全数字坐标放样内外业一体化的探索

唐争气*

(1.中南大学，湖南长沙 410083; 2.湖南城市学院，湖南益阳 413000)

1 前言

测设建筑物如房屋、道路中边桩、桥墩的平面位置是施工测量的一项重要任务。测设点位的方法有直角坐标法、极坐标、角度交会法和距离交会法。施工单位基本上是采用极坐标法测设建筑物。极坐标法测设建筑轴线的元素是测站至待测设点位方向的水平距离及其与定向方向的水平夹角，它们需要预先计算出测设元素或绘制测设元素图表。目前常用的方法是先从CAD设计图纸上查找放样点位的坐标或通过CASIO计算器计算出放样点坐标，然后通过全站仪键盘提前或现场手工输入坐标数据后，再进行现场放样。显而易见，由于手工输入这一环节，不仅影响了放样的速度，而且容易出错。尤其像放样点数量大和集中的放样时间，这种影响更为严重，当使用没有数字键的全站仪时会更慢。

随着RTK GPS和新型全站仪在工程测量中的广泛应用，给测绘行业带来了一个新时代。且现在生产的全站仪均带有大容量的内存，内置数据采集、坐标放样、数据通讯等程序，甚至提供了坐标提示放样、直线偏距放样等功能。

根据施工的需要预先采集到待测设点位的平面坐标或施工坐标系坐标，并将其编辑成坐标数据文件上传到全站仪内存中，再利用全站仪的坐标放样功能，就可以实现任意设站测设任意待测设的点位而无须人工进行任何计算，我们称这种测设方法为全数字化测设。

本文对全数字坐标放样内外业一体化进行初步探讨。将介绍利用软件相应功能快速绘制放样点位示意图并自动提取坐标值，将此数据文件通过蓝牙或数据线传输到GPS手簿或全站仪内存文件中，现场利用RTK或全站仪的坐标放样程序，快速准确地进行放样并制作内业放样数据图表资料的一系列流程以及相关AutoCAD二次开发程序实现。

2 放样点位示意图和内业数据准备

2.1 放样点位示意图绘制

针对有些单位提供建筑设计总平面图可利用CAD或CASS软件打开建筑设计总平面图，由于电子文件中的建筑物的绘制单位一般为毫米，先将设计图整体缩小0.001倍，使绘制单位变成米。利用Auto-CAD的缩放、图层控制、平移、旋转等操作，或CASS成图软件的功能对这些平面图进行修改和编辑，使设计图上已标注的测量坐标值与查询的测量坐标值一致;

如果要放样的点位坐标标注没有或需增加一些特征点，则可利用AutoCAD二次开发或数字测图软件相应功能，对要放样的建筑物或其他线状道路或管道工程，快速对放样点位进行坐标标注和点号标注，从而绘制放样点位示意图(见图1)，保留此文件用于放样数据文件的提取并出图，以便用于实际外业放样现场检查核对使用。

2.2 放样坐标数据的提取

利用AutoCAD二次开发批量提取或利用CASS软件中指定点生成数据文件功能，将各设计点坐标准确提取，生成可由全站仪或RTK GPS手簿软件识别，并方便传输或导入的格式的坐标数据文件。将此数据文件与测区控制点坐标数据一并组成相应格式的坐标数据文件。

2.3 放样坐标数据的上载

通过相应的数据传输或蓝牙传输，将相应格式的坐标数据文件传输到GPS手簿或全站仪内存文件，以便现场放样过程中逐个或自动逐一调用。

3 外业坐标放样

3.1 全站仪测站定向或RTK GPS校正

如果使用全站仪放样，则在控制点上架设全站仪，对中整平后，运行全站仪坐标测量程序按照点名调出相应文件中控制点坐标数据进行测站定向，全站仪操作流程如下(不放样高程时，不必输入仪器高和棱镜高，直接回车即可):

测站设置:测站坐标，调取测站控制点，输入仪高。

后视定向:后视，调取后视控制点，输入棱镜高，精确瞄准后视点后确定。

定向(或后视)检查:测量其他控制点(或后视点)，检查测量坐标值是否一致。

如果使用RTK GPS放样，则先后在两个以上的已知控制点上，采集坐标。然后利用软件提示，利用刚才测量的GPS坐标和已知的当地点坐标，计算校正参数，并替换当前坐标系。

在其中一个控制点或其他控制点上实地测量，检核坐标是否正确一致。

3.2 坐标放样

现场放样时根据放样点位示意图直接逐点调出或自动递增调用点名进行放样，从而真正实现了坐标放样的内外一体化。

按照施工的需要和便利放样各个设计点，进入全站仪或RTK GPS放样程序后查找设计点点名，并按仪器或手簿提示实地放样。放样后，实地采集已放样点的坐标并将原放样示意图的编号+SC作为该点的编码，以便内业制作放样数据表。

