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利用CASIO计算器编制坐标放样计算程序
作者:别建晓 来源:武汉市政工程设计研究院有限责任公司 日期: 2007-5-28
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  本文从实际工作出发,探讨了使用CASIO计算器编制坐标放样计算程序,从而可以采用极坐标法进行坐标放样,适合中小型测量单位使用。

关键词 CASIO计算器、放样、坐标反算

 

          一、前言

在工程建设中,特别是市政工程如道路、排水管道、高压走廊等工程通常在狭长的带状范围内进行,其测量工作均属于线路测量。在勘测设计阶段需要进行定线放样,确定线路的走向,以便进行线路的纵横断面测量;在施工阶段也需要进行施工放样以便进行下一阶段的施工工作。

定线放样与地形图测绘的过程正好相反,它是将线路的起始点和各交点的设计坐标从图纸上测设到实地上。在测设过程中,要确保放样点点位的精确性和可靠性,因为它不仅是规范要求和设计意图在实地上的反映,也是以后直线测设、曲线测设、中线测量和施工放样的基础和依据。

二、放样的原理

极坐标法 是最常用的放样方法,它是利用数学中的极坐标原理,以两个控制点的连线为极轴,以其中一点为极点建立极坐标系,再根据放样点与控制点的坐标进行坐标反算,计算出放样点到极点的距离以及放样点和极点连线的方向与极轴的夹角,然后再在实地测设出交点的位置。

如图1所示:AB为控制点,P为待放样点,其坐标均为已知。现在只需要求出B点和A点的连线与B点和P点连线的夹角A1-2-3以及BP点的距离D2-3。然后在B点架设仪器,以A点为后视方向,角度置零后顺时针方向旋转A1-2-3,在此方向上再量取距离D2-3即可得到P点在实地的位置。

 三、放样程序的编制

在放样之前,需要先计算出放样数据。通常情况下,我们根据已知坐标先求出坐标增量,再根据坐标增量求得距离和方位角,然后根据方位角求得夹角。在计算过程中有许多中间步骤,如果按步骤去一步一步进行计算,速度慢且容易出错。如果利用可编程计算器通过编写坐标反算程序,一次性输入已知坐标就可以依次求出坐标增量、距离、方位角和夹角了,这样就减少了中间环节,提高了计算速度。现以CASIO fx-4500为例,编写程序如下,仅供参考:

XY=>SA(主程序名)

Lbl 0

{A}:A"X1":{B}:B"Y1":{C}:C"X2":{D}:D"Y2":{P}:P"X3":{Q}:Q"Y3"

Prog ABCD: Prog XY-ST

L"D1-2"=S K"A1-2"=W X"X1-2"=G Y"Y1-2"=H

Prog CDPQ: Prog XY-ST

O"D2-3"=S R"A2-3"=W T"X2-3"=G Z"Y2-3"=H

Prog ABP

Goto 0

 

ABCD(子程序名)

E=A:F=B:M=C:N=D

 

CDPQ(子程序名)

E=C:F=D:M=P:N=Q

 

XY-ST(子程序名)

G=M-E:H=N-F:S= (G2+H2)

H>0 Goto 1: H=0 Goto 2: H<0 Goto 3

Lbl 1:G>0 Goto 4: G=0 Goto 5: G<0 Goto 6

Lbl 4:J=tan-1(H/G):Goto 11

Lbl 5:J=90:Goto 11

Lbl 6:J=180+tan-1(H/G):Goto 11

Lbl 2:G>0 Goto 7: G<0 Goto 8

Lbl 7:J=0:Goto 11

Lbl 8:J=180:Goto 11

Lbl 3:G>0 Goto 9: G=0 Goto 10: G<0 Goto 6

Lbl 9:J=360+tan-1(H/G):Goto 11

Lbl 10:J=270:Goto 11

Lbl 11:W=J

 

ABP(子程序名)

I=R-K+180

I<0 Goto 1: I>0 Goto 2

Lbl 1:U=360+I:Goto 5

Lbl 2:I<360 Goto 3: I>360 Goto 4

Lbl 3:U=I:Goto 5

Lbl 4:U=I-360:Goto 5

Lbl 5:V"A1-2-3"=U

在上述程序中,为了使计算器的显示有所区别,我们用X1Y1X2Y2X3Y3分别代表ABP三点的纵横坐标,用X1-2Y1-2D1-2A1-2分别代表A点到B点的纵坐标增量、横坐标增量、距离、方位角,用X2-3Y2-3D2-3A2-3分别代表B点到P点的纵坐标增量、横坐标增量、距离、方位角,用A1-2-3代表BA方向到BP方向的夹角。把每个放样点的数据计算完毕后,依次填入如下表中,然后就可以在实地进行放样了。

测站

距离

夹角

方位角

纵距

横距

纵坐标

横坐标

 

A

B

 

 

 

 

 

X1

Y1

D1-2

A1-2

X1-2

Y1-2

B

A1-2-3

X2

Y2

D2-3

A2-3

X2-3

Y2-3

P

 

 

 

X3

Y3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     四、结束语

使用上述程序来计算,测量用户利用经纬仪即可进行放样了。因为经纬仪只能测设角度,所以用经纬仪来放点时,还需配备钢尺或测距仪等设备来测设距离。如果没有测距设备,需要用两台经纬仪来同时进行方向交会,也可以求出放样点的实地位置。这种方法适合中小型测量单位特别是施工单位的要求。

随着全站仪的发展和不断普及,许多单位都购置不同品牌和型号的全站仪,全站仪中都带有放样程序,利用全站仪放样不再需要进行人工计算了。目前还出现了利用GPS RTK技术来放样的新方法,在放样时不需要点与点之间通视,与传统测量方法相比有了更大的提高。

随着测量技术的发展和仪器设备的不断更新,控制测量的精度较容易得到提高,放样的精度也会相应提高,再配合适当的方法对点位进行调整,放样的成果会更容易满足施工和监理的要求。

参考文献

[1]、李青岳 陈永奇.《工程测量学》,测绘出版社

[2]CASIO fx-4500PA用户说明书

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