全站儀在建筑測量放樣中的應(yīng)用

1美術(shù)館工程簡設(shè)大跨小區(qū)內(nèi)車湖北省武漢琴臺美術(shù)館的建筑形狀起伏多變。建筑從地面延伸，與周圍景觀自然融合，形成一個非?；?、體驗的地方景觀建筑。美術(shù)館工程屋蓋為自由雙曲面密肋梁+實心板結(jié)構(gòu)形式，自由雙曲面設(shè)計，因任何一塊區(qū)域的曲率均不一致，形態(tài)高低起伏類似山體;屋面建筑為等高線反坎形成的梯田造型，階梯高度為150mm/300mm，等高線均為不規(guī)則曲線(見圖1)。2工程測量放樣琴臺美術(shù)館屋面造型為任意雙曲面，屋面上等高線反坎為不規(guī)則曲線，無線形要素，測量計算難度特別大，無三維數(shù)據(jù)模型提取相應(yīng)節(jié)點坐標，無法完成美術(shù)館工程測量施工放樣;而且不規(guī)則曲線點密集、三維數(shù)據(jù)極易混淆、放樣精度要求高、測量計算及放樣難度巨大。3基于maager-pcr的三維測量及調(diào)節(jié)美術(shù)館工程工期短，設(shè)計院未提供三維模型;尋找BIM團隊建模，有可能跟不上工程施工進度。結(jié)合本工程測量放樣的復(fù)雜難度，針對無規(guī)律可循、相應(yīng)坐標數(shù)據(jù)無法應(yīng)用數(shù)學公式計算的情況，聯(lián)合拓普康公司武漢技術(shù)中心，應(yīng)用測量軟件MAGNETField建立工程三維模型，研究應(yīng)用單人測量系統(tǒng)(索佳測量機器人)IX1001+360°棱鏡+SHC5000手簿組合密集放樣精度、效率和實用性(見圖2)。1)技術(shù)支撐MAGNET軟件為拓普康定位系統(tǒng)(TopconPositioningSystems,TPS)公司開發(fā)的新一代測量系統(tǒng)。MAGNET系統(tǒng)集成采用云計算技術(shù)，實現(xiàn)外業(yè)數(shù)據(jù)采集與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的無縫銜接。可實時完成信息交換、數(shù)據(jù)通信和追蹤管理。其中，MAGNETField是一款處理能力極強的應(yīng)用軟件，支持各種信息數(shù)據(jù)的輸入和輸出，根據(jù)電子設(shè)計圖紙及依據(jù)導(dǎo)入軟件，生成三維模型。2)研究思路先制定可行性研究計劃，并對過程中遇到的問題與設(shè)計師共同探討，優(yōu)化解決方案，確保研究應(yīng)用效果達到預(yù)期目的。4建立和應(yīng)用模型4.1twell模型先整理設(shè)計圖紙及相關(guān)數(shù)據(jù)，導(dǎo)入測量軟件MAGNETField建立工程三維模型。及時同設(shè)計師探討模型與設(shè)計效果吻合性，并根據(jù)探討分析的建議將局部模塊優(yōu)化，改進生成符合設(shè)計效果的三維模型(見圖3)。4.2模型應(yīng)用工程三維模型建成后，從模型中提取相應(yīng)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)測量放樣施工。4.2.1節(jié)點位置穩(wěn)定性按《施工組織設(shè)計》要求，支撐架體選擇貝雷架+扣件式鋼管滿堂架的支撐體系。為滿足承載力、剛度及穩(wěn)定性要求，立桿水平縱、橫向間距均為700mm，每個節(jié)點處立桿都需定位，且節(jié)點高度均不一致，合計約35000個坐標點。屋蓋結(jié)構(gòu)鋼筋施工完成后，須在屋蓋面筋上放樣出等高線反坎中線，屋面等高線為擬合的不規(guī)則曲線，共144條，每條曲線相鄰點間距1000mm，點位共24000個。4.2.2需要從模型中提取的數(shù)據(jù)在屋蓋模型中提取滿堂架立桿高度數(shù)據(jù)，繪制立桿排版及編號圖，編制立桿編號高度Excel表，指導(dǎo)現(xiàn)場施工(見圖4)。5索佳ix2001+400強化測量系統(tǒng)設(shè)計單人測量系統(tǒng)(測量機器人)索佳IX1001+360°棱鏡+SHC5000手簿組合(見圖5)性能如下。IX1001性能特點:測角精度為1s，測距精度為1+2×10遙控系統(tǒng)性能特點:RC-PR5是索佳專門為測量機器人IX的單人測量開發(fā)的配套產(chǎn)品，主要起到信號中轉(zhuǎn)和放大作用，配RC-PR5的測量機器人IX工作半徑達到600m。