专利名称：一种室外广告屏安装立面的确定方法
技术领域：
本发明涉及一种工程方法，尤其涉及一种室外广告屏安装立面的确定方法。
背景技术：
现代城市中高楼林立，各高楼侧面常常设置广告屏来播放广告。 黄金地段的广告屏更是为追求广告效应而极力做到尽可能的大而高，这
固然可有效提高广告的宣传效果，然而，随之而来的广告屏的安全问题也日
益凸显。
众所周知，广告屏置于高位楼层，其下方常常密布行人或车辆，若安装
不牢靠必然危及公共安全；再者，置于高位楼层的广告屏，其受自然力(尤 其是强风)的影响很大，若安装质量不过关，必将留下安全隐患。
因此，施工单位在安装室外广告屏时，均将确定广告屏的安装立面作为 所有工作的基础与重点。其原因在于，只有确保安装立面的垂直度和平整度， 才能保证广告屏在安装时不变形，进而保证广告屏在实际使用中的机械强度 及按照设计中的受力情况对各重点部位进行加强。
然而，现场实际施工的复杂情况往往不能完全与预期相同，这使得确定
广告屏的安装了立面难度很大。比如，业内最常用的用激光铅垂仪DISTO来 验收广告屏立面的铅垂度，但在施工现场由于遍布支架、脚手架、梯板、踏 板、护网等辅助工程设备的重叠遮挡而无法激光定位，或者，即使能够通视， 对不在同一立面的安装支架也难以进行标记，进而进行修正。
因此，寻求一种简单有效的确定广告屏安装立面的方法，是极为迫切需 要解决的问题。
发明内容
不犮明的目的在于提供一种简单、有效，且可适应复杂施工现场情况的室外广告屏安装立面的确定方法。
本发明所述的室外广告屏安装立面的确定方法，包括如下步骤 步骤一，确定广告屏各三角钢筋支架头的三维坐标值及理论铅垂面；
步骤二，将各三角钢筋支架头所在的坐标系变换为与上述理论铅垂面的
坐标轴系一致，并计算出各三角钢筋支架头的伸縮量；
步骤三，根据上述计算出的各三角钢筋支架头的伸缩量对每个三角钢筋 支架头进行切割或垫伸；并在支架头上焊接广告屏的横钢梁框架；
步骤四，计算理论铅垂面上的竖钢梁框架的中心点及左右边界点坐标， 并将上述中心点及左右边界点的坐标进行反变换，得到测量坐标系的坐标；
步骤五，依据反变换为测量坐标系的竖钢梁框架的中心点及左右边界点 坐标，进行点位放样，以确定各坐标点在横钢梁框架上对应的实际位置；
步骤六，根据上述确定的竖钢梁框架的实际位置，焊接广告屏的竖钢梁 框架，得到广告屏的安装立面。
本发明所述的室外广告屏安装立面的确定方法的步骤一中，设立观测基 线，并以该观测基线上的不同基准测点观测各支架头所在的水平角、高度角、 以及间距。或者，设立观测基线，并以该观测基线上的同一基准测点在不同 时间观测各支架头所在的水平角、高度角、以及间距。其中，在所述各支架 头上设置有反射贴片，观测该反射贴片以确定各支架头所在的水平角、高度 角、以及间距。
本发明所述的室外广告屏安装立面的确定方法的步骤一中，采用推求最 小二乘法拟合以确定理论铅垂面。
本发明所述的室外广告屏安装立面的确定方法的步骤二中，将理论铅垂 面及各三角钢筋支架头投影至同一水平面，所述各三角钢筋支架头的垂直投 影点与理论铅垂面的投影直线之间的距离即为各三角钢筋支架头的伸缩量。 该伸缩量应小于5毫米。
本发明所述方法简单而有实效，尤其适合复杂现场有多个障碍物而无法 采用传统的激光铅垂仪来确定安装立面的场合。
图1为本发明所述的室外广告屏安装立面的确定方法的流程示意图； 图2为实施例中理论铅垂面及支架头向XY面投影后的关系示意图； 图3为实施例中理论铅垂面P与测量坐标轴的关系示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明所述室外广告屏安装立面的确定方法做进一步描述。
如图1所示，本发明所述室外广告屏安装立面的确定方法，包括如下步
骤
步骤101，确定广告屏各三角钢筋支架头的三维坐标值及理论铅垂面。 所述广告屏各三角钢筋支架头的三维坐标值需要根据对应支架头所在的 水平角、高度角及该支架头与基准测点的间距确定。因此，本步骤中，确定 广告屏各三角钢筋支架头的三维坐标值之前，需要首先确定基准测点。 所述基准测点的确定过程如下
