AutoCAD和Excel軟件在工程測量中的應(yīng)用

薛敏霞

摘 要：工程測量作為現(xiàn)代化建設(shè)流程中關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，測量數(shù)據(jù)的高效性處理以及精準(zhǔn)度的提升直接影響整個(gè)工程建設(shè)進(jìn)度及質(zhì)量。工程測量涉及大量內(nèi)部資料，如何運(yùn)用高效、智能的計(jì)算機(jī)處理軟件與工程需求緊密結(jié)合是工程測量發(fā)展的必然趨勢。本文以目前工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用的兩種軟件AutoCAD和Excel為介紹主體，分析其具體應(yīng)用并示以案例，以及對工程測量流程的智能化提供理論參考。

關(guān)鍵詞：AutoCAD Excel 工程測量 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（a）-0040-02

科技的進(jìn)步意味著人類社會(huì)將逐漸步入智能化、信息化。工程建設(shè)中測量工作主要涉及到內(nèi)容有工程放線、定位以及對于測量數(shù)據(jù)、內(nèi)業(yè)資料的計(jì)算等。以往對于內(nèi)業(yè)資料的整理統(tǒng)計(jì)多為人工計(jì)算，測量儀器誤差、人為計(jì)算誤差在不同程度上對測量的精度產(chǎn)生影響，互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算程序的發(fā)展為測量工作帶來一場新的變革。

1 AutoCAD在工程測量工程中的應(yīng)用

1.1 AutoCAD在內(nèi)業(yè)資料中的應(yīng)用

1.1.1 內(nèi)業(yè)資料計(jì)算

內(nèi)業(yè)資料即指工程建設(shè)中出現(xiàn)的大量原始資料，具備合法性、原始性以及真實(shí)性的基本屬性。內(nèi)業(yè)資料是工程建設(shè)計(jì)量單位、預(yù)算統(tǒng)籌的主要依據(jù)。

（1）前方交會(huì)。

較為經(jīng)典計(jì)算應(yīng)用以前方交會(huì)為例，原理示意（如圖1），其中A、B兩個(gè)控制點(diǎn)已知，P為測量值，由A、B兩點(diǎn)到P點(diǎn)的距離及方向已測出，角度為a、b，距離為Sa 和Sb.將已知點(diǎn)A、B的坐標(biāo)以及得出的觀測值輸入AutoCAD繪制桌面，圖示可得出三點(diǎn)之間的位置以及方向關(guān)系，線段AB、交會(huì)點(diǎn)P.分別以A、B兩點(diǎn)為圓心做圓，出現(xiàn)圖中大小兩圓，利用計(jì)算命令I(lǐng)D得出點(diǎn)P的坐標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中，角度與距離通常需要同時(shí)進(jìn)行測量計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)場條件靈活觀測。

（2）圓弧段的點(diǎn)加密。

在實(shí)際工程測量中通常會(huì)遇到較為復(fù)雜的地勢，除了直線型測量，對于彎道測量的數(shù)據(jù)處理在AutoCAD中也能快速的計(jì)算。利用AutoCAD軟件計(jì)算的靈活性，將已知點(diǎn)的測量點(diǎn)，此處設(shè)為A點(diǎn)，設(shè)置為坐標(biāo)系原點(diǎn)，與A相鄰的點(diǎn)設(shè)為B點(diǎn)，設(shè)計(jì)A、B兩點(diǎn)之間的圓弧，以A為起點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)一定角度，使得線段AB與Y軸重合，則實(shí)際放樣的點(diǎn)在圓弧方向均可計(jì)算得出。

