的坐標系統(tǒng) 應(yīng)與國家坐標系統(tǒng)一致或與國家坐標系統(tǒng)相聯(lián)系， 故公路工程一般用光電導(dǎo)線或GPS測量方法建立線路統(tǒng)一坐標系，根據(jù)控制點坐標和中邊樁坐標，用“極坐標 法”

26、測設(shè)出各中邊樁。如何根據(jù)設(shè)計的線路交點（ JD ）的坐標和曲線元素，計 算出各中邊樁在統(tǒng)一坐標系中的坐標，是本文要探討的問題。（二）中樁坐標計算任何復(fù)雜的公路平面線形都是由直線、緩和曲線、圓曲線幾個基本線形單元組成的。一般情況下在線路拐彎時多采用“完整對稱曲線”，所謂“完整”指 第一緩和曲線和第二緩和曲線的起點 （ZH或HZ ）處的半徑為 ；所謂“對 稱”指第一緩和曲線長 和第二緩和曲線長 相等。但在山區(qū)高速公路和 互通立交匝道線形設(shè)計中， 經(jīng)常會出現(xiàn)“非完整非對稱曲線” 。根據(jù)各個局部坐 標系與線路統(tǒng)一坐標系的相互關(guān)系， 可將各個局部坐標統(tǒng)一起來。 下面分別敘述 其實現(xiàn)過程。1 、直線上點的

27、坐標計算如圖 10 a） b） 所示，設(shè) xoy 為線路統(tǒng)一坐標系， x'-ZH-y' 為緩和曲線 按切線支距法建立的局部坐標系，則 JDi-1 JDi 直線段上任一中樁 P 的坐標 為：式（ 1 ）中（, ）為交點 JDi-1 的設(shè)計坐標；， 分別為 P 點、 JDi-1 點的設(shè)計里程； 為 JD i-1 JD i 坐標方位角，可由 坐標反算而得。曲線起點（ZH或ZY），曲線終點（HZ或YZ）均是直線上點，其坐標可 按式（ 1）來計算。2 、完整曲線上點的坐標計算如圖 10 a ） ，某公路曲線由完整的第一緩和曲線、半徑為 R 的圓曲線、完整的第二緩和曲線組成。（1）第一緩和

28、曲線及圓曲線上點的坐標計算 當 K 點位于第一緩和曲線（ ZHHY ）上，按切線支距法公式有：（ 2 ） 當 K 點位于圓曲線（ HYYH ）上，有 ：其中有：式（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）中， 為切線角； 為 K 點至 ZH i 點 的設(shè)計里程之差，即曲線長； R 、 、 、 p 、 q 為常量，分別表示 圓曲線半徑，第一緩和曲線長、緩和曲線角（ ）、內(nèi)移值（ ）、切線 增值（ ）。再由坐標系變換公式可得：（ 5 ）式（ 5 ）中 f 為符號函數(shù)，右轉(zhuǎn)取“ + ”，左轉(zhuǎn)取“ - ”（見圖 1 b ）圖 10 a ）直線第一緩和曲線圓曲線段點坐標計算（右轉(zhuǎn)） 圖 10 b ）直線第 緩和曲線

29、圓曲線段點坐標計算（左轉(zhuǎn)）（2）第二緩和曲線上點的坐標計算如圖 12 所示，當 M 點位于第二緩和曲線（ YHHZ ）上，有：式（ 6 ）中，為 M 點至 HZ 點的曲線長； R 為圓曲線半徑， 為第二緩和曲線長。再由坐標系變換公式可得：（ 7 ）式（ 7 ）中 f 為符號函數(shù)，線路右轉(zhuǎn)時取“ - ”，左轉(zhuǎn)取“ + ”（3）單圓曲線（ZY YZ）上點的坐標計算、緩和曲線單圓曲線可看作是帶緩和曲線圓曲線的特例，即緩和曲線段長為零。令式）（ 4 ）中內(nèi)移值 p 、切線增長 q 、第一緩和曲線長 角 為零，計算出單圓曲線上各點的局部坐標后， 由式（ 5 ）可得 ZYYZ 上 各點的統(tǒng)一坐標。圖 12

