任務(wù)3 已知點(diǎn)的坐標(biāo)放樣

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1. 掌握已知點(diǎn)的坐標(biāo)放樣方法與步驟；

2. 使用全站儀運(yùn)用已知點(diǎn)坐標(biāo)放樣的方法進(jìn)行點(diǎn)的坐標(biāo)放樣。

任務(wù)描述

通過(guò)多媒體資源、教師講解和實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操，使學(xué)生能夠進(jìn)行已知點(diǎn)的坐標(biāo)的放樣。

學(xué)習(xí)引導(dǎo)

本學(xué)習(xí)任務(wù)沿著以下路線進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.1　任務(wù)支撐知識(shí)

測(cè)設(shè)點(diǎn)的平面位置常用的方法有極坐標(biāo)法、直角坐標(biāo)法、全站儀法和角度交會(huì)法。放樣時(shí)，應(yīng)根據(jù)控制網(wǎng)的形式、控制點(diǎn)的分布情況、地形條件以及放樣精度，合理選用適當(dāng)?shù)臏y(cè)設(shè)方法。

（1）極坐標(biāo)法　極坐標(biāo)法是指在建立的極坐標(biāo)系中，通過(guò)待測(cè)點(diǎn)的極徑和極角，也就是根據(jù)水平角和水平距離測(cè)設(shè)點(diǎn)的平面位置的方法。此方法適用于經(jīng)緯儀配合測(cè)距儀或全站儀測(cè)設(shè)。

在施工現(xiàn)場(chǎng)通常是以導(dǎo)線邊、施工基線或建筑物的主軸線為極軸，以某一個(gè)已在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定出來(lái)的點(diǎn)為極點(diǎn)。放樣時(shí)先根據(jù)待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)和已知點(diǎn)的坐標(biāo)，反算待測(cè)點(diǎn)到極點(diǎn)的水平距離D（極徑）和極點(diǎn)到待測(cè)點(diǎn)方向的坐標(biāo)方位角，再根據(jù)方位角算出水平角β（極角），然后由D和β進(jìn)行點(diǎn)的放樣，在這里D和β稱為放樣數(shù)據(jù)。

如圖2-7所示，A、B為地面上已有的控制點(diǎn)，其坐標(biāo)分別為（x_A，y_A）和（x_B，y_B），欲測(cè)設(shè)P點(diǎn)，其設(shè)計(jì)坐標(biāo)為（x_P，y_P）。則：

其中：

測(cè)設(shè)時(shí)，在A點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，瞄準(zhǔn)B點(diǎn)，先測(cè)設(shè)出β角，得AP方向線。在此方向線上測(cè)設(shè)水平距離D_AP，即得到P點(diǎn)。

（2）直角坐標(biāo)法　直角坐標(biāo)法是根據(jù)直角坐標(biāo)原理測(cè)設(shè)地面點(diǎn)的平面位置。當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)已建立互相垂直的基線或方格網(wǎng)時(shí)，可采用此法。

如圖2-8所示，OA、OB為兩條互相垂直的基線，待測(cè)的軸線與基線平行。這時(shí)可根據(jù)設(shè)計(jì)圖上給出的M點(diǎn)和Q點(diǎn)的坐標(biāo)，用直角坐標(biāo)法將構(gòu)造物的四個(gè)角點(diǎn)測(cè)設(shè)于實(shí)地。

首先在O點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，由O點(diǎn)起沿視線方向測(cè)設(shè)距離15m定出m點(diǎn)，由m點(diǎn)繼續(xù)向前測(cè)設(shè)距離35m定出n點(diǎn)；然后在m點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，瞄準(zhǔn)A點(diǎn)向左測(cè)設(shè)90°角，沿此方向從m點(diǎn)起測(cè)設(shè)距離25m定出M點(diǎn)，再向前測(cè)設(shè)距離20m定出P點(diǎn)。將經(jīng)緯儀安置于n點(diǎn)同法測(cè)設(shè)出N點(diǎn)和Q點(diǎn)。最后應(yīng)檢查構(gòu)造物的四角是否等于90°，各邊長(zhǎng)度是否等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，誤差在允許范圍內(nèi)即可。

上述方法計(jì)算簡(jiǎn)單、施測(cè)方便，測(cè)設(shè)點(diǎn)位的精度較高，應(yīng)用較為廣泛。

（3）全站儀法　由于全站儀能適應(yīng)各類地形情況，而且精度高、操作簡(jiǎn)便，在生產(chǎn)實(shí)踐中已被廣泛采用。采用全站儀測(cè)設(shè)時(shí)，將全站儀置于測(cè)設(shè)模式，向全站儀輸入測(cè)設(shè)站點(diǎn)坐標(biāo)、后視點(diǎn)坐標(biāo)（或方位角），再輸入待測(cè)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)。準(zhǔn)備工作完成后，用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)棱鏡，按相應(yīng)的功能鍵，即可立即顯示當(dāng)前棱鏡位置與待測(cè)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)差。根據(jù)坐標(biāo)差值，移動(dòng)棱鏡的位置，直至坐標(biāo)差為零，這時(shí)所對(duì)應(yīng)的位置就是待測(cè)設(shè)點(diǎn)的位置。

