數(shù)據(jù)成批處理技術(shù)在施工放樣中的應(yīng)用研究

丁 策

1 概述

施工放樣是工程施工中最基本也是最重要的一個環(huán)節(jié)，放樣的高效性和準(zhǔn)確性決定了整個工程的工程進展及工程質(zhì)量，所以，如何有效地提高放樣測量的效率及準(zhǔn)確度就成為提高工程效率和工程質(zhì)量的首要問題。特別對于鐵路及公路的曲線放樣測量，在以往的工程中，一般使用電子經(jīng)緯儀和測距儀采用偏角法進行。計算繁瑣，放樣程序復(fù)雜，頻繁轉(zhuǎn)鏡，而且由于偏角產(chǎn)生積累誤差致使放樣精確度低，往往一條曲線要進行多次的復(fù)測以控制精度，大大降低了效率，消耗了人力物力。

為提高施工放樣的效率、精度，進而提高工程整體進展和工程質(zhì)量，利用數(shù)字技術(shù)，結(jié)合計算機和全站儀進行高精度高效率放樣成為目前工程測量中的一個重要研究方向。

2 數(shù)字化施工放樣

數(shù)字化施工放樣包括計算機數(shù)據(jù)處理，匯總，分析;計算機模擬放樣;數(shù)字化儀器現(xiàn)場測量放樣;計算機數(shù)據(jù)檢驗等。通過計算機技術(shù)與數(shù)字化全站儀的有機結(jié)合達到高效，高精的目的。本文著重介紹計算機數(shù)據(jù)處理，匯總，分析及計算機模擬放樣。而運用AutoCAD軟件的精確圖形繪制功能和Excel的數(shù)據(jù)成批處理功能就能達到我們的所有要求。

3 AutoCAD與Excel

AutoCAD是美國AutoDESK公司開發(fā)的一款計算機輔助設(shè)計軟件，由于其應(yīng)用的廣泛性，繪圖的精確性受到全球建筑，機械，電子，天文，物理，化工等行業(yè)的青睞，是目前最受歡迎的計算機輔助設(shè)計軟件。由于AutoCAD的繪圖空間是無限的，理論上它可以達到任何想要的繪圖精度。

Excel是美國微軟公司開發(fā)的一款辦公軟件，主要針對表格數(shù)據(jù)處理，其計算精度能達到小數(shù)點后12位，小數(shù)點前15位，而且Excel軟件中包含豐富的函數(shù)，利用Excel基本能夠處理工程測量中的所有三角函數(shù)計算。

4 計算機數(shù)據(jù)處理及模擬放樣

4.1 繪制精確平面導(dǎo)線圖

4.1.1 數(shù)據(jù)輸入

將設(shè)計圖紙中的關(guān)鍵點坐標(biāo)及控制點數(shù)據(jù)成批輸入Excel，按X與Y分兩列，在下一列利用“＆”函數(shù)進行X值與Y值的結(jié)合形成坐標(biāo)點數(shù)據(jù)，具體函數(shù)格式為:[=Y所在單元格＆″，″＆X所在單元格］*(不含中括號)。利用Excel拖拽功能進行各坐標(biāo)點數(shù)據(jù)的自動生成(見圖1)。

圖1 自動生成的各坐標(biāo)點數(shù)據(jù)

4.1.2 繪制導(dǎo)線圖

全部選定坐標(biāo)列的數(shù)據(jù)，Ctrl+C復(fù)制，打開CAD軟件，鍵入“L”(不包括引號)命令繪制直線，點擊命令行使光標(biāo)至于其中，按鍵Ctrl+V粘貼，CAD將自動根據(jù)導(dǎo)線點坐標(biāo)精確繪制出導(dǎo)線，之后在導(dǎo)線中根據(jù)切線長T定出各JD所對應(yīng)的ZH，HZ，ZY，YZ點(見圖2)。

圖2 導(dǎo)線圖

4.1.3 建立坐標(biāo)表

利用CAD的坐標(biāo)標(biāo)注功能標(biāo)注出各關(guān)鍵點的坐標(biāo)并整理成列輸入Excel中建立關(guān)鍵點坐標(biāo)表(見表1)。