30、 第二緩和曲線段點坐標計算（右轉(zhuǎn)） 圖 13 非完整緩和曲線段 點坐標計算（右轉(zhuǎn)）3 、非完整曲線上點的坐標計算如圖 13 所示，設(shè)非完整緩和曲線起點 Q 的坐標為（ , ），樁號，曲率半徑 ，切線沿前進方向的坐標方位角為 ；其終點 Z 的樁 號 ，曲率半徑 ，則 Z 點至 Q 點曲線長 。若 > ，則該 曲線可看成是曲率半徑由 X到的緩和曲線去掉曲率半徑由 X到后的剩余部分。設(shè) N 點為該曲線上一點， N 點至 Q 點的曲線長為；O 為對應(yīng)完整緩和曲線的起點， Q 點至 O 點的曲線長為 ，則由回旋型緩和曲 線上任一點曲率半徑與曲線長成正比的性質(zhì)，有：得： （ 8 ）設(shè) ，則由緩和曲線

31、的切線角公式及偏角法計算公式知：（ 9 ）（ 10 ）（ 11 ）由圖 13 知：則直線 QO 的坐標方位角為：（ 12 ）13 )O 點切線方向軸的坐標方位角為：（ 14 ）式（ 13 ）（ 14 ）中， f 為符號函數(shù)，線路右轉(zhuǎn)時，取“ - ”；線路左 轉(zhuǎn)時，取“ + ”。故 O 點坐標（ ）為：（ 15 ）將式（ 14）、（ 15）代入坐標平移旋轉(zhuǎn)公式，得任一點 N 的坐標為：16 )式（ 16 ）中，（ ， ）按式（ 2 ）計算，代入時 用（ ） 替代； f 為符號函數(shù)，右轉(zhuǎn)取“ + ”左轉(zhuǎn)取“ - ”。（三）邊樁坐標計算有了中樁坐標（ x,y ）及其至左、右邊樁的距離 d L 、 d

32、 R 后，計算出 中樁至左、右邊樁的坐標方位角 AZ-L 、 AZ-R ，則由式（ 17 ）、（ 18 ）得 左、右邊樁坐標（ , ）、（ , ）（ 17 ）（ 18 ）（ 19 ） AZ-L 、 AZ-R 的計算1 、直線上點 AZ-L 、 AZ-R 的計算 從圖 10 a ） b ）知：2、第一緩和曲線及圓曲線段點 如圖 10 a ） b ）所示，有：20 )式（ 20 ）中，當 K 點位于第一緩和曲線上， 按式（ 9 ）計算；當 K 點位于圓曲線段，按式（ 4 ）計算。 f 為符號函數(shù)，右轉(zhuǎn)取“ + ”，左轉(zhuǎn) 取“ - ”。3、第二緩和曲線段點 AZ-L 、 AZ-R 的計算如圖 12

33、所示，有：（ 21 ）式（ 21 ）中， 按式 計算； f 為符號函數(shù)，右轉(zhuǎn)取“ - ”，左 轉(zhuǎn)取“ + ”。（四）算例如圖 13 設(shè)某高速公路立交匝道 （ 右轉(zhuǎn) ） 的非完整緩和曲線段起點 Q 的樁號 K8+249.527 ，曲率半徑 R Q = 5400m ，切線沿前進方向的坐標方位角， 坐標為（ 91412.164 ， 79684.008 ）；終點 Z 樁號 K8+329.527 ，曲 率半徑 R Z = 1800m 。中樁 K8+309.527 到左、右邊樁的距離 d L = 18.75m ， d R = 26.50m ，試計算 K8+309.527 的中、邊樁坐標。1 、完整緩和曲線

