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1、(10)申请公布号 CN 101995245 A(43)申请公布日 2011.03.30CN101995245A*CN101995245A*(21)申请号 201010519741.2(22)申请日 2010.10.26G01C 15/00(2006.01)G01C 15/02(2006.01)(71)申请人浙江省大成建设集团有限公司地址 310012 浙江省杭州市文三路20号建工大厦18楼(72)发明人王学平 梁新福(74)专利代理机构杭州浙科专利事务所 33213代理人吴秉中(54) 发明名称高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺(57) 摘要本发明涉及一种建筑体中心坐标测量工艺，。
2、具体为一种高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺。其特征在于包括以下工艺流程：控制点加密加密点测量测量准备计算公式推导公式验证及编程定位测量资料整理。上述高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，利用无棱镜全站仪其无棱镜的测量功能，结合数学几何知识，通过测量建筑体相邻两个面上任意3个点的坐标，推导中心坐标公式，在AutoCAD上用图形解析法对公式进行验证，正确后，用计算器或专业软件编程并代入数据进行复核，确认无误后使用，计算得到建筑体中心坐标，解决了常规测量方法立棱镜的难题，具有精度高、速度快、工效高、安全性好、节约资源等特点。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识。
3、产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 4 页CN 101995250 A 1/2页21.高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于包括以下工艺流程：控制点加密加密点测量测量准备计算公式推导公式验证及编程定位测量资料整理。2.根据权利要求1所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的控制点加密具体为：根据业主、总承包或其他相关单位提供的首级测量控制点，结合建筑体的位置和实际地形，进行控制点加密，每200-400m设置一个加密点，控制点离建筑体中心位置的距离控制在50-100m，并保证控制点间前后通视条件良好。3.根据权利要求。
4、1所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的加密点测量具体为：测量观测时，每个测站的各项测量指标均依据工程测量规范一级导线测量要求，二测回测角，正、反站量边，对测量成果进行复核，并报监理、业主主管部门审批。4.根据权利要求1所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的测量准备具体为：认真阅读图纸，熟悉建筑体所在位置情况，将已知的加密控制点坐标输入全站仪，准备好全站仪、脚架、对讲机和其他野外定位测量工具。5.根据权利要求1所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的计算公式推导具体为：研究设计图纸，结合数学解析几何知。
5、识，根据正多边形柱体形状推导出坐标计算公式；正多边形柱体其任何正截面是正多边形，柱体上任意点都可以投影到标准正多边形上，由于正多边形的边长设计图纸已标明，利用已知边长和柱体表面3个点坐标之间的几何关系，推算出柱体中心坐标；任意选择三个点，且位于相邻两个柱面上，一个柱面上二个点，另一面上一个点，且不在一条铅垂线上，不位于柱体的圆角处，按顺时针方向对三点坐标进行测量，点与点的距离均匀、间距适中；设柱体相邻二个面上三点坐标分别为：A（X1，Y1）、B（X2，Y2）、C（X3，Y3），正多边形相邻二个边的长为2a，宽为2b，根据平面几何原理和高等数学知识，先利用解直线方程求出两边的交点坐标，再利用方位。
6、角，用测量导线计算方法算出中心点坐标，其中心点坐标表达式为：式中: R= arctg(Y2-Y1)(X2-X1)，即A到B点直线的方位角，N=(Y2-Y1)(X2-X1)，M=tg(R-2P1800)，其中：（1）若是长方形柱，长边为2a，短边为2b，当A、B两点落在长边上时，P= arctg (ba)，当A、B两点落在短边上时，P= arctg (ab)；（2）若是正四边形柱，a=b, P=（4-2）18042= 450； （3）若是正五边形柱，a=b, P=（5-2）18052= 540； 权 利 要 求 书CN 101995245 ACN 101995250 A 2/2页3（4）若是正六。
