阅读说明：本技术 测量视线受阻构件定位坐标的方法 (Method for measuring positioning coordinates of sight-line-blocked component ) 是由 李奥然 许亮 曾宪义 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种测量视线受阻构件定位坐标的方法,包括如下措施和施工过程:预设构件上的测量点；在测量点和全站仪旁边架设一面垂直于水平面的铝镜,调整镜面角度,使全站仪视角能够直接观测到被测构件的镜像,构件上的测量点反射到镜中为镜像点；以全站仪为坐标原点,建立水平面上投影的测量坐标系；通过全站仪测量镜面上至少两个点的坐标,计算得到铝镜投影在测量坐标系中所在直线的公式；通过全站仪测量镜像点的坐标并记录；根据镜面的投影直线的公式,联立测量点和镜像点关系,计算得到测量点投影在测量坐系中的坐标数据；测量全站仪在施工现场上的坐标值,从而推算出测量点的实际坐标值,本发明操作简单,适用性广,节约施工时间。(The invention relates to a method for measuring the positioning coordinate of a sight-obstructed component, which comprises the following measures and construction processes of presetting a measuring point on the component; erecting an aluminum mirror perpendicular to a horizontal plane beside the measuring point and the total station, and adjusting the angle of the mirror surface to enable the total station to directly observe the mirror image of the measured member, wherein the measuring point on the member is reflected to the mirror to be a mirror image point; establishing a measurement coordinate system projected on a horizontal plane by taking a total station as an origin of coordinates; measuring coordinates of at least two points on the mirror surface through a total station, and calculating to obtain a formula of a straight line where the aluminum mirror is projected in a measurement coordinate system; measuring and recording coordinates of the mirror image point through a total station; according to a formula of a projection straight line of the mirror surface, the relation between the measuring point and the mirror image point is established simultaneously, and coordinate data of the measuring point projected in the measuring seat system is obtained through calculation; the method and the device have the advantages of simple operation, wide applicability and construction time saving.)

测量视线受阻构件定位坐标的方法

技术领域

本发明属于钢结构构件安装精度测量方法，具体涉及一种视线受阻构件定位测量方法。

背景技术

钢结构钢柱构件安装时，需要对钢柱的坐标值进行测量，将实际坐标值同理论坐标值对比，根据坐标差值来进行垂直度和高度校正，从而保证安装精度。但实际施工中，部分构件由于受其它建筑结构的阻挡，无法直接测量到坐标。

传统施工中，测量视线受阻构件的定位坐标有两种方式，一种是在靠近构件的地方设置测量控制点，以此对构件进行反尺测量获得定位数据。这种方法测量误差较大，对施工精度所起作用有限。

还有一种方法是在现场周围寻找新位置来架设测量仪器，只要测量仪器能直接看到测量构件即可，这种方式每测量一次需要更换一次测量仪器的架设位置，极大的耗费人力和时间。

以上两种处理方法的实施都取决现场所环境是否允许，均要求施工现场内有设置测量控制点的空间或位置、有可以直接看到测量点的位置该位置能够架设测量仪器，因此现有技术测量工作受施工环境特有条件的限制，不能广泛适用于各种工程。

发明内容

本发明为解决现有技术中受阻构件定位坐标测量工作存在的问题，提供一种不受环境限制，简单易行的测量方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种测量视线受阻构件定位坐标的方法，包括如下措施和施工过程:

1)预设构件上的测量点；

2)在测量点和全站仪旁边架设一面垂直于水平面的铝镜，调整镜面角度，使全站仪视角能够直接观测到被测构件的镜像，构件上的测量点反射到镜中为镜像点；

3)以全站仪为坐标原点，建立水平面上投影的测量坐标系；

4)通过全站仪测量镜面上至少两个点的坐标，计算得到铝镜投影在测量坐标系中所在直线的公式；

5)通过全站仪测量镜像点的坐标并记录；

6)根据镜面的投影直线的公式，联立测量点和镜像点关系，计算得到测量点投影在测量坐系中的坐标数据；

7)测量全站仪在施工现场上的坐标值，从而推算出测量点的实际坐标值。

本发明与传统复测方法相比，克服了操作麻烦、耗费人力、浪费时间的缺点，根据镜面反射原理，直接一步测量，由困难的空间问题转为简单的平面数学问题，极大地提高了施工安全系数，操作简单，适用性广，能有效节约了施工过程中安装校正的时间。

上述方案中，铝镜通过三脚架架设或者采用磁吸支座固定在已有结构上。

上述方法中，计算二维平面坐标系中测量点坐标的过程是：

1)设：测量点为A，镜像点为B.

设：A的坐标为(a,b),B的坐标为(c,d)。

2)A、B基于镜面所在直线L对称，则A-B连线的中点坐标为((a+c)/2，(b+d)/2)，且此点在己知直线L上。

3)将点((a+c)/2，(b+d)/2)代入己知直线L的方程，可以得到一个关于a、b的二元一次方程式(1)：

4)又因为A-B连线与直线L垂直相交，两直线的斜率相乘积为-1，即k1*k2＝-1，其中直线L的斜率k1已知，则直线A-B的斜率k2为：k2＝-1/k1；

5)把A、B两点坐标代入直线斜率公式:k2＝(b-d)/(a-c)＝-1/k1，得到一个关于a，b的二元一次方程(2):