SHC5000手簿性能特點:SHC5000將室內(nèi)計算機的處理速度直接用于野外作業(yè)的控制管理和無線通信，無線連接藍牙和wifi為SHC5000的標配，內(nèi)置GPS模塊、500萬像素相機、LED閃光燈、8GB閃存以及功能強大的外業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件，支持所有型號的索佳GPS接收機和全站儀設(shè)備。索佳IX1001+360°棱鏡+SHC5000手簿單人測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設(shè)計操作如圖6所示。索佳IX1001測量機器人配置手簿與棱鏡，通過藍牙與儀器連接，實現(xiàn)單人放樣，操作方便快捷，自動存儲放樣數(shù)據(jù)，同時可導(dǎo)出生成放樣報告，當前點放樣標識完自動跳轉(zhuǎn)下一個放樣點(見圖7)。索佳單人測量系統(tǒng):基于索佳最新IX1000系列測量機器人，配以索佳RC-PR5超強藍牙控制系統(tǒng)，索佳SHC5000手簿及MAGNETField測量軟件，自動照準和自動跟蹤測量，由一個人在鏡站控制全站儀完成測量工作的測量系統(tǒng)。拓普康公司2019年上半年完成單人測量系統(tǒng)(IX1000系列測量機器人)研發(fā)，2019年11月7日在中國測繪地理信息技術(shù)峰會(長沙站)展出，計劃2020年全面推向市場開拓應(yīng)用。6測量機器人組合放樣效果檢查測量施工選擇單人測量系統(tǒng)(測量機器人)IX1001+360°棱鏡+SHC5000手簿組合放樣與常規(guī)全站儀放樣做研究對比，從放樣需要人數(shù)、放樣精度、放樣時間、內(nèi)業(yè)成圖等方面分析研究應(yīng)用效果。1)常規(guī)全站儀測量和索佳IX1001測量機器人測量放樣人數(shù)對比常規(guī)全站儀放樣需2人配合作業(yè)，索佳IX1001測量機器人放樣1人完成。2)常規(guī)全站儀測量和索佳IX1001測量機器人測量放樣內(nèi)業(yè)成圖對比常規(guī)全站儀放樣完成后，依靠測量員手繪草圖，成果質(zhì)量不好，點位可能會遺漏，不便復(fù)核;索佳IX1001測量機器人SHC5000手簿自動生成放樣圖，點位清晰可見。3)常規(guī)全站儀測量和索佳IX1001測量機器人測量放樣精度對比常規(guī)全站儀放樣完成后，可復(fù)測1次，儲存放樣數(shù)據(jù)，但須一一導(dǎo)出，通過與設(shè)計坐標數(shù)據(jù)對比計算才能知道放樣精度，不能自動生成放樣精度報告。索佳IX1001測量機器人放樣完成后，可從SHC5000手簿中導(dǎo)出自動生成的放樣精度報告，數(shù)據(jù)具有可追溯性;第三方須復(fù)核時，直接提交放樣精度報告，無須再去現(xiàn)場抽檢復(fù)核。4)常規(guī)全站儀測量放樣和索佳IX1001測量機器人測量放樣時間對比(1)目標精確照準常規(guī)測量放樣照準目標先須手動調(diào)整儀器方向，再通過對講機指揮前視目標人員到達預(yù)定目標點位;索佳IX1001測量機器人自動跟蹤瞄準，手簿自動顯示點位，按提示接近目標。(2)目標精確移動至設(shè)計點位常規(guī)測量1次后，得到實測數(shù)據(jù)，儀器操作人員須對比設(shè)計數(shù)據(jù)，計算坐標較差，再用對講機指揮前視人員移動至設(shè)計點位。索佳IX1001測量機器人組合放樣時，手簿自動顯示較差，測量員直接按手簿顯示精確移動至設(shè)計點位，減少了中間計算和通信時間(見圖8)。由圖8可看出索佳IX1001測量機器人組合放樣時間:10:31—11:00放樣出18個點。統(tǒng)計2019年12月3—4日在屋蓋施工放樣點數(shù)及時間相關(guān)數(shù)據(jù)如圖9所示。7不同測量放樣效果比較從模型提取數(shù)據(jù)，按需要放樣指導(dǎo)現(xiàn)場施工，達到設(shè)計預(yù)期效果。同時，后期安裝系統(tǒng)的聲、光、電、水及外墻幕墻裝飾均能借鑒應(yīng)用，可提前排查出各專業(yè)線路設(shè)計與施工的定位差異，對發(fā)現(xiàn)的圖紙相關(guān)問題提出會審變更建議，提前編制相關(guān)專業(yè)施工前期預(yù)案，用于指導(dǎo)工程整體施工策劃與研究。對于放樣點少或直線放樣等難度不大的測量施工放樣，普通全站儀和索佳IX1001測量機器人組合放樣效率差異可能不明顯;針對曲線線形復(fù)雜、點位密集、造型奇特、測量放樣難度大的工程，如機場航站樓、醫(yī)院、會展中心、大型場館、高鐵站、大跨度鋼構(gòu)屋面、大壩監(jiān)測等，應(yīng)用索佳IX1001測量機器人組合放樣效果更