7、边形柱，a=b, P=（6-2）18062= 600； 依次类推，正八边形、正十二边形 ，P=（n-2）180n2。6.根据权利要求1所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的公式验证及编程具体为：利用AutoCAD图形解析法对坐标计算公式进行验证，正确后，使用卡西欧fx4500、fx4800型计算器或具有类似功能的计算器或Excel宏软件进行编程，并代入数据复核程序的正确性。7.根据权利要求1所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的定位测量具体为：1）、在控制点上将无棱镜全站仪整平对中，全站仪无棱镜测距范围不小于测站点与所测柱体中心距。
8、离，进行测站设置，输入坐标，对好后视，将全站仪模式设为免棱镜型，棱镜常数设置为零；2）、测量员按顺时针方向依次测量分布在建筑体相邻两个面上且不在同一铅垂线上以及不在柱体圆角处的任意三点坐标，记录员分别记录这三点坐标；3）、将三点坐标输入计算器或Excel宏计算程序，得出建筑体中心点坐标。8.根据权利要求1所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的资料整理具体为：整理建筑体实测中心坐标资料，并与设计坐标比较，报监理、业主主管部门，作为建筑体下道工序施工或其它分析的数据。权 利 要 求 书CN 101995245 ACN 101995250 A 1/5页4高大柱形建筑体。
9、中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺技术领域0001 本发明涉及一种建筑体中心坐标测量工艺，具体为一种高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺。背景技术0002 传统定位方法测量柱形建筑体中心坐标的方法是先人工找出建筑体的中心点，再使用全站仪测出坐标，其主要存在问题有：1、安全系数低，需要测量员到建筑体上立棱镜、找中心坐标，操作难度大，危险系数高，而且速度慢；2、精度低，采用钢尺或恢复建筑体十字中心线定位建筑体中心位置，不易控制，误差较大；3、工效低，需要大量的人力和物力；4、存在测量盲区，在一些特殊地方：比如海上、不能长时间停留的、不稳定、不安全的、无法到达的等测量场所；或者建筑体施工结束。
10、后实际中心点已经覆盖而无法找出的，采用传统定位方法无法测定其中心点坐标。发明内容0003 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺的技术方案，不需人工立棱镜、找中心坐标，而通过将无棱镜全站仪目标直接测量分布在建筑体相邻两个面上且不在同一铅垂线上，且不位于柱体的圆角处的任意三点坐标，再利用这三点坐标计算其中心点坐标。0004 所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于包括以下工艺流程：控制点加密加密点测量测量准备计算公式推导公式验证及编程定位测量资料整理。0005 所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，。
11、其特征在于所述的控制点加密具体为：根据业主、总承包或其他相关单位提供的首级测量控制点，结合建筑体的位置和实际地形，进行控制点加密，每200-400m设置一个加密点，控制点离建筑体中心位置的距离控制在50-100m，并保证控制点间前后通视条件良好。0006 所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的加密点测量具体为：测量观测时，每个测站的各项测量指标均依据工程测量规范一级导线测量要求，二测回测角，正、反站量边，对测量成果进行复核，并报监理、业主主管部门审批。0007 所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的测量准备具体为：认真阅读图纸，熟。
12、悉建筑体所在位置情况，将已知的加密控制点坐标输入全站仪，准备好全站仪、脚架、对讲机和其他野外定位测量工具。0008 所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的计算公式推导具体为：说 明 书CN 101995245 ACN 101995250 A 2/5页5研究设计图纸，结合数学解析几何知识，根据正多边形柱体形状推导出坐标计算公式；正多边形柱体其任何正截面是正多边形，柱体上任意点都可以投影到标准正多边形上，由于正多边形的边长设计图纸已标明，利用已知边长和柱体表面3个点坐标之间的几何关系，推算出柱体中心坐标；任意选择三个点，且位于相邻两个柱面上，一个柱面上二个点，另一面。