1.1.2 內(nèi)業(yè)資料管理

AutoCAD除了應(yīng)用于對資料數(shù)據(jù)的計(jì)算，在對作業(yè)資料的管理上也被廣泛使用。通常分為兩個(gè)方面：（1）對于控制點(diǎn)網(wǎng)圖與周邊建筑需要被控特征點(diǎn)之間的關(guān)系，（2）針對工程中土方開挖橫斷面、縱斷面形狀以及面積大小的統(tǒng)計(jì)。以當(dāng)前工程斷面測量中較為前沿的AutoCAD二次開發(fā)軟件工具包DWSMSK應(yīng)用為例進(jìn)行闡述，河道、公路堤防等工程建設(shè)時(shí)通常需要沿路線方向測定兩側(cè)地面的高程變化，繪制帶狀圖和縱橫斷面圖，以此指導(dǎo)設(shè)計(jì)坡度及土方量的計(jì)算。

1.2 應(yīng)用實(shí)例

以AutoCAD在施工放樣中的應(yīng)用為例，從方案設(shè)計(jì)、施工放線、計(jì)算校核以及質(zhì)量控制分析其應(yīng)用。

1.2.1 測量方案設(shè)計(jì)

工程建設(shè)放樣前期，首先對施工區(qū)域內(nèi)的交通導(dǎo)行、建筑功能、管線布置進(jìn)行數(shù)字化的觀測與記錄，以此作為方案設(shè)計(jì)依據(jù)。具體工作流程為：使用全站儀對施工場地進(jìn)行測量，對周圍環(huán)境中的構(gòu)筑以及網(wǎng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維導(dǎo)入，將所得數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)藍(lán)圖中的工程點(diǎn)對比定位，確定工程點(diǎn)和施工范圍。利用AutoCAD軟件將觀測數(shù)據(jù)、藍(lán)圖數(shù)據(jù)以及管線數(shù)據(jù)等繪制在同一張圖紙上，分層管理，結(jié)合圖紙中各種要素利用軟件進(jìn)行測量方案的設(shè)計(jì)。

1.2.2 施工放線法

由AutoCAD繪制矢量性的電子圖能準(zhǔn)確的反映施工區(qū)域不同方位的真實(shí)位置，以此達(dá)到施工過程準(zhǔn)確放線的目的。通常是將主要工程點(diǎn)的坐標(biāo)輸入電子地圖中，通過掃描或者數(shù)據(jù)的輸入實(shí)現(xiàn)各個(gè)結(jié)構(gòu)空間位置關(guān)系的矢量化。以建筑紅線放線為例：經(jīng)過CAD基礎(chǔ)性編輯對建筑物進(jìn)行幾何定位之后，需要為建設(shè)單位提供坐標(biāo)資料和樁位圖。CAD經(jīng)典的編輯命令需要重復(fù)進(jìn)行查詢、抄錄、標(biāo)記，相對較為復(fù)雜，AutoCADLISP是以CAD為平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)的軟件工具，以插件的形式嵌入AutoCAD內(nèi)部，源于LISP語言，該編程語言針對批量化、重復(fù)操作具有強(qiáng)大的處理功能。利用AutoCADLISP對建筑紅線方向具體操作流程可概括為：（1）利用圓圈標(biāo)記放點(diǎn)點(diǎn)位，并標(biāo)注相應(yīng)點(diǎn)號(hào)，標(biāo)志圖形分層管理，命名點(diǎn)號(hào)層，利用模版編輯標(biāo)定顏色；（2）引出放樣點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，標(biāo)注于點(diǎn)位附近，引線及標(biāo)注置于“坐標(biāo)層”；（3）LISP程序代碼編輯，利用文本編輯器編制lsp編程插件；（4）程序調(diào)用，將編寫的程序文件命名為BB.lsp，插入CAD搜索路徑，打開CAD從“工具-選項(xiàng)欄”加載acad.lsp，具體繪圖時(shí)輸入命令bb，即可由設(shè)定程序自動(dòng)獲得標(biāo)號(hào)點(diǎn)的左邊，同時(shí)坐標(biāo)文件已固定形式自動(dòng)保存，用于隨時(shí)調(diào)用。

