全數字坐標放樣內外業一體化的探索

唐爭氣*

(1.中南大學，湖南長沙 410083; 2.湖南城市學院，湖南益陽 413000)

1 前言

測設建筑物如房屋、道路中邊樁、橋墩的平面位置是施工測量的一項重要任務。測設點位的方法有直角坐標法、極坐標、角度交會法和距離交會法。施工單位基本上是采用極坐標法測設建筑物。極坐標法測設建筑軸線的元素是測站至待測設點位方向的水平距離及其與定向方向的水平夾角，它們需要預先計算出測設元素或繪制測設元素圖表。目前常用的方法是先從CAD設計圖紙上查找放樣點位的坐標或通過CASIO計算器計算出放樣點坐標，然后通過全站儀鍵盤提前或現場手工輸入坐標數據后，再進行現場放樣。顯而易見，由于手工輸入這一環節，不僅影響了放樣的速度，而且容易出錯。尤其像放樣點數量大和集中的放樣時間，這種影響更為嚴重，當使用沒有數字鍵的全站儀時會更慢。

隨著RTK GPS和新型全站儀在工程測量中的廣泛應用，給測繪行業帶來了一個新時代。且現在生產的全站儀均帶有大容量的內存，內置數據采集、坐標放樣、數據通訊等程序，甚至提供了坐標提示放樣、直線偏距放樣等功能。

根據施工的需要預先采集到待測設點位的平面坐標或施工坐標系坐標，并將其編輯成坐標數據文件上傳到全站儀內存中，再利用全站儀的坐標放樣功能，就可以實現任意設站測設任意待測設的點位而無須人工進行任何計算，我們稱這種測設方法為全數字化測設。

本文對全數字坐標放樣內外業一體化進行初步探討。將介紹利用軟件相應功能快速繪制放樣點位示意圖并自動提取坐標值，將此數據文件通過藍牙或數據線傳輸到GPS手簿或全站儀內存文件中，現場利用RTK或全站儀的坐標放樣程序，快速準確地進行放樣并制作內業放樣數據圖表資料的一系列流程以及相關AutoCAD二次開發程序實現。

2 放樣點位示意圖和內業數據準備

2.1 放樣點位示意圖繪制

針對有些單位提供建筑設計總平面圖可利用CAD或CASS軟件打開建筑設計總平面圖，由于電子文件中的建筑物的繪制單位一般為毫米，先將設計圖整體縮小0.001倍，使繪制單位變成米。利用Auto-CAD的縮放、圖層控制、平移、旋轉等操作，或CASS成圖軟件的功能對這些平面圖進行修改和編輯，使設計圖上已標注的測量坐標值與查詢的測量坐標值一致;

如果要放樣的點位坐標標注沒有或需增加一些特征點，則可利用AutoCAD二次開發或數字測圖軟件相應功能，對要放樣的建筑物或其他線狀道路或管道工程，快速對放樣點位進行坐標標注和點號標注，從而繪制放樣點位示意圖(見圖1)，保留此文件用于放樣數據文件的提取并出圖，以便用于實際外業放樣現場檢查核對使用。

2.2 放樣坐標數據的提取

利用AutoCAD二次開發批量提取或利用CASS軟件中指定點生成數據文件功能，將各設計點坐標準確提取，生成可由全站儀或RTK GPS手簿軟件識別，并方便傳輸或導入的格式的坐標數據文件。將此數據文件與測區控制點坐標數據一并組成相應格式的坐標數據文件。

2.3 放樣坐標數據的上載

通過相應的數據傳輸或藍牙傳輸，將相應格式的坐標數據文件傳輸到GPS手簿或全站儀內存文件，以便現場放樣過程中逐個或自動逐一調用。

3 外業坐標放樣

3.1 全站儀測站定向或RTK GPS校正

如果使用全站儀放樣，則在控制點上架設全站儀，對中整平后，運行全站儀坐標測量程序按照點名調出相應文件中控制點坐標數據進行測站定向，全站儀操作流程如下(不放樣高程時，不必輸入儀器高和棱鏡高，直接回車即可):

測站設置:測站坐標，調取測站控制點，輸入儀高。

后視定向:后視，調取后視控制點，輸入棱鏡高，精確瞄準后視點后確定。

定向(或后視)檢查:測量其他控制點(或后視點)，檢查測量坐標值是否一致。

如果使用RTK GPS放樣，則先后在兩個以上的已知控制點上，采集坐標。然后利用軟件提示，利用剛才測量的GPS坐標和已知的當地點坐標，計算校正參數，并替換當前坐標系。

在其中一個控制點或其他控制點上實地測量，檢核坐標是否正確一致。

3.2 坐標放樣

現場放樣時根據放樣點位示意圖直接逐點調出或自動遞增調用點名進行放樣，從而真正實現了坐標放樣的內外一體化。

按照施工的需要和便利放樣各個設計點，進入全站儀或RTK GPS放樣程序后查找設計點點名，并按儀器或手簿提示實地放樣。放樣后，實地采集已放樣點的坐標并將原放樣示意圖的編號+SC作為該點的編碼，以便內業制作放樣數據表。

