全站仪平面偏心测量原理及其应用

全站仪平面偏心测量原理及其应用 全站仪平面偏心测量原理及其应用 第28卷笫11期 2(D9年11月 煤炭技术 CoalTeehnoloav Vo1.28No.11 Nov.2O()9 全站仪平面偏心测量原理及其应用 王飞驰,郑黄海,盛伟 (1.平顶山煤业集团建筑安装 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 有限责任公司第六工程处,河南平顶山467000; 2.中交第二航务局第四工程分公司,安徽芜湖420001) 摘要:全站仪以其良好的工作性能,简捷的操作过程,较高的观测精度而被广泛的应用于工程实际中.文中通过 对全站仪平面偏心测量数学模型的研究,编制了全站仪平面偏心测量程序,并通过实测数据对程序功能进行了检 验,对结果精度进行了估算.其目的是使用者对全站仪的平面偏心测量功能有更加深入的了解,以便正确使用该 功能,使全站仪将更广泛的应用于工程施工测量之中. 关键词:全站仪;平面偏心测量;数学模型 中图分类号:P61文献标识码:A文章编号:1008—8725(20(19)l1—0179—03 Total—.stationPlaneEccentricityMeasurementTheoryandApplication WANGFei—chi,ZHENGHuang—hai,SHENGWe (1.Pingdin~hanCoalMiningConsttuctionandInstallationEngqneeringCo.,Ltd.VIAgency ,Pingdingshan467000,Ctfina;2.ClufinaCom— mtmications2NDNavigationalBureau4RDEngineeringCo.,Ltd.,WIu420001,ChinaJ Abstract:TotalStationwithitsexcellentperfmrnanee,simpleoperation,highaccuracyhasbe enobserved widelyusedinengineeringpractice.Basedon山 etotalstationmeasurementplaneeccentricmathematiealmod. elstudies,thepreparationofatotalstationsurveyingeccentricplanarprocessandprocedurest hroughthemea— sureddatafunctiononthetestresultscarriedouttoestimateaccuracy.Theaimisauserplanetot hetotalsta. tionmeasurementfunctionsofeccent6citymorein, depthunderstandingofthefighttousethisfeature,SOthat totalstationwillbemorewidelyusedinmeasurementofconstructionworks. Key word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 s:total— station;planeeccentricitymeasurement;mathematiealmodelapplication 0前言 全站仪平面偏心测量,主要是针对在测量过程中,待测 点由于其他原因不能放置棱镜,无法直接测量其点位坐标或 不需放置棱镜而又需测量其坐标的一种功能.该功能原理 是首先在该模式下,在待测点所在的同一平面内不在同一直 (a)亚温淬火t低温回火(b)超高温淬火十低温回火 (c)常温淬火+低温回火(d)调质处理 图2载荷400N.转速200r/rain,滑动距离 200Ill的摩擦型貌 线上棱镜能到达的地方,选择3个点,分别放置棱镜,仪器照 准棱镜后,分别进行观测, 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ,此时仪器会自动记录,处理 所需要的数据.然后,将望远镜视线分别照准需要的,在该 平面上棱镜不能到达的待测点位上.仪器会自动计算和显 示出该点的三维坐标及该点到测站的斜距. 对于全站仪平面偏心测量功能的理解,通过编程来进行 5结论 通过深入研究各种热处理工艺对30CrMnSi钢的摩擦磨 损性能的影响,利用金相显微镜 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 不同热处理后的显微组 织,可以得到常温淬火+低温回火硬度最高,耐磨性最好;调 质处理硬度最低,耐磨性最差.30CrMnSiA钢经过相同的淬 火工艺,在裁荷和滑动距离也相同时,随着滑动速度的增大, 其磨损量均增加;在转动速度和载荷相同条件下,随滑动距 离变化,磨损量成比例增加;在转动速度和滑动距离相同条 件下,常温淬火,超高温淬火和调质处理随若载荷的增大,磨 损量均减小,只有经过亚温淬火处理的试样磨损随着载荷的 增大而增大. 