阅读说明：本技术 一种基于北斗/gnss&bim的施工控制网、轴网布设方法及装置 (Construction control net and shaft net arranging method and device based on Beidou/GNSS and BIM ) 是由 耿裕华 徐卓 朱岭 王斯海 宋玮恒 周昕 陈凯 张卫国 张华君 于 2021-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于北斗/GNSS&BIM的施工控制网、轴网布设方法及装置,主要步骤包括：(1)在绝对坐标化的施工BIM模型中,绘制轴网,并根据结构形式在BIM模型上初步确定控制网；(2)现场利用GNSS-RTK技术根据控制网初步寻找控制点位置,再利用施工过程北斗/GNSS高精度快速定位技术计算精确坐标,并在BIM模型中对原有控制网进行修正；(3)计算控制网与轴网交点的绝对坐标,并对同一轴线的交点进行编号；(4)在控制网中选择部分控制点作为起点,计算上述控制点到相邻控制边上控制网与轴网交点的距离,根据所计算的距离现场确定确定各控制边上轴网与控制网交点位置,进行轴网布设。本发明具有劳动强度低,布网快,精度高的优点。(The invention discloses a construction control net and shaft net arranging method and device based on Beidou/GNSS and BIM, which mainly comprise the following steps: (1) drawing an axis network in the absolute-coordinated construction BIM model, and preliminarily determining a control network on the BIM model according to the structural form; (2) initially searching a control point position according to a control network by utilizing a GNSS-RTK technology on site, calculating an accurate coordinate by utilizing a construction process Beidou/GNSS high-precision rapid positioning technology, and correcting the original control network in a BIM (building information modeling); (3) calculating absolute coordinates of intersection points of the control net and the shaft net, and numbering the intersection points of the same axis; (4) selecting part of control points in the control network as starting points, calculating the distance from the control points to the intersection point of the control network and the shaft network on the adjacent control sides, determining the intersection point position of the shaft network and the control network on each control side according to the calculated distance on site, and arranging the shaft network. The invention has the advantages of low labor intensity, fast net distribution and high precision.)

一种基于北斗/GNSS&BIM的施工控制网、轴网布设方法及装置

技术领域

本发明涉及土木工程测量控制技术领域，特别涉及一种基于北斗/GNSS&BIM的施工控制网、轴网布设方法及装置。

背景技术

传统施工布设结构层轴网，尤其是首层轴网，一般利用全站仪采用导线网布置控制网然后加密形成轴网，步骤多且繁琐，劳动强度大，耗时超过半日以上，还容易引起较大误差。如何有效提高布网精度和效率，是本专利待解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种基于北斗/GNSS&BIM的施工控制网、轴网布设方法及装置。

技术方案：一种基于北斗/GNSS&BIM的施工控制网、轴网布设方法，具体步骤包括：

（1）在绝对坐标施工BIM模型中，依据设计参考点坐标绘制轴网，根据结构平面形式在BIM模型上初步确定施工控制网及坐标；

（2）利用北斗/GNSS RTK实时cm级定位确定控制点现场大致位置；

（3）通过BIM二次开发，计算控制网与轴网交点的绝对坐标，并对同一轴线的交点进行编号；

（4）在控制网中选择部分控制点作为起点，计算上述控制点到相邻控制边上控制网与轴网交点的距离；

（5）现场控制点位置用激光测距仪替换卫星接收机作为测量起点，并根据（4）中所计算的距离确定各条控制边上轴网与控制网交点位置；

（6）根据BIM模型提供的交点编号，连接相应的轴网交点，完成现场轴网布设。

本发明的进一步改进在于，步骤（1），根据结构形式，在BIM模型上设计控制网形态，确保控制网与轴网基本保持正交。

本发明的进一步改进在于，步骤（2），；再利用施工过程北斗/GNSS高精度快速定位技术确定精确坐标，并在BIM模型上对原有控制网进行修正施工过程北斗/GNSS高精度快速定位技术为卫星定位超快静态算法的一种，绝对定位精度达到mm级。

本发明的进一步改进在于，步骤（4），选择部分控制点作为起点时，控制点与相邻边尽可能一次性覆盖整个轴网，降低计算机重复计算的概率。

本发明的进一步改进在于，步骤（5），现场利用激光测距仪或全站仪在步骤（4）中选择的位置，替换卫星接收机，测量人员手持移动反光靶，沿控制边移动，根据起点与各控制边轴网交点的距离，确定现场各边上交点位置，布置桩位和编号。

一种基于北斗/GNSS&BIM的施工控制网、轴网布设装置，包括以下设备，卫星信号接收机、调平支座、三脚架、激光测距仪/全站仪、移动靶，以及移动终端，观测过程中卫星高精度定位计算、BIM模型计算、可视化均移动终端执行。

