無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術論文PPT課件

《無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術論文PPT課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術論文PPT課件（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、1內(nèi)容提要內(nèi)容提要 前言前言 無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空的工作原理無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空的工作原理 無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術系統(tǒng)的無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術系統(tǒng)的組成及工作方法組成及工作方法 體會體會第1頁/共34頁2 在隧道施工中隧道凈空是非常關鍵的控制因素。目前國際國內(nèi)市場上有專門用于凈空測量的儀器-隧道斷面儀。但是，由于它是專用設備，只在隧道施工中才有用，而且價格昂貴，一般施工企業(yè)很少買。其實利用無棱鏡反射型全站儀的自身功能，也可以開發(fā)一套用于隧道凈空量測的技術。該技術能夠快速測量及繪制斷面圖，基本上能夠?qū)崿F(xiàn)外業(yè)數(shù)據(jù)采集的自動記錄、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的快速處理及自動繪

2、圖和快速比較，檢查凈空是否侵限，方便快捷計算土方量等。前前 言言第2頁/共34頁33.13.1無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空的工作原無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空的工作原理理 操作者把全站儀置鏡在所要測量斷面的線路中線（隧道中線）等特殊點上（也可以是任意已知坐標的點），或者是任意斷面的任意已知坐標的點上（主要是對直線隧道而言，而且所測斷面距置鏡點的距離不得超過無棱鏡反射型全站儀的有效測程），測出某一斷面上輪廓點相對于置鏡點的坐標或在施工坐標系中的施工坐標，儀器自動記錄所測數(shù)據(jù)，回到辦公室后，把全站儀與計算機聯(lián)機，利用徠卡測量辦公室軟件（Leica Survey -Office）把儀器內(nèi)存的斷面

3、凈空數(shù)據(jù)下載到計算機里面，再轉(zhuǎn)到Excel中去進行簡單的數(shù)據(jù)處理后，AutoCAD運行腳本文件便能夠自動生成斷面凈空實測圖，最后把斷面設計圖套上去，就可以清楚地比較了。第3頁/共34頁4 3.23.2無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術系統(tǒng)的組成無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術系統(tǒng)的組成 硬件設施有無棱鏡反射型全站儀，腳架，棱鏡架，計算機，打印機；軟件設施有獨立坐標系和施工坐標系，Leica Survey -Office，Excel，記事本，AutoCAD。其中無棱鏡反射型全站儀與腳架和棱鏡架主要用來采集記錄斷面數(shù)據(jù)；計算機和打印機用來下載數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、繪圖、打?。华毩⒆鴺讼岛褪┕ぷ鴺讼凳怯?/p>

4、來確定斷面輪廓點與置鏡點的相對位置或在施工坐標系中的位置；Leica Survey Office是用來下載外業(yè)采集的斷面數(shù)據(jù)；Excel是用來簡單處理下載的斷面數(shù)據(jù)的；記事本是用來建立AutoCAD的腳本文件；AutoCAD是用來繪斷面凈空圖并與設計斷面圖進行比較的。第4頁/共34頁5 3.33.3無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術系統(tǒng)的主要技術無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術系統(tǒng)的主要技術指標指標（徠卡（徠卡TCR702TCR702型）型）測距方式：短距離無反射棱鏡測量模式（RL-SHOTT）檢測半徑：1.580米測距精度：3mm+2ppm測距時間：3秒+1秒/10m (30m)一次充電測

5、距使用時間：電池GEB1212000次；電池GEB1111000次通訊設置：儀器和徠卡測量辦公室（Leica Survey Office Version 1.33即徠卡測量辦公室1.33版）設置RS232串口行的通訊參數(shù)設置為：端口（COM1）、波特率（19200）、數(shù)據(jù)位（8）、檢驗（無）、分行符（CRLF）、停止位（1）內(nèi)存容量：288K=4500數(shù)據(jù)塊=7000個已知點第5頁/共34頁6 3.4 3.4無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術系統(tǒng)的工作方無棱鏡反射型全站儀測量隧道凈空技術系統(tǒng)的工作方法法 第一步：建立坐標系（獨立坐標系，施工坐標系）第一步：建立坐標系（獨立坐標系，施工坐標系）