参考文献: [1]陈洪玉.硼和稀土在30CrMnSi钢f作用[J].金属热处理, 2001,(12):56,58. [2]张永宏,志荣.30CrMnSi钢过热绑织超细化工艺对比研究 [J].热加工工艺,2002,(4):64—66. [3]魏华凯,姜伟,韩莉.30CrMtlSi的激光表面淬火[J].热加工工 艺,2008,(4):45—47. [4]王东宁,邢玉荣,王淑花.热处理工艺对30CrMnSi乱=j拉仲竹能的 影响[J].热加工工艺,2008,(6):32—25. (责任编辑吕瑶) 收稿日期:2009—04—30;修订日期:2009一[玎一15 作者简介:王飞驰(1964一),男,江苏徐州人,工程师,研究方向:工程施工,工程管理 等,E—mail:lyb2003218@163.colon. ? l8O?煤炭技术第28卷 讨论,程序设计思路为:首先需要在同,平面内不在同一直 线上棱镜能到达的地方,选择3个点,分别放置棱镜,观测3 个点与后视已知边的水平夹角,竖直角,与测站点的斜距,然 后将望远镜视线照准需要的,在该平面上不能放置棱镜的待 测点上,测量待测点与后视已知边的水平夹角和竖直角(见 图1).最后将测站点坐标,后视点坐标,仪器高和以上采集 的各个数据输入到设计出的程序中,点击"计算"按钮,这样 就得到了我们所需点的三维坐标和该点到测站的斜距. 本文将通过对全站仪平面偏心测量数学模型的研究,编 制全站仪平面偏心测量程序,并通过实测数据对程序功能 验证及结果数据精度估算,讨论了该功能在实际工程中的应 用,使得全站仪将更广泛的应用于工程施工测量之中. 1全站仪平面偏心测量程序设计 1.1平面偏心测量原理 如陶l,仪器在平面n,内任意选择3个不在同一直线 上的点P,P2,P3,分别放置棱镜进行观测,将分别测出的 水平角a,坚直角及斜距,暂时存储在内存中,然后,视 线直接照准该平面内的待测点P,仪器便会自动计算并显 示其坐标值及相应的距离值.这项功能即能达到局部的免 棱镜技术. 图1平面偏心测量原理 O,E为地面已知点,P,f'2,P3为竖直面山人征选不在一条直线上 的点,为待测点. 1.2平面偏心测量数学模型 1.2.1假定空间三维直角坐标系统的建立 如图2,轴方向为全站仪水平度盘零方向(真北方向), 0为零方向与全站仪横轴交点,OZ方向为铅垂线方向,XOY 平面为过0点的水平面,P为空间一点,P为P点在XOY平 面内的垂足.则OP与OX轴的夹角a即为全站仪瞄准P时 的水平度盘读数,OP与OP的夹角即为全站仪瞄准P时 的竖直角,()尸长,即为全站仪瞄准P时的测距值(斜距). 则有:OP=c?所以P点在假定空问三维直角坐标系统 中的三维坐标为: rX=Lcos3cos~ {Y:=Lcos/3sina(1) Z=Lsinri Z 图2假定空间三维直角坐标系统 XO}.假定空间三维直如坐标系P.观测点.P在XOY而内 的投影 1.22P,Pz,P3在假定空间三维直角坐标系统中的坐标 根据观测值(水平腰盘渎数.,竖直角,斜距,J),利用 式(1)可求出P,P,P,的三维坐标(,Yl,Z),(,, Z:),(局,,). 1.2.3P.,P2,P3三点共面的平面的解析方程式 由于.P.,P2,三点在平面内,根据P,,P,Ps的三 维坐标(x.,y.,Z),(Xz,,Z),(X3,y3,Z3)可求出平面 的平面方程.写成一般式: AX+BY+CZ+D=O(2) 其中 A=(一Y1)(一Z.)一(一Z-)(—) B=(z2一Z.)(一X1)一(一X.)(Z3一Z.) C=(.一X.)(—Y1)一(y2一l,.)(一X.) D=一(AXl+bY1+CZ1) 具体计算求解过程这里就不作详细说明. 1.2.4,o4在假定空间三维直角坐标系统中的坐标 当全站仪瞄准时,其水平度盘读数为.,竖直角为 ,因无法放置棱镜,故无法测出其斜距,那么就假设其 斜距为L,将a,,L4代人式(1)中,解得P在假定空间三 维直角坐标系统中的坐标: r墨=厶cosc0sa {=Lcossina4(3)【 : 厶.i 由于尸J也是平面内的点,所以将式(3)代人到式(2) 中,解得斜距的值,再将代人式(3)中,即得到在假 定空闯三维直角坐标系统中的坐标(,y4,z). 1.2.5P,,P在测量真空间三维直角坐标系统中的 坐标 在实际测水平角时,普通全站仪是不可能做到以真北方 向定向的,所以在以上所说的假定空间三维直角坐标系统 中,水平角n是不能直接测量出来的,可以用一个已知点作 为狈4站,另一个已知点作为后视点进行定向,如图1所示,以 0点作为测站,以点作为后视点进行定向.