4 內業處理

4.1 放樣成果圖繪制

內業處理主要是檢查外業放樣的成果，繪制放樣點位圖和放樣數據表。外業放樣結束后，將全站儀文件或RTK GPS手簿中坐標數據通訊到計算機，利用CASS軟件或AutoCAD二次開發展點程序，展繪通訊后的數據文件，將展繪點位顏色設置成不同于原放樣示意圖紙中的點位顏色，并按要求繪制待放樣點的限制誤差輔助圓，用于檢查各個放樣點位的正確性。這種檢查主要是針對點位重合性和精度的圖上檢查，不僅方便快捷，而且放樣效果一目了然。

4.2 放樣數據表制作

同時將數據導入到Excel電子表格中，按要求制作放樣數據表模版，以記錄放樣點的序號(樁號)，實際放樣點的三維坐標。利用VLOOKUP等函數和實際放樣點的編碼自動匹配相應點的設計坐標和自動計算出實際放樣點的三維坐標、偏差以及放樣時間、放樣方法和相關測量、復核責任人等信息。

5 應用實例與程序實現

以某安置區為例介紹這種一體化數字化坐標放樣:

益陽陽光安置地是一個大型安置區，涉及3個村的拆遷安置戶的安置。在首期的工程中，施工放樣的安置房有38幢，放樣點位多達160個，由于安置任務緊，早上接到任務，要求上午集中完成放樣，任務相當緊迫。

首先，筆者在現場根據設計提供的平面規劃總圖(沒有標注放樣點坐標)，利用AutoCAD Lisp二次開發出放樣示意圖標注處理程序(限于篇幅，所有代碼省略)，一分鐘內快速完成放樣示意圖的繪制(見圖1)。由于平面規劃總圖上繪制了每一棟平面圖以及每一棟的開間，編寫的程序提取到每一棟平面圖的多義線的角點坐標。示意圖上標明了所有安置房角點的點(序)號和坐標，為了方便部分非專業人士的識圖理解，還標明了N，E方向坐標。

圖1 放樣示意圖

同樣，利用AutoCAD Lisp二次開發批量提取上述指定各設計點坐標生成數據文件。坐標數據文件內容如下:

序號，編碼， X(N)，Y(E)，H (此行為格式說明，不是文件內容)

1、2、3為設計點序號，它與示意圖上標明的完全一致。

用藍牙傳輸將坐標數據文件和控制點數據文件傳至華測RTK GPS手簿中。

按照施工的需要放樣各個設計點，進入RTK GPS放樣程序后查找設計點點名，參考放樣示意圖并依次按提示進行實地放樣。放樣后，實地采集已放樣點的坐標并輸入原放樣示意圖的編號+SC作為該點的編碼。

圖2 放樣成果圖

圖3 放樣成果數據表

筆者帶領一位熟悉RTK的學生，按時完成放樣。由于利用了自編的放樣成果圖展點繪誤差輔助圓程序和Excel放樣成果數據表模版，一分鐘內快速完成了放樣成果圖和放樣成果數據表，如圖2和圖3所示。

6 結語

在施工現場，帶有序號和坐標標注的放樣示意圖有很好的參考作用。同時已經放樣的點位會經常由于各種原因被破壞，所以需要及時為恢復點位進行再次放樣，尤其是道路的中線、邊線的施工放樣，從道路的開工到竣工需要進行多次重復放樣。由于此法的坐標數據是以電子文件形式進行了備份，所以可以重復使用，不必多次重復手工輸入，提高了工作效率。

通過實踐證明，當放樣點數較多或放樣相對集中時，利用此方法進行坐標放樣，不僅減少了人為因素的影響，自動化程度高，放樣點位準確無誤，內業成果資料規范，而且大大減輕了測量人員的內外業勞動強度，提高了測量作業效率和作業精度。該一體化處理程序和圖表模版在多項工程實例中已成功運用并得以檢驗證實高效、方便。從真正意義上實現了全數字內外業一體化坐標放樣。

［1］覃輝.全數字化測設建筑物的新方法［J］.勘察科學技術，2005(5):48～52

［2］夏廣嶺.全站儀坐標放樣內外業一體化的探索［J］.北京工業職業技術學院學報，2007，(4):49～51

［3］任永超.Excel辦公軟件在測量平差計算中的應用［J］.四川水利，2002(1)

［4］張福利，劉榮強.利用AutoCAD VBA開發規劃放樣內外業一體化系統［J］.中國科技信息，2008(18)

［5］顧有兵.全野外數字化放樣系統模式的探討［J］.現代測繪，2010(3):40～42

［6］穆景遠，曹理想.利用VBA開發全野外數字化放樣系統的探討［J］.江淮水利科技，2007(02)