6、第二步：架設儀器第二步：架設儀器 第三步：測量并記錄第三步：測量并記錄 第四步：儀器與計算機聯(lián)機下載外業(yè)測量數(shù)據(jù)第四步：儀器與計算機聯(lián)機下載外業(yè)測量數(shù)據(jù) 第五步：數(shù)據(jù)處理第五步：數(shù)據(jù)處理 第六步：第六步：AutoCADAutoCAD自動成圖自動成圖 第七步：套設計藍圖的斷面凈空圖第七步：套設計藍圖的斷面凈空圖第6頁/共34頁7第一步：建立坐標系（獨立坐標系，施工坐標系）：第一步：建立坐標系（獨立坐標系，施工坐標系）： 建立繪圖坐標系：建立繪圖坐標系： 以線路中線（隧道中線）與所測斷面軌面線的交點為原點，豎直方向為X軸，向上為正，向下為負；以水平方向為Y軸，向右為正，向左為負。 如下圖1和圖2。

7、軌 面 線X（高差）隧道中線O（原點）Y（偏差）圖1 圖2凈空測量繪圖坐標系 凈空測量繪圖坐標系（線路中線與軌面線交點為原點） （隧道中線與軌面線的交點 為原點） （偏差）O（原點）X（高差）線路中線軌 面 線第7頁/共34頁8建立測量坐標系（獨立坐標系，施工坐標系）建立測量坐標系（獨立坐標系，施工坐標系） 直線隧道直線隧道: :如圖4（直線隧道的施工坐標系）建立以線路中線（隧道中線）為X軸，前進方向為X軸的正方向；以法線方向為Y軸（相當于繪圖坐標系中的Y軸），前進方向的右側(cè)為Y軸的正方向；豎直方向為Z軸（相當于繪圖坐標系中的X軸），豎直向上為Z軸的正方向；坐標原點的確定是把原點定在里程為0（

8、當里程為0的斷面并不在直線段時，可以在直線方向上向后延伸，假設一個里程為0的斷面）的斷面與線路中線（隧道中線）的交點，即X=0，Y=0，其中原點上的標高值（Z值）可以不考慮。用此種方法測量斷面輪廓點的坐標數(shù)據(jù)為施工坐標，即X值代表斷面輪廓點所在斷面的里程值；Y值代表斷面輪廓點偏離線路中線（隧道中線）的距離，其中正值表示在前進方向的右側(cè)，負值表示在前進方向的左側(cè)；Z值代表斷面輪廓點的絕對高程。此種方法測出的斷面輪廓點的坐標，因為知道了偏離線路中線（隧道中線）的距離Y值，而且知道了點絕對高程和所測斷面的軌面線高程，于是便可求出在繪圖坐標系中的相對位置。第8頁/共34頁9 圖圖4 4 施工坐標系（直

9、線隧道）施工坐標系（直線隧道） 曲線隧道曲線隧道：當曲線半徑很小時：建立以所測斷面線路中線（隧道中線）點的切線方向為X軸，前進方向為X軸的正方向；法線方向為Y軸，線路前進方向的右側(cè)為Y軸的正方向；豎直方向為Z軸（相當于繪圖坐標系中的X軸），豎直向上為Z軸的正方向；坐標原點的確定是以全站儀中心為坐標原點（X=0，Y=0，Z=0，全站儀必須置鏡在線路中線（隧道中線）上），如圖5。用此種方法測量出斷面輪廓點的坐標數(shù)據(jù)表示與全站儀中心的相對坐標，即X代表在斷面輪廓點偏離全站儀所在斷面的距離；Y代表斷面輪廓點偏離全站儀的中心也就是線路中線（隧道中線）的距離，正值表示在前進方向的右側(cè)，負值表示在前進方向的