在距离实际待安装物体一定距离处的测量参照物上设立观测基线，在该 观测基线上设立多个基准测点，且需保证这些基准测点在同一条直线上。
然后，通过该观测基线上的不同基准测点观测各支架头所在的水平角、 高度角、以及间距，从而得出各三角钢筋支架头的三维坐标值。在上述测量 各支架头所在的水平角、高度角、以及间距时，在所述各支架头上设置有反 射贴片，通过观测该反射贴片以确定各支架头所在的水平角、高度角、以及 间距。或者，以该观测基线上的同一基准测点在不同时间观测各支架头所在 的水平角、高度角、以及间距，从而得出各三角钢筋支架头的三维坐标值。 此时，也可在各三角钢筋支架头上不设置反射贴片而直接观测。
本发明中，需要确定理论铅垂面，以该理论铅垂面为参考，可方可计算 出各三角钢筋支架头的伸缩量。业内确定理论铅垂面的方法很多，例如，取 所有三角钢筋支架头伸出墙壁的长度的平均值所在平面作为理论铅垂面。但 是，如此确定的理论铅垂面不能保证各三角钢筋支架头的伸縮量为最小，在 此基础上得到的广告屏的安装立面需要较大幅度的调整三角钢筋支架头的伸 縮量，势必造成工程量加大。因此，本步骤中，采用推求最小二乘法拟合以 确定理论铅垂面。
6步骤102，将各三角钢筋支架头所在的坐标系变换为与上述理论铅垂面 的坐标轴系一致，并计算出各三角钢筋支架头的伸縮量。
为使采用推求最小二乘法拟合以确定理论铅垂面的问题简单化，本发明 中，将理论铅垂面及各三角钢筋支架头投影至同一水平面，所述各三角钢筋 支架头的垂直投影点与理论铅垂面的投影直线之间的距离即为各三角钢筋支 架头的伸縮量。而为满足广告屏安装立面的垂直度要求，需要各三角钢筋支 架头的伸縮量小于5毫米。
步骤103，根据上述计算出的各三角钢筋支架头的伸縮量对每个三角钢 筋支架头进行切割或垫伸，并在支架头上焊接广告屏的横钢梁框架。
本步骤中，计算出的各三角钢筋支架头的伸縮量会出现正值或者负值， 若为正值，则表示当前三角钢筋支架头的长度偏长，需要进行切割；而若为 负值，则表示当前三角钢筋支架头的长度偏短，需要进行垫伸。
在调整了各三角钢筋支架头的长度后，就可在各调整后的三角钢筋支架 头上焊接广告屏的横钢梁框架。
步骤104，计算理论铅垂面上的竖钢梁框架的中心点及左右边界点坐标， 并将上述中心点及左右边界点的坐标进行反变换，得到测量坐标系的坐标。
本步骤中，所述竖钢梁框架的左右边界点之间形成区域即为广告屏所在 区域。因此，需要在确定广告屏安装立面前确定固定广告屏的竖钢梁框架的 左右边界点的坐标。
步骤105，依据上述反变换为测量坐标系的竖钢梁框架的中心点及左右 边界点坐标，进行点位放样，以确定各坐标点在横钢梁框架上对应的实际位 置。
确定各坐标点在横钢梁框架上对应的实际位置，需要进行点位放样。由 于理论铅垂面的坐标轴系与实际各坐标点所在的坐标轴系不是同一坐标轴 系，因此，放样时，需要把理论铅垂面上的坐标点进行坐标反变换。
步骤106，根据上述确定的竖钢梁框架的实际位置，焊接广告屏的竖钢 梁框架，得到广告屏的安装立面。
本步骤中，以确定了的竖钢梁框架为基础，焊接广告屏的竖钢梁框架， 该竖钢梁框架所构成平面即为广告屏的安装立面。在此安装立面上安装室外 广告屏，可保证广告屏的机械强度达到最大，并且，可保证广告屏的实际受力状况与设计预期相同，从而可有针对性的对重点受力部位进行加强。
确定了安装立面后，还可以进行后续的安装室外广告屏的过程。具体的，
在该安装立面上，确定室外广告屏的竖直中心线，并以此竖直中心线为基准，
固定若干条竖直框架，最后，将广告屏安装于该框架上。
本发明适合于复杂现场情况，尤其适合于现场有障碍物阻挡而无法采用
采用传统的激光铅垂仪确定安装立面的情况。使得确定室外广告屏的安装立
面的过程更加高效而准确，大大提高了室外广告屏安装的便利性和安全性。
下面以一实例来说明本发明所述室外广告屏安装立面的确定方法的具体应用。
事由在北京市朝阳区三元东桥京信大厦面对东三环(朝南)的一侧，