1.2.3 計(jì)算校核

通過軟件繪制的矢量性電子地圖與施工現(xiàn)場的工程點(diǎn)完全對應(yīng)，因此，技術(shù)人員可以利用AutoCAD來校核坐標(biāo)計(jì)算的準(zhǔn)確性。以某段道路改造的工程測量舉例說明，樁號(hào)為K1+200～K1+800的一段曲線道路，如果采用傳統(tǒng)計(jì)算方法，由于曲線弧度的不規(guī)則特征，對其長度以及弧度計(jì)算涉及公式較為復(fù)雜，且易出現(xiàn)計(jì)算誤差。因此施工前，由設(shè)計(jì)單位提供原地形的CAD設(shè)計(jì)藍(lán)圖，對設(shè)計(jì)路段進(jìn)行繪制，通過定距等分的方式對其精準(zhǔn)對正，分段標(biāo)注，得出多個(gè)工程的點(diǎn)坐標(biāo)，將計(jì)算數(shù)據(jù)輸入全站儀進(jìn)行現(xiàn)場定位。

1.2.4 放線質(zhì)量控制

由于空間、時(shí)間、人為操作技術(shù)的不穩(wěn)定性，工序之間是否完整對接，上一道工序其完整度不能通過現(xiàn)在進(jìn)行的工序進(jìn)行檢驗(yàn)。與實(shí)際情況中空間、技術(shù)的不能并行操控的缺陷相比，利用電子地圖，運(yùn)用AutoCAD將已完成的工序其設(shè)計(jì)形狀在編輯界面中繪出，并根據(jù)軟件中動(dòng)態(tài)模擬，繪制三維結(jié)構(gòu)圖，校核上一段工序準(zhǔn)確性的同時(shí)有效控制下一個(gè)工序的施工流程。對于各個(gè)標(biāo)段施工前后準(zhǔn)確繪制圖樣，控制整個(gè)施工完成質(zhì)量。

2 Excel在工程測量工程中的應(yīng)用

Excel主要用于對測量后數(shù)據(jù)的計(jì)算。以下從表格形式、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的特征對Excel在工程測量中的應(yīng)用進(jìn)行舉例說明。

2.1 成果、邊長方位角表

由全站儀測量工程點(diǎn)所得數(shù)據(jù)均為坐標(biāo)形式，而實(shí)際施工過程中，測量、換算通常以距離、方位角作為計(jì)算單位。因此將觀測結(jié)果在資料中統(tǒng)計(jì)時(shí)需要繪制方位角邊長反算表，由于坐標(biāo)數(shù)據(jù)位數(shù)長、涉及點(diǎn)較多，如果人為記錄整理很難保證其完整性和準(zhǔn)確度，而Excel表格的繪制通過小程序的插入，能快速準(zhǔn)確的將所得數(shù)據(jù)輸入，且自帶函數(shù)編程，快速得出計(jì)算結(jié)果或者進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

其中方位角邊長反算表按照功能通常由兩部分組成：反算表和原始數(shù)據(jù)表，反算表部分反映外業(yè)作業(yè)實(shí)際控制點(diǎn)及檢核點(diǎn)的數(shù)據(jù)以方位和邊長單位統(tǒng)計(jì)。原始數(shù)據(jù)表格用于記錄外業(yè)測量數(shù)據(jù)，便于與原始資料對照參考。通過測量儀器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入電腦，通過Excel對其進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化導(dǎo)出。表格形式簡單，操作快捷，輸入點(diǎn)號(hào)即得計(jì)算結(jié)果，且出錯(cuò)率低。另外，運(yùn)用Excel表格計(jì)算，只需對其中一個(gè)計(jì)算單元進(jìn)行操作，與之并行的單元?jiǎng)t直接輸入點(diǎn)號(hào)即可完成，涉及運(yùn)算公式的統(tǒng)計(jì)則更為快速，常用操作命令有“拉”、“復(fù)制粘貼”等。