13、上一个点，且不在一条铅垂线上，不位于柱体的圆角处，按顺时针方向对三点坐标进行测量，点与点的距离均匀、间距适中；设柱体相邻二个面上三点坐标分别为：A（X1，Y1）、B（X2，Y2）、C（X3，Y3），正多边形相邻二个边的长为2a，宽为2b，根据平面几何原理和高等数学知识，先利用解直线方程求出两边的交点坐标，再利用方位角，用测量导线计算方法算出中心点坐标，其中心点坐标表达式为：式中: R= arctg(Y2-Y1)(X2-X1)，即A到B点直线的方位角，N=(Y2-Y1)(X2-X1)，M=tg(R-2P1800)，其中：（1）若是长方形柱，长边为2a，短边为2b，当A、B两点落在长边上时，P= 。
14、arctg (ba)，当A、B两点落在短边上时，P= arctg (ab)；（2）若是正四边形柱，a=b, P=（4-2）18042= 450； （3）若是正五边形柱，a=b, P=（5-2）18052= 540； （4）若是正六边形柱，a=b, P=（6-2）18062= 600； 依次类推，正八边形、正十二边形 ，P=（n-2）180n2。0009 所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的公式验证及编程具体为：利用AutoCAD图形解析法对坐标计算公式进行验证，正确后，使用卡西欧fx4500、fx4800型计算器或具有类似功能的计算器或Excel宏软件进行编程。
15、，并代入数据复核程序的正确性。0010 所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的定位测量具体为：1）、在控制点上将无棱镜全站仪整平对中，全站仪无棱镜测距范围不小于测站点与所测柱体中心距离，进行测站设置，输入坐标，对好后视，将全站仪模式设为免棱镜型，棱镜常数设置为零；2）、测量员按顺时针方向依次测量分布在建筑体相邻两个面上且不在同一铅垂线上以及不在柱体圆角处的任意三点坐标，记录员分别记录这三点坐标；3）、将三点坐标输入计算器或Excel宏计算程序，得出建筑体中心点坐标。0011 所述的高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于所述的资料整理具体为：整。
16、理建筑体实测中心坐标资料，并与设计坐标比较，报监理、业主主管部门，作为建筑体下道工序施工或其它分析的数据。说 明 书CN 101995245 ACN 101995250 A 3/5页60012 上述高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，利用无棱镜全站仪其无棱镜的测量功能，结合数学几何知识，通过测量建筑体相邻两个面上任意3个点的坐标，推导中心坐标公式，在AutoCAD上用图形解析法对公式进行验证，正确后，用计算器或专业软件编程并代入数据进行复核，确认无误后使用，计算得到建筑体中心坐标，解决了常规测量方法立棱镜的难题，避免人工立棱镜、找中心坐标，且得到的中心点位坐标误差小于5mm，具有精。
17、度高、速度快、工效高、安全性好、节约资源等特点，适合高墩柱、烟囱、电视塔、竖井、水塔、古建筑等高大构筑物中心的定位测量，可广泛应用于任何形状高大柱形建筑体的检测、监控、验收等一些特殊测量，其应用前景广阔，有较大的实用推广价值。附图说明0013 图1为测量正多边形柱体时相邻面上任意三点的分布图；图2为测量长方形柱体时，A、B两点落在长边上，相邻面上任意三点的分布图；图3为测量长方形柱体时，A、B两点落在短边上，相邻面上任意三点的分布图；图4为测量正四边形柱体时相邻面上任意三点的分布图；图5为测量正五边形柱体时相邻面上任意三点的分布图；图6为测量正六边形柱体时相邻面上任意三点的分布图。具体实施方式。
18、0014 下面结合说明书附图对本发明做进一步说明：高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺，其特征在于包括以下工艺流程：控制点加密加密点测量测量准备计算公式推导公式验证及编程定位测量资料整理。0015 控制点加密具体为：根据业主、总承包或其他相关单位提供的首级测量控制点，结合建筑体的位置和实际地形，进行控制点加密，每200-400m设置一个加密点，控制点离建筑体中心位置的距离控制在50-100m，并保证控制点间前后通视条件良好。0016 加密点测量具体为：测量观测时，每个测站的各项测量指标均依据工程测量规范一级导线测量要求，二测回测角，正、反站量边，对测量成果进行复核，并报监理、业主主管。