安装高16米、宽18米的时钟屏，并在其下方安装一个室外LED屏。该LED 屏高达42米，屏宽18米。要求LED大屏和时钟屏的支架铅垂面平整度小 于土5mm,轮廓尺寸(高/宽)不大于土5mm。
本工程的最大困难在于高约104米的京信大厦旁边只有一座4层楼顶 (高约12米)可设观测基准测点。观测基准测点到大厦最大间距仅42米， 由此造成观测仰角特大，起始层第6层为28。 ， 16层就达到45。 ， 23层为 55° ， 29层达61° 。这就带来两个问题 一是观测钢筋头要借助于弯管接目 镜；二是特大仰角带来的正切误差大，平距误差也大，观测精度低，增加了 测量难度。
如果用激光铅垂仪DISTO定位，理论上简单，但施测可能性几乎为零， 不但施工现场的三角钢筋支架、脚手架、梯板、踏板、护网和巻扬机重叠遮 挡无法打激光定位；即便通视，全部的三角钢筋支架头不在同一垂线(或同 一水平线)上，很难做标记。
因此，在本次工程施工中，应用了本发明所述的室外广告屏安装立面的 确定方法。具体为
首先，确定广告屏各三角钢筋支架头的三维坐标值及理论铅垂面。
由于施工现场的三角钢筋支架、脚手架、梯板、踏板、护网和巻扬机重 叠遮挡，实现"不同测站双极"很困难，每个观测点，都要专人爬上三角钢 筋支架头去掉围护网和遮挡物，粘贴索佳专用的反射贴片。所以，本发明中 采用"不同工作日复测"，即在反射贴片不被遮挡的同一基准测点重复测量两次。以获得计算各三角钢筋支架头的三维坐标值的数据。其中包括了支架头 相对于基准测点的水平角、高度角、及距离。
确定理论铅垂面的方法很多，如取三角钢筋支架头长度Xi的平均值等 等，但，都不能保证每个支架头的伸缩量(Al， A2， A3，......)为最小。
一个使全部支架头的伸縮量(切割或垫伸)为最小的理论铅垂面，则必须采 用最小二乘法拟合才能求得。
为使问题简单化，把理论铅垂面及三角钢筋支架头都投影到xy平面上， 即z=()，则理论铅垂面P变为一条直线L，"最小二乘法理论铅垂面拟 合"就变成"最小二乘法直线拟合"(如图2所示)。拟合的直线方程为
<formula>formula see original document page 9</formula>
每个三角钢筋支架头垂直投影点(即z = 0)与最小二乘法拟合理论铅 垂面P的投影(直线L)的X距离Ai=X:"p，即为每个三角钢筋支架头不 共面的误差Vi。
要使这个误差Vi为最小，贝IJ:
<formula>formula see original document page 9</formula>
取偏导数
<formula>formula see original document page 9</formula>
由(6)、 (7)得
<formula>formula see original document page 9</formula>由(8)、 (9)得
"=[xy-y]/"
—[XV ] - ["[ "/" (10)
由(10)、 (11)式，用l一n个点的xy值代入，则得拟合直线L (参
数)
为使求每个三角钢筋支架头伸缩量的问题也简单化，根据拟合直线L的 参数"，将测量坐标轴旋转"角(/ "an-H"))，与理论铅垂面的坐标轴系一
致(如图3所示)，并变换坐标。坐标变换公式如下
—人 50
y,- 50 么
_ 2 ,. _
(12 )
A，A可由"角求得。 下面求的每个三角钢筋支架头伸缩量(± A )
每个三角钢筋支架头伸縮量A i直接用下式计算
义。 U3) 式中X"为理论铅垂面的^值，《为每个三角钢筋支架头所测的^ 值Z'均为坐标变换值)。
(则支架头切割Ai) Ai=+ (则支架头垫伸厶i) 要确定理论铅垂面上的坐标点(如中心线、电子屏安装部位的总轮廓 位置等)在京信大厦的具体位置，则要进行点位放样。由于理论铅垂面的坐 标轴系与测量坐标轴系不是同一坐标轴系，故，放样时，必须把理论铅垂面 上的坐标点进行"坐标反变换"。反变换公式如下
V、—1《
乂--A^ .