如图3所示, X'O为测量坐标系中的高斯平面直角坐标系,XOY为上述 假定坐标系中的平行于高斯平面的平面直角坐标系.a= a.+a,其中CtOE可以通过0,E在高斯平面中的反坐标算 出来,而a可以直接通过仪器测量出来.这样我们就解决了 水平角的确定 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 .也就是说我们可以运用上面所讲的数 学模型计算Jp在XOY坐标系中的坐标(,),由于测站0 点在0坐标系中的坐标为(.,.),所以P点在X'O y,坐标系中的坐标为: 1Xrp=XP+Xf. I:+. 对于P点在测量坐标系中高程就很简单了,由于假定坐 标系中的OZ轴即是铅垂方向,所以P点的高程:?=Zp +Hn. 图3测量与假定坐标系的关系图 1.3平面偏心测量程序设计 通过对全站仪平面偏心测量的原理与数学模型的分析, 以VB6.0为开发平台进行相应的程序设计.程序设计流程 第ll期王飞驰,等:全站仪平面偏心测量原理及其应用?181? 图见图4,源代码略.根据输入要素和功能计算的需要,界面 设计见图5示. 程运行 上 输入数捌 土 |I钉 I 示 图4程序设计流程图 图5操作界面示意图 1.4程序使用说明 首先外业数据采集,同一平面内的任意不在一条直线上 的3个点与定向边的水平夹角,这3个点的竖直角,这3个点 到测站点的斜距,仪器高,平面内待定点的竖直角及与定向 边的水平夹角. 双击运行该程序,按照界面的提示依次输入各个外业采 集的数据要素,注意的是,输入角度时,应以小数形式输入, 例如45.4545,应输入成45.4545. 输入完以后,直接点击"计算"按钮,这样就在下方的文 本框中直接得到待定的三维坐标以及待定点与测站点的斜 距. 如果数据输入错误或者重新填人新的数据,直接点击 "清空"按钮,这样所有文本框中的数据被清空,方便填入新 的数据,进行下一计算. 1.5精度估算 对同一待测点运用两次不同的方法进行采集,分别获得 两组坐标值,然后计算坐标的较差??,,这里若不计全 站仪直接测量的点位误差,那么全站仪直接测量的点位坐标 设为理论值,而将平面偏心测量得到的坐标作为观测值,较 差?认为是真误差,估算的偏心测量中误差,是相对 于全站仪直接测量的. 厂r1 由于,=?,,/其中A=厶理沱一厶观测 所以平面位置中误差估值: 而:,,厂蕊:,,/:: 高程中误差估值::?? 式中%——方向中误差估值; 帆——Y方向中误差估值; n——观测数据的组数; —— 真误差. 选择10个点,用直接观测和平面偏心测量分别获得两 组数据,其坐标差值见表1,将表中数据代人式(4),(5),得到 点的平面位置中误差和高程中误差估值,mh分别为: 表1观测坐标差值表 点号Ltx/rma,mmz~/tma点号,Sx/mm,mzSh/mm l3206630 241O7l00 3一l—lO8530 431O944—1 5320l04l0 ::+3.7一;:+0_3 由估算结果可以看出,平面偏心测量得到的点位坐标相 对于全站仪直接测量的坐标来说其平面精度为?3.7mlTl,高 程精度为?O.3mm. 2结束语 平面偏心测量得到的点位坐标相对于全站仪直接测量 的坐标来说其平面精度为?3.7inl/1,高程精度为?0.3mln, 对于数字化测图;精度要求不高的大面积墙体工程施工放 样;大面积的墙体工程施工中墙体表面平整度的检查,验收 等,全站仪平面偏心测量都有其实际应用的优势,原因在于 其不需要在大量的待测点上或大面积的墙体表面测点上放 置棱镜.而对于一些受条件限制,被检查部位本身不便或不 可能放置棱镜但又必需对大量的点进行检查的工程,平面偏 心测量功能的作用尤其显得突出. 平面偏心测量的主要误差来源取决于平面的平整度,在 实际应用中,对事先获取同一竖直平面内不在同一条直线上 3个点的基础数据时,点的位置选择非常重要,必须保证在同 一 竖直面内,且不在同一直线上. 就实际应用而言,这样的精度基本能够满足一般工程施 工测量检查,工程放样以及数字化测图等工程的精度的要 求. 本文将通过对全站仪平面偏心测量数学模型的研究,编 制了全站仪平面偏心测量程序,并通过实测数据对程序功 能验证及结果数据精度估算,讨论了该功能在实际工程中的 应用,使读者更深入地了解全站仪的平面偏心测量功能,使 全站仪将更广泛的应用于工程施工测量之中. 由于作者水平等原因,文中会有不足甚至错误之处,望 读者给予指正. 参考文献: [1]武汉大学测绘学院,测量平差学科组.测误差理论量与平差基 础[M].武汉:武汉大学出版,2003. 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