10、左側(cè)； Z值表示斷面輪廓點與全站儀的橫軸中心的相對高差（最后須轉(zhuǎn)化成于與所測斷面的軌面線的高差）。Y（偏距）Y（偏距）Z（高程）Z（高程）隧道邊界隧道中線（線路中線）隧道邊界線路前進方向X（里程）第9頁/共34頁10此種方法因為測量出了斷面輪廓點相對全站儀中心的位置，此種方法因為測量出了斷面輪廓點相對全站儀中心的位置，如果知道全站儀中心的絕對高程和所測斷面的軌面線高程后如果知道全站儀中心的絕對高程和所測斷面的軌面線高程后便可以知道全站儀中心在繪圖坐標系中的相對位置，從而知便可以知道全站儀中心在繪圖坐標系中的相對位置，從而知道斷面輪廓點在繪圖坐標系中的相對位置。道斷面輪廓點在繪圖坐標系中的相對位

11、置。 當曲線半徑很大時：此時，可以把曲線近似看成直線，借用直線隧道的方法。如圖5，但此時儀器必須置鏡在線路中線（隧道中線）上。Y（偏差）Z（高差）隧道邊界隧道中線（線路中線）隧道邊界線路前進方向X（偏差）圖5第10頁/共34頁11第二步：架設儀器：第二步：架設儀器： 直線隧道：直線隧道：架設儀器有兩種方法，第一種方法儀器置鏡在某一斷面便測量此斷面，一般是直接置鏡線路中線（隧道中線）點上（也可以是任意一已知點，如果線路中線（隧道中線）不便架設儀器時才用，如圖9）如圖8，對好后視后，撥到法線方向，測量此斷面的輪廓點；第二種方法是置鏡在任意一斷面測量任意斷面（所測斷面距置鏡點的距離不得超過無棱鏡反射

12、型全站儀的測程），一般是直接置鏡在線路中線（隧道中線）點上（也可以是任意一已知點，如圖11）如圖10，對好后視后，測量附近斷面輪廓點。 曲線隧道：曲線隧道：當曲線半徑很小時：儀器直接置鏡在所測斷面的線路中線點（隧道中線點）上，測量此斷面。如下圖12；當曲線半徑很大時：此時，可以把曲線適當分成幾個小段，每個小段都可以近似看成直線隧道來處理，但儀器必須置鏡在線路中線（隧道中線）上如圖10。第11頁/共34頁12圖8 圖9置鏡在所測斷面線路 置鏡在所測斷面任意點上中線（隧道中線）點圖10 圖11置鏡在任意斷面線路中線 置鏡在任意斷面任意已知點 （隧道中線）點 置鏡點隧道中線（線路中線）隧道邊界隧道邊

13、界環(huán)行測量斷面線路前進方向隧道中線（線路中線）隧道邊界隧道邊界置鏡點環(huán)行測量斷面線路前進方向隧 道 邊 界隧 道 中 線 （ 線 路 中 線 ）環(huán) 行 測 量 斷 面線 路 前 進 方 向環(huán) 行 測 量 斷 面線 路 前 進 方 向置 鏡 點隧 道 邊 界隧 道 中 線 （ 線 路 中 線 ）隧 道 邊 界置 鏡 點隧 道 邊 界第12頁/共34頁13圖1212置鏡在所測斷面的線路中線（隧道中線）點隧道邊界隧道中線（線路中線）隧道邊界線路前進方向環(huán)行測量斷面第13頁/共34頁14 洞內(nèi)采集數(shù)據(jù)第14頁/共34頁15第三步：測量并記錄第三步：測量并記錄 儀器架設好后，調(diào)出測量程序；作業(yè)設置為JK