34、起點 O 的計算由公式（ 8 ） （ 15 ）計算得： ， ， ， ， ，2、中樁坐標的計算由式（ 2 ）（ 14 ）（ 16 ）計算得： m ， m ； 軸的坐 標方位角 ； ， 。3、邊樁統(tǒng)一坐標的計算由式（ 9 ）（ 20 ）得： ， ，式（ 20 ）中 Ai-1-i 即 軸的坐標方位角 。再由式（ 17 ）（ 18 ） （五）小結(jié) 通過坐標轉(zhuǎn)換的方法，在傳統(tǒng)測設(shè)的各個局部坐標系與線路統(tǒng)一坐標系間 建立了紐帶， 通過編程能實現(xiàn)各個中樁邊樁坐標的同步計算。 對于復(fù)曲線、 回頭 曲線、喇叭形立交、 水滴形立交等復(fù)雜線形， 可將其分解成直線、 非完整非對稱 緩和曲線、圓曲線形式，再按文中的方法

35、進行計算。用線路統(tǒng)一坐標進行放樣，測設(shè)靈活方便，不必在實地標定交點（ JD ） 位置，這對于交點位于人無法到達的地方（如山峰、深谷、河流、建筑物內(nèi)）， 是十分方便的。應(yīng)用中，以樁號 L 為引數(shù)，建立包括中樁、邊樁、控制點在內(nèi) 的坐標數(shù)據(jù)文件。將坐標數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入全站儀或 GPS 接收機，應(yīng)用坐標放樣功 能，便可實現(xiàn)中、邊樁的同時放樣。 特別是 GPS 的 RTK 技術(shù)出現(xiàn)后，無需點間 通視，大大提高了坐標放樣的工作效率，可基本達到中、邊樁放樣的自動化。第三章 建筑施工點位坐標計算及放樣方法一、平面坐標系間的坐標轉(zhuǎn)換公式如圖 14 ，設(shè)有平面坐標系 xoy 和 x'o'y'

36、 (左手系 x 、 x' 軸正 向順時針旋轉(zhuǎn)90。為y、y'軸正向);x軸與x'軸間的夾角為9 ( x軸 正向順時針旋轉(zhuǎn)至x'軸正向，9范圍：0 ° 360 °)。設(shè)o'點在xoy坐 標系中的坐標為( xo',yo' )，則任一點 P 在 xoy 坐標系中的坐標( x,y ) 與其在 x'o'y' 坐標系中的坐標( x',y' )的關(guān)系式為：在建筑施工中，上面的平面坐標系 xoy 一般多為城市坐標系，平面坐標系 x'o'y' 一般多為建筑施工坐標系 AOB

37、 ；若 xoy 、 x'o'y' 均為左手系，則用 上式進行轉(zhuǎn)換； 但有時建筑施工坐標系 AOB 會出現(xiàn)右手系 x' ( A )軸正 向逆時針旋轉(zhuǎn) 90°為 y' ( B )軸正向。此時，應(yīng)注意上面的計算公式變?yōu)椋憾⒔ㄖ€測設(shè)及角樁定位如圖15 ,選擇100m x 35m的一個開闊場地作為實驗場地， 先在地面上 定出水平距離為 55.868m 的兩點，將其定義為城建局提供的已知導(dǎo)線點 A5 、 A6 ，其中 A5 同時兼作水準點。圖 15 基線測設(shè)及角樁定位圖1、“ T ”形建筑基線的測設(shè)(1) 根據(jù)建筑基線 M、 O、 N、 P 四點的設(shè)

38、計坐標和導(dǎo)線點 A5 、 A6 坐標， 用極坐標法進行測設(shè)，并打上木樁。已知各點在城市坐標系中的坐標如下：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)。，再丈量 MO 、2)測量改正后的 <MON ，要求其與 180 °之差不得超過ON 距離，使其與設(shè)計值之差的相對誤差不得大于 1/10000 。(3)在 O 點用正倒鏡分中法，撥角 90 °，并

39、放樣距離 OP ，在木樁上定 出 P 點的位置。(4)測量vPOM，要求其與90。之差不得超過，再丈量OP距離，與設(shè)計值之差的相對誤差不得大于 1/10000 。2、根據(jù)導(dǎo)線進行建筑物的定位設(shè)圖中 NOP 構(gòu)成的是建筑施工坐標系 AOB ，并設(shè)待建建筑物 F2 在以 O 點原點的建筑施工坐標系 AOB 中的坐標分別為 1# ( 3 ， 2 )、 2# ( 3 ， 17 )、 3# ( 23 ， 17 )、 4# ( 23 ， 2 )，且已知建筑坐標系原點 O 在 城市坐標系中的坐標為 O ( 1996.275 ， 1042.726 )， OA 軸的坐標方位角 為 ， 試計算出 1# 、 2#