4 内业处理

4.1 放样成果图绘制

内业处理主要是检查外业放样的成果，绘制放样点位图和放样数据表。外业放样结束后，将全站仪文件或RTK GPS手簿中坐标数据通讯到计算机，利用CASS软件或AutoCAD二次开发展点程序，展绘通讯后的数据文件，将展绘点位颜色设置成不同于原放样示意图纸中的点位颜色，并按要求绘制待放样点的限制误差辅助圆，用于检查各个放样点位的正确性。这种检查主要是针对点位重合性和精度的图上检查，不仅方便快捷，而且放样效果一目了然。

4.2 放样数据表制作

同时将数据导入到Excel电子表格中，按要求制作放样数据表模版，以记录放样点的序号(桩号)，实际放样点的三维坐标。利用VLOOKUP等函数和实际放样点的编码自动匹配相应点的设计坐标和自动计算出实际放样点的三维坐标、偏差以及放样时间、放样方法和相关测量、复核责任人等信息。

5 应用实例与程序实现

以某安置区为例介绍这种一体化数字化坐标放样:

益阳阳光安置地是一个大型安置区，涉及3个村的拆迁安置户的安置。在首期的工程中，施工放样的安置房有38幢，放样点位多达160个，由于安置任务紧，早上接到任务，要求上午集中完成放样，任务相当紧迫。

首先，笔者在现场根据设计提供的平面规划总图(没有标注放样点坐标)，利用AutoCAD Lisp二次开发出放样示意图标注处理程序(限于篇幅，所有代码省略)，一分钟内快速完成放样示意图的绘制(见图1)。由于平面规划总图上绘制了每一栋平面图以及每一栋的开间，编写的程序提取到每一栋平面图的多义线的角点坐标。示意图上标明了所有安置房角点的点(序)号和坐标，为了方便部分非专业人士的识图理解，还标明了N，E方向坐标。

图1 放样示意图

同样，利用AutoCAD Lisp二次开发批量提取上述指定各设计点坐标生成数据文件。坐标数据文件内容如下:

序号，编码， X(N)，Y(E)，H (此行为格式说明，不是文件内容)

1、2、3为设计点序号，它与示意图上标明的完全一致。

用蓝牙传输将坐标数据文件和控制点数据文件传至华测RTK GPS手簿中。

按照施工的需要放样各个设计点，进入RTK GPS放样程序后查找设计点点名，参考放样示意图并依次按提示进行实地放样。放样后，实地采集已放样点的坐标并输入原放样示意图的编号+SC作为该点的编码。

图2 放样成果图

图3 放样成果数据表

笔者带领一位熟悉RTK的学生，按时完成放样。由于利用了自编的放样成果图展点绘误差辅助圆程序和Excel放样成果数据表模版，一分钟内快速完成了放样成果图和放样成果数据表，如图2和图3所示。

6 结语

在施工现场，带有序号和坐标标注的放样示意图有很好的参考作用。同时已经放样的点位会经常由于各种原因被破坏，所以需要及时为恢复点位进行再次放样，尤其是道路的中线、边线的施工放样，从道路的开工到竣工需要进行多次重复放样。由于此法的坐标数据是以电子文件形式进行了备份，所以可以重复使用，不必多次重复手工输入，提高了工作效率。

通过实践证明，当放样点数较多或放样相对集中时，利用此方法进行坐标放样，不仅减少了人为因素的影响，自动化程度高，放样点位准确无误，内业成果资料规范，而且大大减轻了测量人员的内外业劳动强度，提高了测量作业效率和作业精度。该一体化处理程序和图表模版在多项工程实例中已成功运用并得以检验证实高效、方便。从真正意义上实现了全数字内外业一体化坐标放样。

［1］覃辉.全数字化测设建筑物的新方法［J］.勘察科学技术，2005(5):48～52

［2］夏广岭.全站仪坐标放样内外业一体化的探索［J］.北京工业职业技术学院学报，2007，(4):49～51

［3］任永超.Excel办公软件在测量平差计算中的应用［J］.四川水利，2002(1)

［4］张福利，刘荣强.利用AutoCAD VBA开发规划放样内外业一体化系统［J］.中国科技信息，2008(18)

［5］顾有兵.全野外数字化放样系统模式的探讨［J］.现代测绘，2010(3):40～42

［6］穆景远，曹理想.利用VBA开发全野外数字化放样系统的探讨［J］.江淮水利科技，2007(02)