14、CL（凈空測量）；測站設置：輸入Stn(測站名稱,一般是直接輸入置鏡點的里程，這樣好記錄測量斷面的里程) )，輸入hi值(=0)，輸入X0/N值（輸入置鏡點里程或者 0），輸入Y0/E值（輸入置鏡點偏離測量坐標系X軸的距離，如果沒有偏，便輸入0），輸入H0值（輸入儀器高絕對高程或者0）；定向；測量，把儀器的測距方式調(diào)到短距離無反射棱鏡測量模式（RL-SHORT），常數(shù)為34mm,手動儀器控制紅色激光在環(huán)形斷面上每隔一定的距離按ALL鍵（測量并且能自動記錄在儀器內(nèi)存里面，點號自動+1）測量一個點，點的測量密度視基面的平整度和斷面的弧度而定，基面越平順且弧度越大，點的密度可適當小些第15頁/共34

15、頁16反之，點的密度適當大些，對一些特殊點位（凸反之，點的密度適當大些，對一些特殊點位（凸出來明顯的點位，凹下去明顯的點位出來明顯的點位，凹下去明顯的點位, ,轉(zhuǎn)折點）轉(zhuǎn)折點）盡量測到，這樣測出的一系列點位才能更精確地盡量測到，這樣測出的一系列點位才能更精確地放映斷面的形狀。對于圖放映斷面的形狀。對于圖1010和圖和圖1111的置鏡方式，的置鏡方式，宜采用圖宜采用圖4 4的施工坐標系，當中的的施工坐標系，當中的X X值表示里程值，值表示里程值，測量任意斷面的輪廓點時，先用測量任意斷面的輪廓點時，先用DISTDIST測量并顯示測量并顯示坐標值，通過坐標值，通過X X的值判斷是否在同一斷面，當判的

16、值判斷是否在同一斷面，當判定在同一斷面后或偏離很小時，再用定在同一斷面后或偏離很小時，再用ALLALL鍵測量鍵測量并記錄在儀器內(nèi)存里。并記錄在儀器內(nèi)存里。 第16頁/共34頁17測量操作第17頁/共34頁18第四步：儀器與計算機聯(lián)機下載外業(yè)測量數(shù)據(jù)第四步：儀器與計算機聯(lián)機下載外業(yè)測量數(shù)據(jù) 關閉儀器，將儀器通過徠卡Y型電纜連接到計算機的串口，打開徠卡測量辦公室軟件(Leica Survey Office),啟動數(shù)據(jù)交換管理器開始連接，全站儀將會自動開機，系統(tǒng)初始化通訊口，并讀取儀器里的數(shù)據(jù)，用鼠標左鍵點擊COM1，再點擊作業(yè)組，選擇JKCL作業(yè)并點擊，將里面的“測量數(shù)據(jù)”拖動到計算機事先設置好的

17、“凈空測量外業(yè)下載數(shù)據(jù)”的文件夾里，文件名一般是測量的斷面型號（如A型開挖初支，B型二襯），文件格式為IDEX。第18頁/共34頁19 全站儀與計算機聯(lián)機下載外業(yè)測量數(shù)據(jù)第19頁/共34頁20第第1 1列是斷面輪廓點的編號，第列是斷面輪廓點的編號，第2 2列是偏離隧道中線（線路列是偏離隧道中線（線路中線）的距離中線）的距離Y Y值，第值，第3 3列是點的里程列是點的里程X X值（或與所測斷面值（或與所測斷面里程的偏差值），第里程的偏差值），第4 4列是點的絕對高程列是點的絕對高程Z Z值。值。EXCELEXCEL：打開：打開EXCELEXCEL，全選以上數(shù)據(jù)復制粘貼到，全選以上數(shù)據(jù)復制粘貼到E

18、XCELEXCEL中，中，通過簡單處理后如下：第通過簡單處理后如下：第1 1、2 2、3 3、4 4列保持不變，把第列保持不變，把第4 4列的值與減去本斷面的軌面線高程，得到第列的值與減去本斷面的軌面線高程，得到第5 5列，考慮到列，考慮到設計藍圖是以毫米為單位，故把第設計藍圖是以毫米為單位，故把第2 2和和5 5列的值都乘以列的值都乘以10001000變成毫米為單位，然后把第變成毫米為單位，然后把第6 6和和7 7列合并成第列合并成第9 9列列CADCAD繪圖的繪圖的坐標數(shù)據(jù)。其中的第坐標數(shù)據(jù)。其中的第8 8列是列是CADCAD的的“多段線多段線”繪圖命令。繪圖命令。（見附表（見附表2 2）