6)联立二元一次方程(1)、(2)，得二元一次方程组，解得a、b值，即所求测量点A的坐标(a，b)。

附图说明

图1为本发明元件布置示意图；

图2为测量点计算原理示意图。

图中：其它建筑结构1、测量点2、镜面3、镜像点4、其它构件5、全站仪6。

具体实施方式

下面结合附图1-2对本发明的技术方案进行详细、清楚、完整的说明。

本发明利用镜面成像原理，利用铝镜看到被测构件的测量点2，全站仪6至镜像点可以直线测量，先用全站仪测量镜像点4的坐标，再利用镜像点4坐标计算出被测点实际坐标。

本方法中铝镜为垂直布置，测量点2在Z轴上标高与其在镜中的虚像测量点(也称“镜像点4”)标高值是相同的。构件测量点2与其镜中虚像的坐标值仅在水平方向上有区别，且两点坐标基于反射面对称，因此，只需计算测量点基于水平面的坐标值。

通过以上分析，在测得镜像点4坐标后，测量点2坐标的计算可以简化为二维平面坐标系上X轴、Y轴值计算。测量点2与镜像点4基于镜面3对称，由此可知以下关系：测量点A与虚像点B基于反射面直线L对称。A-B连线与L互相垂直，两条线斜率积为：-1。

两点确定一条直接，因此测得镜面上任意两辅助测量点可得直线L在二维平面坐标系中的公式。A-B连线中点在反射面直线L上，中点坐标符合直线L公式关系。联立这测量点与镜像点二者关系，当测量得镜像点坐标后即可得构件上实际测量点在二维平面坐标系中的定位坐标数据。

基于上述发明构思，本发明提出的测量视线受阻构件定位坐标的方法，具体施工过程如下:

1)预设构件上的测量点。

2)由于测量点2被其它建筑结构1挡住，在测量点2和全站仪6旁边架设一面垂直于水平面的铝镜，调整镜面3角度，使全站仪6视角能够直接观测到被测构件的镜像，构件上的测量点2反射到镜中为镜像点4。

3)以全站仪为坐标原点，建立水平面上投影的测量坐标系。

4)通过全站仪测量镜面3上至少两点的坐标，计算得出镜面3投影在测量坐标系中所在直线的公式。

5)通过全站仪测量镜像点4的坐标并记录。

6)根据镜面3的投影直线的公式，联立测量点2和镜像点4关系，计算得到测量点2投影在测量坐系中的坐标数据。

7)测量全站仪6在施工现场上的坐标值，从而推算出测量点的实际坐标值。

上述方法中，镜面通过三脚架架设在施工平台下，也可以采用磁吸支座固定于其它构件5表面。

结合图2所示，本发明计算二维平面坐标系中测量点坐标的过程是：

1)设：测量点为A，镜像点为B；

设：A的坐标为(a,b),B的坐标为(c,d)。

2)A、B基于镜面所在直线L对称，则A-B连线的中点坐标为((a+c)/2，(b+d)/2)，且此点在己知直线L上。

3)将点((a+c)/2，(b+d)/2)代入己知直线L的方程，可以得到一个关于a、b的二元一次方程式(1)：

4)又因为A-B连线与直线L垂直相交，两直线的斜率相乘积为-1，即k1*k2＝-1，其中直线L的斜率k1已知，则直线A-B的斜率k2为：k2＝-1/k1；

5)把A、B两点坐标代入直线斜率公式:k2＝(b-d)/(a-c)＝-1/k1，得到一个关于a，b的二元一次方程(2):

6)联立二元一次方程(1)、(2)，得二元一次方程组，解得a、b值，即所求测量点A的坐标(a，b)。

下面通过具体实施例，对本发明的测量方法具体说明：

首先，确定被测构件，被测构件处于其它建筑结构的后方，全站仪视线被阻挡，无法直接测量，在被测构件旁边设置一面铝镜，镜面与水平面保持垂直。

然后，调整铝镜角度，使全站仪的视角内可以通过镜面看到测量点的虚像，本说明中称为镜像点。

第三步，架设全站仪，以全站仪所在位置为原点建立二维平面坐标系，该二维平面为测量点、铝像以及全站仪的平面投影。在该二维平面坐标系中，全站仪所在位置坐标为(0,0)，

第四步，在镜面上任取两点，分别测得两点的坐标，然后计算镜面所在直线L的公式，本实例中，镜面相对于X轴、Y轴角度为45度倾斜。L的公式为：y＝x+4，L的斜率k1＝1。

第五步，用全站仪没得镜像点坐标为(4，10)。

第六步，将值代入方程(1)(2)：

第七步，联立方程(1)(2),计算解得：a＝7，b＝8，

测量点B坐标为(7,8)。

最后，将二维平面坐标系的原点移至施工现场所在实际坐标原点，从而测得全站仪所在点在施工现场的坐标系中的实际坐标(x，y)，那么测量点A投影在施工现场的二维平面坐标为(7+x，8+y)。

本方法中的计算可以在EXCEL表格中提前输入方程函数，重复测量时输入镜像点坐标数据即可快速获得测量点坐标。

本发明与传统复测方法相比，克服了操作麻烦、耗费人力、浪费时间的缺点，根据镜面反射原理，直接一步测量，由困难的实际问题转为简单的平面数学问题，极大地提高了施工安全系数，操作简单，适用性广，能有效节约了施工过程中安装校正的时间。本方法能够广泛适应各种不利的测量环境，又能保证结果的精度，在安全的条件下测得构件定位坐标。