本发明的进一步改进在于，移动靶由标线、水准气泡、立杆以及棱镜组成，其中，标线用于激光测距仪/全站仪对准用，控制水准气泡使整个移动靶处于垂直状态。

与现有技术相比，本发明提供的一种基于北斗/GNSS&BIM的施工控制网、轴网布设方法及装置，至少实现了如下的有益效果：

本发明不仅可以在施工初始阶段使用，也可在施工过程中确定每一层的轴网。观测、高精度定位计算、轴网交点与相对距离计算，全部由卫星信号接收机和计算机完成。现场布设控制网、轴网所有流程累加时间不超过2h，远远低于现有施工控制网、轴网布设方法，而且劳动强度低，精度高，基本实现半自动化。由于采用激光测距仪或全站仪在所选择控制边上测量移动靶点与控制点之间的距离，轴线之间的相对距离不受累积误差和测角误差的影响，精度极高，理论上轴网间距可达到激光测距设备的精度误差1mm，尤其适用于装配式建筑。

当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的方法流程图。

具体实施方式

现详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

一种基于北斗/GNSS&BIM的施工控制网、轴网布设方法，具体步骤包括：

（1）在绝对坐标施工BIM模型中，依据设计参考点坐标绘制轴网，根据结构平面形式在BIM模型上初步确定施工控制网及坐标；

（2）利用北斗/GNSS RTK实时cm级定位确定控制点现场大致位置；再利用施工过程北斗/GNSS高精度快速定位技术确定精确坐标，并在BIM模型上对原有控制网进行修正；

（3）通过BIM二次开发，计算控制网与轴网交点的绝对坐标(x _n,y _n)，并对同一轴线的交点进行编号(1, 2, 3, ……，n)；

（4）在控制网中选择部分控制点作为起点，计算上述控制点到相邻控制边上控制网与轴网交点的距离；

假定轴网与某一控制边有N个交点，由控制点到上述交点的距离为d _n(N=1,2,3，……，N)，我们有如下计算公式：

（5）现场控制点位置用激光测距仪替换卫星接收机作为测量起点，并根据（4）中所计算的距离确定各条控制边上轴网与控制网交点位置；

（6）根据BIM模型提供的交点编号，连接相应的轴网交点，完成现场轴网布设。

基于上述事实例，上述技术不仅可以在施工初始阶段使用，也可在施工过程中确定每一层的轴网，观测、高精度定位计算、轴网交点与相对距离计算，全部由卫星接收机和计算机完成，所有步骤累加布设轴网时间不超过2h，远远低于现有施工控制网、轴网布设方法，而且劳动强度低，基本实现半自动化。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（1），根据结构形式，在BIM模型上设计控制网形态，确保控制网与轴网基本保持正交。

本发明的进一步改进在于，步骤（2），施工过程北斗/GNSS高精度快速定位技术为卫星定位超快静态算法的一种，精度达到mm级。但考虑到施工区域的各种干扰对传统超快静技术的影响，进行了优化，抑制干扰能力强。

本发明的进一步改进在于，步骤（4），选择部分控制点作为起点时，控制点与相邻边需一次性覆盖整个轴网，降低计算机重复计算的几率。

为了进一步解释本实施例，需要说明的是，步骤（5），现场利用激光测距仪或全站仪在步骤（4）中选择的位置，替换卫星接收机，测量人员手持移动反光板，沿控制边移动，根据起点与各控制边轴网交点的距离，确定现场各边上交点位置，布置桩位和编号。具体地，由于采用激光测距仪或全站仪在所选择控制点上测量移动靶点与控制点之间的距离，轴线之间的相对距离不受累积误差和测角误差的影响，精度极高，理论上轴网间距可达到激光测距设备的精度误差1mm，尤其是对于装配式建筑。

一种基于北斗/GNSS&BIM的施工控制网、轴网布设装置，包括以下设备，卫星信号接收机、调平支座、三脚架、激光测距仪/全站仪、移动反光靶，以及移动终端，观测过程中卫星高精度定位计算、BIM模型计算、可视化均移动终端执行。

本发明的进一步改进在于，移动靶由标线、水准气泡、立杆以及棱镜组成，其中，标线用于激光测距仪/全站仪对准用，控制水准气泡使整个移动靶处于垂直状态。

通过上述实施例可知，本发明提供的一种基于北斗/GNSS&BIM的施工控制网、轴网布设方法及装置，至少实现了如下的有益效果：

本发明不仅可以在施工初始阶段使用，也可在施工过程中确定每一层的轴网。观测、高精度定位计算、轴网交点与相对距离计算，全部由卫星接收机和计算机完成。现场布设控制网、轴网所有步骤累加不超过2h，远远低于现有施工控制网、轴网布设方法，而且劳动强度低，精度高，基本实现半自动化。由于采用激光测距仪或全站仪在所选择控制边上测量移动靶点与控制点之间的距离，轴线之间的相对距离不受累积误差和测角误差的影响，精度极高，理论上轴网间距可达到激光测距设备的精度误差1mm，尤其适用于装配式建筑。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。