19、 第五步：數(shù)據(jù)處理第五步：數(shù)據(jù)處理 坐標編輯器：數(shù)據(jù)下載完后，啟動坐標編輯器打開所測斷面的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提示將丟失非坐標信息，是否繼續(xù)時，選擇“是”，打開斷面坐標數(shù)據(jù)。如表一（見附表1）第20頁/共34頁21附表112345 6 7 8 9點編號偏距（Y）里程（X）高程（Z）與軌面線高差偏距*1000與軌面線高差*1000多段線命令相對坐標13.064700.403-14.1491.32330641323pline3064,132323.071700.403-13.6011.871307118713071,187133.039700.403-12.9512.521303925213039,2521

20、42.855700.403-12.23.272285532722855,327252.503700.403-11.593.882250338822503,388262.039700.403-11.0494.423203944232039,442371.542700.403-10.6844.788154247881542,4788第21頁/共34頁2280.673700.403-10.1725.36735300673,530090.479700.403-10.0975.3754795375479,537510-0.489700.403-9.7555.717-4895717-489,571711-

21、1.427700.403-9.535.942-14275942-1427,594212-2.506700.404-9.5945.878-25065878-2506,587813-3.054700.403-9.6045.868-30545868-3054,586814-3.683700.403-9.6955.777-36835777-3683,577715-4.302700.403-9.8445.628-43025628-4302,562816-5.009700.403-10.085.392-50095392-5009,539217-5.773700.403-10.4854.987-577349

22、87-5773,498718-6.443700.403-10.9054.567-64434567-6443,456719-7.021700.403-11.4194.053-70214053-7021,405320-7.382700.403-12.043.432-73823432-7382,343221-7.568700.403-12.4922.98-75682980-7568,298022-7.623700.403-12.832.642-76232642-7623,264223-7.631700.403-13.3822.09-76312090-7631,209024-7.652700.331-

23、13.8411.631-76521631-7652,163125-7.644700.309-14.3631.109-76441109-7644,1109第22頁/共34頁23附表2 212345 6 7 8 9點編號偏距（Y）里程（X）高程（Z）與軌面線高差偏距*1000與軌面線高差*1000多段線命令相對坐標13.064700.403-14.1491.32330641323pline3064,132323.071700.403-13.6011.871307118713071,187133.039700.403-12.9512.521303925213039,252142.855700.403

24、-12.23.272285532722855,327252.503700.403-11.593.882250338822503,388262.039700.403-11.0494.423203944232039,442371.542700.403-10.6844.788154247881542,4788第23頁/共34頁2480.673700.403-10.1725.36735300673,530090.479700.403-10.0975.3754795375479,537510-0.489700.403-9.7555.717-4895717-489,571711-1.427700.403-

25、9.535.942-14275942-1427,594212-2.506700.404-9.5945.878-25065878-2506,587813-3.054700.403-9.6045.868-30545868-3054,586814-3.683700.403-9.6955.777-36835777-3683,577715-4.302700.403-9.8445.628-43025628-4302,562816-5.009700.403-10.085.392-50095392-5009,539217-5.773700.403-10.4854.987-57734987-5773,49871

26、8-6.443700.403-10.9054.567-64434567-6443,456719-7.021700.403-11.4194.053-70214053-7021,405320-7.382700.403-12.043.432-73823432-7382,3432第24頁/共34頁2521-7.568700.403-12.4922.98-75682980-7568,298022-7.623700.403-12.832.642-76232642-7623,264223-7.631700.403-13.3822.09-76312090-7631,209024-7.652700.331-13