40、、 3# 、 4# 點在城市坐標系中的坐標，并在在 A6 測站，后視 A5 ，用極坐標法放樣出 F2 的 1# 、 2# 、 3# 、 4# 四個角 樁。并以 A5 高程( 20.47m )為起算數(shù)據(jù)，用全站儀測出 F2 的 1# 、 2# 、 3# 、 4# 四個角樁的填挖深度。( F2 的地坪高程為 20.50m )。參考答案 ： F2 的 4 個角樁的設(shè)計坐標分別如下：1#( 1994.158,1045.644 )、 2# ( 1979.170,1045.051 )、 3#( 1978.378,1065.035 )、 4# ( 1993.366,1065.629 )檢查 1 2 個角樁的

41、水平角與 90 ° 的差是否小于 ，距離與設(shè)計值之 差的相對誤差不得大于 1/3000 。3、根據(jù)建筑基線進行建筑物的定位 *根據(jù)圖中的待建建筑物 F1 與建筑基線的關(guān)系，利用建筑基線，用直角坐 標法放樣出 F1 的 1# 、 2# 、 3# 、 4# 四個角樁。檢查 12 個角樁的水平 角與 90 °的差是否小于 ，距離與設(shè)計值之差的相對誤差不得大于 1/3000 。三、圓曲線中樁測設(shè)的局部極坐標法如圖 16 所示，用局部極坐標法測設(shè)圓曲線中樁的方法是：( 1)以圓曲線起點 ZY 為原點，切線指向交點 JD 為 x 軸正向，再順時 針旋轉(zhuǎn) 90 °為 y 軸正向

42、，建立切線支距法坐標系。( 2)用切線支距法同樣的方法求出各中樁 P 在該坐標系中的坐標。 ( 注 意 y 坐標的正負符號。 )其中有：( 3)在 ZY 點架儀，輸入測站點坐標( 0 ， 0 )，后視 x 軸正向，輸 入方位角 ，測出一任意點 ZD 在該坐標系中的坐標。( 4)在 ZD 點設(shè)站，后視 ZY 點，根據(jù)各中樁 P 的坐標用全站儀坐標放 樣功能，放樣出各中樁。 若使用經(jīng)緯儀， 則可先用坐標反算公式， 求出 P 點至 ZD 點的距離D及轉(zhuǎn)角S （方位角之差），再進行撥角、量邊。第四章 CASIO FX-4800P 程序一、緩和曲線切線支距法程序1、程序名： HUAN QIE （緩切）2

43、、用途 該程序是“完整對稱帶緩和曲線的圓曲線”的切線支距法詳細測設(shè)坐標計 算程序。3、程序數(shù)學(xué)模型 按切線支距法建立的緩和曲線局部坐標系。即以曲線起點或終點為坐標原 點，切線方向為 X 軸正向，圓心方向為 Y 軸正向。4、程序清單A “ ZH ”： R : S “ LS ”： Lbl 1/L , B /: /Lbl 2/C=Abs（L-A） : D=RS : X=C-CA5 - 40D 2 +CA9 - 3456DA4-CA13 - 599040DA6+CA17 - 17542600。八8 丄Y=CA3 - 6D-CA7 -336DA3+CA11 十 42240。八5£八15-967

44、6800DA7+CA19 - 3530097000。八9 丄 Goto 1/Lbl 3/E=180（Abs（L-A）-S） - R - n +180S - （2 n R） : P=S 2 - 24 - R-SA4 - 2688 - RA3 : Q=S - 2$八3 - 240 - R 2 /X=Rsi nE+Q 丄Y=R-RcosE+P 丄Goto 1/5、程序說明ZH ZH 點樁號（里程） ； R 圓曲線半徑； LS 緩和曲線長； L 待測設(shè)樁的樁號（里程）； B 當待測設(shè)中樁位于緩和曲線段，則輸 入“ 1 ” ，當待測設(shè)中樁位于圓曲線段，則輸入“ 1 ” 以外的數(shù)值。 X 切線支距法的 X