3.2　任務(wù)技能訓(xùn)練

3.2.1　目的

能夠進(jìn)行點(diǎn)的坐標(biāo)放樣。

3.2.2　儀器與工具

（1）每小組到儀器室借領(lǐng)：全站儀1臺(tái)，三腳架2個(gè)，棱鏡1個(gè)，花桿1個(gè)，記錄板1塊。

（2）自備：鉛筆、計(jì)算器、計(jì)算用紙、小刀等。

3.2.3　內(nèi)容與要求

（1）能夠熟練運(yùn)用點(diǎn)的坐標(biāo)放樣的相關(guān)知識(shí)。

（2）能夠使用全站儀進(jìn)行點(diǎn)的坐標(biāo)放樣操作。

（3）配合《公路工程施工測(cè)量實(shí)訓(xùn)手冊(cè)》實(shí)訓(xùn)任務(wù)4、5進(jìn)行技能訓(xùn)練。

3.2.4　參考資料

《道路工程測(cè)量》《公路工程施工測(cè)量》和《公路工程施工測(cè)量實(shí)訓(xùn)手冊(cè)》。

3.2.5　實(shí)訓(xùn)步驟

（1）對(duì)中整平全站儀，進(jìn)行測(cè)站定向工作

① 輸入測(cè)站點(diǎn)點(diǎn)號(hào)A，在全站儀中輸入已知點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，確認(rèn)后量取和輸入儀器高。

② 詢問(wèn)和輸入后視點(diǎn)點(diǎn)號(hào)B，全站儀自動(dòng)提取對(duì)應(yīng)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，詢問(wèn)和輸入后視點(diǎn)棱鏡高，最后回報(bào)確認(rèn)后視點(diǎn)點(diǎn)號(hào)及棱鏡高。

③ 望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)棱鏡，然后按測(cè)量鍵并確認(rèn)，完成測(cè)站后視定向工作。

（2）開始放樣工作

① 輸入放樣點(diǎn)點(diǎn)號(hào)，輸入放樣點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，并顯示放樣點(diǎn)與測(cè)站點(diǎn)的方向和距離。

② 將水平度盤旋轉(zhuǎn)到放樣點(diǎn)方向，并鎖定水平度盤，使用望遠(yuǎn)鏡粗瞄，指導(dǎo)司尺員到達(dá)預(yù)定放樣點(diǎn)方向上，通知司尺員面對(duì)儀器方向向左/向右移動(dòng)棱鏡桿。

③ 指導(dǎo)司尺員調(diào)整棱鏡，使棱鏡在望遠(yuǎn)鏡視線以內(nèi)，最終到達(dá)全戰(zhàn)儀望遠(yuǎn)鏡十字絲附近，然后測(cè)量距離，全戰(zhàn)儀顯示當(dāng)前棱鏡位置的前后偏距，并通知司尺員相對(duì)儀器延長(zhǎng)/縮短的距離。

④ 接近放樣點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)位置處時(shí)，望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)棱鏡桿根部，指導(dǎo)司尺員調(diào)整方向，使得棱鏡桿根部位于望遠(yuǎn)鏡豎絲方向上，然后撥動(dòng)豎直方向瞄準(zhǔn)棱鏡，再次測(cè)量距離，再次通知司尺員相對(duì)儀器延長(zhǎng)/縮短的距離，直至最終放樣點(diǎn)的方向和距離的偏距都滿足放樣精度要求（在以上放樣過(guò)程中，水平度盤始終鎖定在放樣點(diǎn)的方向上，測(cè)量員須指導(dǎo)司尺員來(lái)調(diào)整棱鏡位置到達(dá)指定的方向）。

⑤ 確認(rèn)并通知司尺員釘樁，在樁位處再次立好棱鏡后，詢問(wèn)棱鏡高，測(cè)站修改棱鏡高后，進(jìn)行測(cè)量并記錄實(shí)際放樣點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。

3.2.6　實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)

根據(jù)放樣數(shù)據(jù)，在實(shí)地中放樣長(zhǎng)方形具體位置，采用點(diǎn)坐標(biāo)放樣的基本方法。

如圖2-9所示長(zhǎng)方形，后視點(diǎn)坐標(biāo)為（30，10），A點(diǎn)坐標(biāo)（30，30），B點(diǎn)坐標(biāo)（30，60），C點(diǎn)坐標(biāo)（65，60），D點(diǎn)坐標(biāo)（65，30）。根據(jù)上述點(diǎn)坐標(biāo)在實(shí)地中放樣出長(zhǎng)方形的位置。填寫表2-6。

根據(jù)上述計(jì)算的放樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行長(zhǎng)方形點(diǎn)坐標(biāo)的放樣，并寫出放樣步驟。

3.3　學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)反饋

學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)反饋表見表2-7。