表1 關(guān)鍵點坐標(biāo)表

4.2 利用Excel的數(shù)據(jù)批處理功能進行全線路坐標(biāo)計算

4.2.1 坐標(biāo)計算相關(guān)公式

1)ZHi到HYi:

根據(jù)公式:

其中，Ai－1，i為 JDi－1至 JDi的坐標(biāo)方位角;曲線右轉(zhuǎn)時 ξ=1，左轉(zhuǎn)時ξ=－1。

4.2.2 Excel成批數(shù)據(jù)計算

將線路基本資料單獨成列，將以上公式輸入到Excel中對各樁點進行成批運算，運用“＆”函數(shù)生成坐標(biāo)列。最終，計算得出的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)見表2。

表2 曲線各點坐標(biāo)數(shù)據(jù)

計算出以ZH點為原點的緩和曲線中各點坐標(biāo)，其中l(wèi)為計算點到ZH點的曲線長，一般取10 m。

2)HYi到QZi:

根據(jù)公式:

計算出以ZH點為原點的圓曲線中各點坐標(biāo):

其中，R為曲線半徑;Ls為緩和曲線長;β0為緩和曲線全長所對應(yīng)的切線角;l一般取20 m。

3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換:

以上坐標(biāo)都是以ZH點為原點，ZH點切向為X方向坐標(biāo)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，但實際上我們需要的是施工圖紙上坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，為此必須進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可按下式進行:

對于QZ點到HZ點仍然用式(1)與式(2)計算出相對坐標(biāo)，然后通過下式進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換:

5 計算機模擬放樣

歸總生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)列以后，通過4.1所闡述方法對整條線路進行CAD自動繪制，并結(jié)合所生成導(dǎo)線和藍圖進行圖形化檢驗(見圖3)。

圖3 計算機模擬放樣圖

檢驗合格后將坐標(biāo)數(shù)據(jù)連同控制網(wǎng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入全站儀利用全站儀的坐標(biāo)放樣功能進行放樣。

6 計算誤差分析

Excel計算精度能達到小數(shù)點后11位，由于曲線點坐標(biāo)計算都是以本曲線的ZH點坐標(biāo)為起始計算的，沒有誤差積累，理論上計算誤差可以控制在ZH點坐標(biāo)數(shù)值的精度上，而ZH點坐標(biāo)數(shù)值由JD坐標(biāo)數(shù)值精度確定，所以理論上誤差可以達到JD坐標(biāo)數(shù)值的精度，一般JD坐標(biāo)數(shù)值為mm，所以誤差控制能達到1 mm。

7 全站儀坐標(biāo)放樣

現(xiàn)代施工測量中，由于全站儀具備的坐標(biāo)測量及放樣功能能夠在不轉(zhuǎn)鏡的情況下根據(jù)坐標(biāo)放出所有通視點，所以全站儀在施工放樣中的應(yīng)用越來越高。將上面的數(shù)據(jù)通過全站儀配套的軟件傳輸給儀器并且形成作業(yè)，在現(xiàn)場可以根據(jù)實地情況進行轉(zhuǎn)鏡，轉(zhuǎn)鏡相關(guān)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)都通過全站儀內(nèi)部程序自動處理，從而達到現(xiàn)場的無紙移站。

8 結(jié)語

數(shù)字化測量放樣技術(shù)憑借計算機技術(shù)的不斷進步，測量放樣儀器制造技術(shù)的提高，科學(xué)技術(shù)的不斷更新將越來越為工程技術(shù)人員所熟知和應(yīng)用，也必將在未來施工中發(fā)揮重要的作用。通過在北京北站改建等工程中應(yīng)用數(shù)字化測量放樣技術(shù)，大大提高了施工放樣的效率及放樣精度，為工程的順利進展提供了強有力的保障，應(yīng)用效果較好。

[1]徐亞軍.高速鐵路施工放樣測量的方法與研究[J］.山西建筑，2010，36(13):345-346.