1人
对于对称正定矩阵而言，它的逆矩阵为转置矩阵，即。故:
10<formula>formula see original document page 11</formula>
4，A由/ 角求得。
经过上述点位放样，可以确定理论铅垂面上的坐标点在京信大厦的具体 位置，也即各坐标点在各三角钢筋支架头的实际位置，从而可以调整各三角 钢筋支架头，最终确定广告屏的安装立面。
本实施例中，在确定了广告屏的安装立面后，还进行了辅助的验证过程。
即通过在支架头焊接横钢梁框架及竖直钢梁框架，以此作为室外广告屏 的安装平面。对该安装平面迸行验证，以获得实际安装的各个力学参数。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方 式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领 域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范 围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图 例。
权利要求
1. 一种室外广告屏安装立面的确定方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一，确定广告屏各三角钢筋支架头的三维坐标值及理论铅垂面；步骤二，将各三角钢筋支架头所在的坐标系变换为与上述理论铅垂面的坐标轴系一致，并计算出各三角钢筋支架头的伸缩量；步骤三，根据上述计算出的各三角钢筋支架头的伸缩量对每个三角钢筋支架头进行切割或垫伸；并在支架头上焊接广告屏的横钢梁框架；步骤四，计算理论铅垂面上的竖钢梁框架的中心点及左右边界点坐标，并将上述中心点及左右边界点的坐标进行反变换，得到测量坐标系的坐标；步骤五，依据反变换为测量坐标系的竖钢梁框架的中心点及左右边界点坐标，进行点位放样，以确定各坐标点在横钢梁框架上对应的实际位置；步骤六，根据上述确定的竖钢梁框架的实际位置，焊接广告屏的竖钢梁框架，得到广告屏的安装立面。
2. 如权利要求1所述的室外广告屏安装立面的确定方法，其特征在于， 所述步骤一中，设立观测基线，并以该观测基线上的不同基准测点观测各支 架头所在的水平角、高度角、以及间距。
3. 如权利要求1所述的室外广告屏安装立面的确定方法，其特征在于， 所述步骤一中，设立观测基线，并以该观测基线上的同一基准测点在不同时 间观测各支架头所在的水平角、高度角、以及间距。
4. 如权利要求2或3所述的室外广告屏安装立面的确定方法，其特征在 于，在所述各支架头上设置有反射贴片，观测该反射贴片以确定各支架头所 在的水平角、高度角、以及间距。
5. 如权利要求1所述的室外广告屏安装立面的确定方法，其特征在于， 所述步骤一中，采用推求最小二乘法拟合以确定理论铅垂面。
6. 如权利要求1所述的室外广告屏安装立面的确定方法，其特征在于， 所述步骤二中，将理论铅垂面及各三角钢筋支架头投影至同一水平面，所述 各三角钢筋支架头的垂直投影点与理论铅垂面的投影直线之间的距离即为各 三角钢筋支架头的伸縮量。
7. 如权利要求6所述的室外广告屏安装立面的确定方法，其特征在于，所述步骤二中，所述伸缩量小于5毫米<
全文摘要
本发明公开了一种室外广告屏安装立面的确定方法，包括如下步骤确定广告屏各三角钢筋支架头的三维坐标值及理论铅垂面；计算出各三角钢筋支架头的伸缩量并进行对应的切割或垫伸，并在支架头上焊接广告屏的横钢梁框架；计算理论铅垂面上的竖钢梁框架的中心点及左右边界点坐标，并将中心点及左右边界点坐标进行反变换，得到测量坐标系的坐标；依据竖钢梁框架的中心点及左右边界点坐标进行点位放样，以确定各坐标点在横钢梁框架上对应的实际位置；进而焊接广告屏的竖钢梁框架，得到广告屏的安装立面。本发明所述的室外广告屏安装立面的确定方法尤其适合复杂现场有多个障碍物而无法采用传统的激光铅垂仪来确定安装立面的场合。
文档编号G01B21/00GK101504285SQ200910078229
公开日2009年8月12日 申请日期2009年2月23日 优先权日2009年2月23日
发明者丁伯皋, 侯妙乐, 张向前 申请人:北京建筑工程学院