27、.8411.631-76521631-7652,163125-7.644700.309-14.3631.109-76441109-7644,1109第1、2、3、4列保持不變，把第4列的值與減去本斷面的軌面線高程，得到第5列，考慮到設計藍圖是以毫米為單位，故把第2和5列的值都乘以1000變成毫米為單位，然后把第6和7列合并成第9列CAD繪圖的坐標數(shù)據(jù)。其中的第8列是CAD的“多段線”繪圖命令。第25頁/共34頁26記事本記事本：把第8和9列復制粘貼到記事本里面，并存儲后綴名為.SCR的凈空圖數(shù)據(jù)文件（注意后綴名必須是.SCR，文件名一般是本斷面的里程編號），便建立了一個CAD可以調(diào)用的腳本文件

28、。Pline3064,1323 3071,1871 3039,2521 2855,3272 2503,3882 2039,4423 1542,4788 673,5300 479,5375 -489,5717 -1427,5942 -2506,5878 -3054,5868第26頁/共34頁27-3683,5777 -4302,5628 -5009,5392 -5773,4987 -6443,4567 -7021,4053 -7382,3432 -7568,2980 -7623,2642 -7631,2090第六步：第六步：AutoCADAutoCAD自動成圖自動成圖第27頁/共34頁28打開A

29、utoCAD，在模型狀態(tài)下，打開菜單欄的“工具（T）”選項，在下拉子菜單中選擇“運行腳本（R）”，或者在命令行中輸入“.SCR”，兩種方式都是運行腳本，AutoCAD便查找腳本文件。操作者找到要調(diào)用的腳本文件后，直接打開它AutoCAD 便自動生成凈空圖。點擊鼠標右鍵或確認鍵（Enter）或返回鍵（Esc）都可以結(jié)束腳本文件的運行，然后在菜單欄中選擇“視圖（V）”/“縮放（Z）”/“全部（A）” 菜單項或執(zhí)行“ZOOM”/“ALL”同樣能看到自動生成的凈空圖形。如果要求精度很高，還可以把凈空圖形擬合，使生成的圖形更能放映實際凈空。具體擬合操作如下：操作者通過工具欄“修改”“編輯多段線”、下拉菜

30、單“修改”“多段線”、或命令行發(fā)出PEDIT命令，AutoCAD給出提示：“選擇多段線：”，選好AutoCAD自動生成的凈空圖形后，系統(tǒng)給出如下提示：打開（O）/合并（J）/寬度（W）/編輯頂點（E）/擬合（F）/樣條曲線（S）/非曲線化（D）/線型生成（L）/放棄（U），在命令行提示后面輸入“F”或“FIT”后按確認鍵Enter, AutoCAD便完成對多段線命令生成凈空圖形的擬合。第28頁/共34頁29 YX圖16測斷面輪廓凈空圖第29頁/共34頁30 利用CAD的腳本命令自動生成凈空圖形第30頁/共34頁31第七步：套設計藍圖的斷面凈空圖第七步：套設計藍圖的斷面凈空圖打開所測斷面的設計斷

31、面結(jié)構(gòu)藍圖，以“帶基點復制（B）”復制所需的斷面圖（以軌面線和線路中線的交點為基點）粘貼到所自動生成的凈空圖上，基點必須精確定位在坐標（0，0）上，然后便可以很直觀地反映凈空是否侵限（如超欠挖），還可以標注差值，計算面積的大小。YX圖18實測凈空圖套設計凈空圖第31頁/共34頁324 4、體會、體會 通過開發(fā)此項技術，使得在隧道施工中能夠方便及時、準確形象地反映隧道斷面形狀，判斷是否侵限并得出其大小，及時指導施工。在線路縱、橫斷面測量中大大提高了外業(yè)和內(nèi)業(yè)的效率，并且由于采集的外業(yè)數(shù)據(jù)量密集，使得繪出的斷面圖更加反映實際情況，由此計算的土方量也更加準確。 第32頁/共34頁33謝謝第33頁/共34頁34感謝您的觀看！第34頁/共34頁