2.2 水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)處理

根據(jù)測量數(shù)據(jù)分類，建立水準(zhǔn)計(jì)算表格，錄入觀測數(shù)據(jù)。利用Excel編制表格需要對其計(jì)算功能進(jìn)行了解。水準(zhǔn)測量計(jì)算機(jī)界面包含的數(shù)據(jù)名稱分類一般有：儀器站數(shù)、平均高差、高程、間距、視距。另外需要建立測量記載表和測量成果表。通過繪制水準(zhǔn)測量計(jì)算表實(shí)現(xiàn)對水準(zhǔn)點(diǎn)、斷面數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。計(jì)算前需要在表格顏色范圍內(nèi)標(biāo)注正確的文本，Excel表格按照水文測量規(guī)范自帶檢測功能，對錄入數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。下一次修改只需修改數(shù)據(jù)便直接生成計(jì)算結(jié)果，即Excel表格的保存是即定計(jì)算過程。

2.3 Excel與AutoCAD結(jié)合應(yīng)用的工程實(shí)例

實(shí)際工程項(xiàng)目中，從測量方案的設(shè)計(jì)到實(shí)地放線施工，內(nèi)外作業(yè)的交互、資料數(shù)據(jù)的共享均會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)以及計(jì)算要求。Excel與AutoCAD兩者通常結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出，得出各自的測量成果，以下結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，對兩者結(jié)合應(yīng)用的流程進(jìn)行簡要闡述。

（1）工程概況：某高架橋其位于某村鎮(zhèn)1000m處，所處位置右偏曲線半徑為R，緩和曲線長為L，已知其直緩點(diǎn)（ZH）和緩直點(diǎn)（HZ）樁號(hào)及坐標(biāo)，交點(diǎn)前后導(dǎo)線邊方位角分別設(shè)為θ1、θ2.結(jié)合已知觀測數(shù)據(jù)，利用Excel與AutoCAD對其進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，并繪制AutoCAD曲線。

（2）Excel計(jì)算坐標(biāo)，根據(jù)已知樁號(hào)以及工程精度要求，利用Excel表格進(jìn)行分段樁號(hào)計(jì)算，通過直緩點(diǎn)（ZH）和緩直點(diǎn)（HZ）樁號(hào)確定中線坐標(biāo)，得出第二行為已知數(shù)據(jù)。進(jìn)一步分段計(jì)算，通過下拉進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)算操作，并將其由中樁坐標(biāo)轉(zhuǎn)為絕對坐標(biāo)，最終求得所需工程點(diǎn)坐標(biāo)。

（3）AutoCAD生成曲線，將所得Excel表格所得坐標(biāo)復(fù)制到記事本上，全選數(shù)據(jù)，在CAD中進(jìn)行復(fù)制，對于較大的坐標(biāo)系采用UCS進(jìn)行復(fù)制，轉(zhuǎn)化坐標(biāo)原點(diǎn)，同時(shí)在編輯命令中選擇樣條曲線，由此得出此段線路的中線。

（4）結(jié)構(gòu)物定位，根據(jù)生成曲線結(jié)合已知點(diǎn)坐標(biāo)以及結(jié)構(gòu)物本身的三維關(guān)系繪制其成體圖。

（5）坐標(biāo)查詢點(diǎn)，AutoCAD利用查詢功能對所繪圖紙進(jìn)行結(jié)構(gòu)物其他點(diǎn)的計(jì)算。

3 結(jié)語

工程測量在工程施工的過程中占據(jù)著重要地位，對保證工程施工安全異常重要。AutoCAD和Excel軟件是兩種常用的工程測量軟件，AutoCAD主要用于內(nèi)業(yè)資料計(jì)算和管理，Excel主要用于成果、邊長方位角表計(jì)算、水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)處理等，二者結(jié)合使用，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

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