基于免棱镜全站仪对建筑物墙面平整度拟合算法的研究.pdf

第5期
2014年10
MINE SURVEYING
Oct.2014
doi:10.3969/j.issn.1001-358X.2014.05.14
基于免祾鏡全站仪对建筑物墙面平整度
拟合算法的研究
杨学超,杨国林,郭楠
(兰州交通大学測绘与地理信息学院,甘肃兰州730070)
摘要:针对建筑物墙面平整度影响建筑物的美观和墙面裝饰层的稳定性等现象,尤其是传统的2m
靠尺和楔形塞尺的检冽平整度的方法已经不适应新形势下对墙面平整度的检测要求。利用免棱镜
全站仪,通过工程实例,对建筑物主体外墙墙面平整度进行了观测,并应用平面拟合的方法对建筑物
墙面平整度进行了拟合运算,得出一些有益的结论。
关键词:免棱镜全站仪;墙面平整度;精度分析
中图分类号:TB22
文献标识码:B
文章编号:1001-358X(2014)05-0045-04
随着我国经济持续快速增长,高层建筑物日益以进行测距的全站仪。免棱镜测量( Reflectorless)又
星现出结构的复杂性和风格的多样性,高层建筑施叫无合作目标测量,是不需要反射棱镜而依靠被测
工和使用过程中的安全问题日渐突出,对高层建筑物的自然表面反射光线来进行测距。免棱镜测量技
物墙面的平整度检测精度和方法也提出了新的要术基于相位法原理,发出的激光東极为窄小,可以非
求。建筑物墙面表面平整度不仅影响到建筑物的外常精确的打到目标上,保证髙精度的距离测量2。
观,而且对建筑物表面装饰层的稳定性也有一定影与有棱镜测量相比较,其优点是只要测点的反射介
响。建筑物的墙面平整度是衡量施工技术质量的重质符合无棱镜测量的条件,就不需要在测点上放置
要指标之一,平整度测量结果的准确性,直接影响交棱镜,即可测量出该点的三维坐标。此项技术在全
工验收、楼盘销售、安全使用等情况,尤其对于高层世界范围内得到了广泛的应用,它具有良好的技术
建筑物,其重要性是显而易见的。对于建筑物的规范:高精度(3mm+2ppm),大范围(使用柯达灰
墙面平整度,在《建筑工程施工质量验收统一标准》度标准卡,其范围可达180m),具有可见的红色激
(GB50300-2011)中都有明确的误差指标数据。然光斑,以及很小的光束直径
而,在验收规范中,检测方法是利用禊形塞尺配合2
2墙面平整度拟合算法原理
m靠尺检测平整度。这种方法不仅检测速度慢,而
且对高层建筑物墙面平整度检测时,必须搭建脚手
由于全站仪采集的是墙面上的三维坐标,由于
架,检测费用高,检测点不均匀,而且对检测人员的建造误差、建筑物形变、观测误差等影响,这些点并
人身安全造成很大威胁。
不一定严格处于相应的平面内,就要对这些点进行
针对上述问题,可以利用免棱镜全站仪对建筑平差,拟合岀最佳墙面,还有要拟合出建筑物各平面
物墙面平整度进行检测。由于测量员都是在地面上的方程,求出建筑物各角点的坐标,并计算建筑物各
操作,它既可以增加作业效率,测点精度高且均匀,立面的倾斜率,以检査建筑物质量是否合格。
既保证了作业精度,又节省了人力,使工作人员不再
假如由某一平面上的点拟合出的平面方程
冒着生命危险高空作业。全站仪免棱镜测量在特殊为'3:
点、危险点测量中显示出极大优越性,解决了传统测
Ax+By+
量方法解决不了的问题,不仅使作业强度和危险性
上式中,(A、B、C)为单位向量,即平面的法向
大大降低,而且极大提高了生产效率。
量
免祾镜全站仪测量的基本原理
由于A、B、C、D之间存在比例关系,有无数组
解,为了唯一确定一组解,在这里令D=1,即设平面
免棱镜全站仪即不需要棱镜作为合作目标就可方程为:
第5期
矿山测量
2014年10月
Ax +By +CZ-1=0
X
则点位观测方程为:
MMM RA
;y;
MMM LC」「M
$5
宿合
上式中(x1、y、21)为测得的第点的坐标。误差
方程式如下I41
图1控制网布图
V=BX-L
(4)立直角坐标系。把免棱镜全站仪架在控制点S6
上式中,
在全站仪上输人假定坐标(1026.736,995.368
1500.000
全站仪采用索佳SET30RK免棱镜全站仪,棱镜
M
一个,自动安平水准仪一台,尺垫1付,黑红面水准
尺一对,罗盘仪一个
M
对该六边形控制网进行观测,对观测值进行平
差,结果见表1
根据PV=min,求出各参数的平差值,为方便
表1平差成果表
计算,权P可以取成单位矩阵]。平差值如下所示:
坐标
点名
高程(m)
x=(B PB)B PL
X(m)
$6
1026.736
1500.000
x=(A、B、C)
1146.717
995.370
则,各点到拟合平面的方程为:
1188.598
929.244
500.177
Ax, +By +Cz -1
d
(i=1,2,3,…,n)(7)
1143.322
1500.399
A2+B2+C2
S4
1067.487
815.078
1500.632
则平面的平整度为
987.689
897.031
1500.840
3.2采集数据
(8
用索佳SET30RK免棱镜全站仪测出建筑物平
d1为检测点到竖直平面的距离,m为测点到竖面上各点的三维坐标,每个墙面大约采集了500个
直平面的点位中误差,可以看做是墙面的平整度,m坐标点,建筑物平面图如图2所示。在测量时应注
越小,墙面平整度越好;反之,m越大,墙面平整度越意均匀选取测点。记录数据时除了记录各点的序号
差
和坐标值外,还要对不同平面上的点进行编码,以方
便处理数据时对点位数据进行分类。建筑物立面图
3工程实例
如图3,总共有八个面,以平面2为例,位置点B2表
以兰州交通大学一学生宿舍楼为观测对象。该示平面2内靠近B棱,位置C2表示在平面2内靠近
楼共6层,框架结构。
C棱,以此类推。每个面从下到上依次采集点。
3.1建立控制网
如图2和图3,楼A、B、C、D、E、F、C、H为顶点,
根据现场具体情况,围绕该建筑物布设了6个A、B、C'、D、E、F"、C'、为投影到地面上的点。
控制点,控制点相互通视且尽可能观测到多个房角AB棱所在的侧面为面1,BC所在的侧面为面2,以
点,控制网布置图如图1所示。
此类推,AH所在的面为面8。对建筑物的特征棱进
假定以S6为坐标原点,S6-S1边为y轴,垂直于行观测,并按逆时针方向分别命名为A、B、C、D、E
边S6-S1且经过6点的直线为x轴(正北方向),建、G、。
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