45、 值； Y 切線支距法的 Y 值。二、平面坐標轉(zhuǎn)換程序1、程序名：ZHUAN HUAN （轉(zhuǎn)換）2、用途該程序是“兩平面坐標系間坐標轉(zhuǎn)換”的計算程序。3、程序數(shù)學(xué)模型根據(jù)圖 14 的平面坐標系間坐標轉(zhuǎn)換的平移旋轉(zhuǎn)公式，進行計算，即有公 式：4、程序清單：C “X0': E “Y0': D “ANGLE : F “SIGN /Lbl 0/A , B /F 1 A=A : B=-B X=C+AcosD-BsinD 丄Y=E+BcosD+Asi nD 丄Goto 05 、程序說明:X0 , Y0 施工坐標系（ A-O'-B ）的原點 O' 在統(tǒng)一坐標系（ x-o-y

46、） 中的坐標。ANGLE 為統(tǒng)一坐標系的 x 軸順時針旋轉(zhuǎn)至施工坐標系的 A 軸的角 值。SIGN 為符號函數(shù),若輸入“ 1 ” 時,則表明 x-o-y 為左手系,且 A-O'-B 也為左手系；若輸入“ 1 ”之外值,則表明 x-o-y 為左手系,而 A-O'-B 為右手系。A , B 某點在施工坐標系中的縱、橫坐標。X , Y 該點在相應(yīng)統(tǒng)一坐標系中的縱、橫坐標。 第五章 理論與實操習(xí)題集一、理論習(xí)題說明:請路橋類學(xué)生完成第 1 、 4 題,請建工類學(xué)生完成第 2 、 3 、 4 題。1、在左轉(zhuǎn)的帶緩和 曲線的圓曲線中樁 測設(shè)中, 設(shè)起點 ZH 樁號為K5+219.63 ,其

47、坐標為（ 31574.163,62571.446 ）,其切線方位角為 ,緩 和曲線長為 120m ,圓曲線的半徑為 1000m ,試計算:（1 ）直線上中樁 K5+160 、 K5+180 、 K5+200 的坐標。（2）緩和曲線上中樁 K5+260 、 K5+280 、 K5+300 的坐標。（3）圓曲線上中樁 K5+340 、 K5+360 、 K5+380 的坐標。（4）若將題目的“左轉(zhuǎn)”改為“右轉(zhuǎn)”,試計算直線上中樁K5+180 、緩和曲線上中樁 K5+300 、圓曲線上中樁 K5+340 的坐標。部分參考答案:左轉(zhuǎn)時,有:K5+180 : x=31551.259 , y=62603.

48、787K5+300 :x'=80.36417853 ,y'=0.7209861767,x=31620.020,y=62505.446 。K5+340 :x'=120.3261366 ,y'=2.421637931,x=31641.728,y=62471.850 。2、如圖 16 ,已知單圓曲線的半徑 R= 300m ,交點的里程為 K3+182.76 , 轉(zhuǎn)角 ,試計算出里程為 K3+120 、 K3+130 、 K3+140 三個中樁的切線支 距法坐標。3 、完成此教材 P26-P27 的“ 建筑基線測設(shè)及角樁定位” 中角樁的坐標計 算及實地測設(shè)方法。4、用

49、CASIO fx-4800P 或 CASIO fx-4500PA 編程計算器編制程序,使其 實現(xiàn)以上計算功能。二、實操習(xí)題1 、 輸入棱鏡常 數(shù) PSM 為 -30mm ，氣溫 T 為 35°C ，氣壓 P 為 760mmHg。2 、將傾斜改正的 X 、 Y 均打開。3 、將豎盤讀數(shù) V 的顯示由目前的 “望遠鏡水平時盤左為 90 °” 改為“望 遠鏡水平時盤左為 0 °” (即顯示的 V 直接為豎直角。)4 、將測量模式由目前的“精測( Fine )”改為“粗測( coarse )”， 再改回“精測”。5 、將距離單位由目前的“米”改為“英尺”，再改回“米”。6 、在地面上任取 2 個點，為 A 和 B ，在 B 點架全站儀，