19、部门审批。0017 测量准备具体为：认真阅读图纸，熟悉建筑体所在位置情况，将已知的加密控制点坐标输入全站仪，准备好全站仪、脚架、对讲机和其他野外定位测量工具。0018 计算公式推导具体为：研究设计图纸，结合数学解析几何知识，根据正多边形柱体形状推导出坐标计算公式；正多边形柱体其任何正截面是正多边形，柱体上任意点都可以投影到标准正多边形上，由于正多边形的边长设计图纸已标明，利用已知边长和柱体表面3个点坐标之间的几何关系，推算出柱体中心坐标；任意选择三个点，且位于相邻两个柱面上，一个柱面上二个点，另一面上一个点，且不在一条铅垂线上，不位于柱体的圆角处，按顺时针方向对三点坐标进行测量，点与点的距离均。
20、匀、间距适中；设柱体相邻二个面上三点坐标分别为：A（X1，Y1）、B（X2，Y2）、C（X3，Y3），正多边形相邻二个边的长为2a，宽为2b，根据平面几何原理和高等数学知识，先利用解直线方程求出两说 明 书CN 101995245 ACN 101995250 A 4/5页7边的交点坐标，再利用方位角，用测量导线计算方法算出中心点坐标，其中心点坐标表达式为：式中: R= arctg(Y2-Y1)(X2-X1)，即A到B点直线的方位角，N=(Y2-Y1)(X2-X1)，M=tg(R-2P1800)，其中：（1）若是长方形柱，长边为2a，短边为2b，当A、B两点落在长边上时，P= arctg (ba。
21、)，当A、B两点落在短边上时，P= arctg (ab)；（2）若是正四边形柱，a=b, P=（4-2）18042= 450； （3）若是正五边形柱，a=b, P=（5-2）18052= 540； （4）若是正六边形柱，a=b, P=（6-2）18062= 600； 依次类推，正八边形、正十二边形 ，P=（n-2）180n2。0019 公式验证及编程具体为：利用AutoCAD图形解析法对坐标计算公式进行验证，正确后，使用卡西欧fx4500、fx4800型计算器或具有类似功能的计算器或Excel宏软件进行编程，并代入数据复核程序的正确性。0020 定位测量具体为：1）、在控制点上将无棱镜全站仪整。
22、平对中，全站仪无棱镜测距范围不小于测站点与所测柱体中心距离，进行测站设置，输入坐标，对好后视，将全站仪模式设为免棱镜型，棱镜常数设置为零；2）、测量员按顺时针方向依次测量分布在建筑体相邻两个面上且不在同一铅垂线上以及不在柱体圆角处的任意三点坐标，记录员分别记录这三点坐标；3）、将三点坐标输入计算器或Excel宏计算程序，得出建筑体中心点坐标。0021 资料整理具体为：整理建筑体实测中心坐标资料，并与设计坐标比较，报监理、业主主管部门，作为建筑体下道工序施工或其它分析的数据。0022 高大柱形建筑体中心坐标无棱镜全站仪定位测量工艺还包括误差分析，该工艺测量定位误差包括以下几方面：1、计算误差此计。
23、算公式完全是数学关系的推导，没有舍项，没有高次方，运算也不复杂，仅有计算取位误差，根据经验，此项误差m计小于1mm；2、仪器误差（1）仪器测量角度误差：一般全站仪测角精度为2，由测角误差而带来的点位误差计算如下，说 明 书CN 101995245 ACN 101995250 A 5/5页8其中：=206265，s为控制网导线边的平均边长（取300m）,则：（2）仪器量边误差：对于全站仪，利用激光测量距离，其测边精度按下式计算：式中：,b分别为全站仪的固定误差和比例误差，D为导线边的平均边长，一般工程上使用的徕卡TCR702等全站仪测距精度为：2+2ppm,即常数误差=2mm,比例误差b=2D 。
24、mm,D为公里数，施工控制网的边长平均为300mm=0.3km，则：（3）仪器总误差3、仪器的对中误差在工程实体测量，宜采用激光对中，使全站仪在控制点上对中精确，一般 m对中小于2.0mm；4、总误差综上所述，柱中心点定位测量误差有：计算误差m计、仪器误差m仪和对中误差m对中，总误差m总为：=4.2mm 极限误差：m极限= =5.9mm 10mm。0023 上述的中心坐标测量工艺，仅进行了半个测回的观测，为提高观测精度，可进行多个测回观测，同时，还可通过多余观测，多测几个点的坐标作为检核条件，再进行平差计算，提高中心点坐标定位测量精度，达到精确定位的目的。0024 本发明将全站仪无棱镜测量功能与数学知识有机融合在一起，推算实体中心点位坐标，解决了常规测量方法立棱镜的难题，测量精度高，中心点位坐标误差小于5mm，精度比传统测量方法高，并且速度快，时间短，灵活方便，安全可靠，不需人员到高大结构物上立棱镜进行测量工作，减少了工作量，测量时仅需测量员2名，1人负责观测，1人负责记录和计算，工作效率高。说 明 书CN 101995245 ACN 101995250 A 1/4页9图1图2说 明 书 附 图CN 101995245 ACN 101995250 A 2/4页10图3图4说 明 书 附 图CN 101995245 A。