AutoCAD在復雜曲線（匝道）中的應用

楊孝欣

摘 要：結合福州馬尾大橋北接線段的工作實踐，利用AutoCAD軟件繪制復雜曲線圖，并對該曲線圖的精度進行評定，可為其他項目在匝道測量中的應用提供方法和依據。

關鍵詞：AutoCAD軟件；復雜曲線；匝道；坐標計算

中圖分類號：U442 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.067

隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，測量內業(yè)數據計算方法也在不斷創(chuàng)新，利用AutoCAD軟件采集、測量坐標數據已經成為一種主流方式。與傳統(tǒng)的計算器計算方式相比，這一方式更直觀、更迅速、更靈活、更高效。但是，由于互通立交中的匝道通常是由多條復曲線、S形曲線、卵形曲線組成，與簡易的圖形相比，繪制難度更大，因此，如何將這些不規(guī)則的曲線精準地繪制在AutoCAD軟件上，并滿足規(guī)范中施工測量的精度需求是企業(yè)急需解決的問題。

1 工程概況

福州市馬尾大橋北接線段共計有12條匝道，除Y，Z匝道有部分路基外，其余全部為橋梁結構。其中，Y匝道最長，里程為1 726.775 m；I匝道最短，里程為203 m。E匝道中包含半徑最大的曲線，曲線半徑為2 283.75 m；I匝道中包含半徑最小的曲線，曲線半徑為40.5 m。由于曲線半徑在樁間距擬合圖形時具有重要的作用，同時又是精度評定的重要參考依據，因此，本文將曲線半徑最小的I匝道作為特例進行解析。

2 準備工作

2.1 資料收集

首先在設計院下發(fā)的施工圖紙中查找包含I匝道軸線起點里程、起點坐標、起點方位角、終點里程、終點坐標、變曲點里程、曲線半徑、曲線走向、轉角值等測量內業(yè)計算所需的相關信息的曲線要素表。圖1所示為I匝道線形單元要素表。

2.2 軟件安裝

除Excel軟件為系統(tǒng)自帶的Office辦公軟件外，還要用到坐標批量計算的軟件，即“公路施工測量坐標計算系統(tǒng)”軟件和用于繪制圖形的AutoCAD2007軟件。以上兩個軟件均來自互聯(lián)網，可自行下載并安裝。

3 數據計算與處理

3.1 坐標計算

利用“公路施工測量坐標計算系統(tǒng)”軟件的批量坐標計算功能可節(jié)省內業(yè)坐標計算的時間。選擇功能中的互通立交匝道計算模塊，按軟件默認格式輸入I匝道的曲線要素數據，包括起點里程、起點坐標、起點方位角、曲線半徑、曲線類型、變曲點里程、曲線轉向、結束點里程幾項數據，具體如圖2所示。

通過軟件的一鍵計算功能 ，便可立即計算出I匝道曲線的批量坐標數據結果。值得注意的是，此時，如果發(fā)現(xiàn)結束點的計算坐標值與設計坐標值不符，可使用計算器對其進行最后復核。復核后，如果結束點計算坐標值仍然與設計值不符，則應上報設計單位，要求其確認曲線要素表內各項數據是否出現(xiàn)了設計錯漏。只有當結束點的計算坐標值與設計坐標值比對無誤時，才可通過輸出按鈕 將計算的批量結果全部導出至Excel。

鑒于本次任務后續(xù)對精度評定的需要，在樁間距數值填寫處分別以5 m、10 m和20 m進行了3次獨立的計算，從而得到3組獨立的批量坐標結果數據。待后續(xù)通過精度分析總結，最終確定一個合理的樁間距數值，以供日后項目參考。

3.2 坐標轉換

由于AutoCAD軟件坐標系中的豎軸方向為Y軸，橫軸方向為X軸，而測量學坐標系中的豎軸方向為X軸，橫軸方向為Y軸，二者正好相反，因此，需要將導出至Excel表格中的坐標數據在Excel軟件中進行X值、Y值對調處理后才可用于圖形繪制。

在具體操作時，可在Excel表格中的任意第一行空白單元格處輸入多文本轉換指令“=CONCATENATE”和坐標X值、Y值單元格的編號，將坐標的X值與Y值單元格編號位置交換后放置于同一個單元格內，如圖3所示；然后利用Excel軟件的向下填充功能或者直接在目標單元格右下角向下拉拽，便可將Excel表格中所有計算得到的坐標數據轉換為AutoCAD軟件所能識別的坐標數據格式。

4 圖形應用

4.1 繪制圖形

利用AutoCAD軟件的樣條曲線繪制功能 或者直接在命令對話框輸入“spline” ，然后切換至Excel軟件，將格式轉換后的K0～K203的坐標數據全部選取并復制，之后切換回AutoCAD軟件的指令對話框中進行粘貼，最后第一次敲回車鍵“Enter”結束粘貼，第二次敲回車鍵結束曲線起點切向，第三次敲回車鍵結束曲線終點切向。完成以上指令后，I匝道的曲線圖已在AutoCAD軟件中繪制完畢。繪制好的I匝道曲線如圖4所示。

4.2 坐標查詢

開啟AutoCAD軟件的對象捕捉功能，利用AutoCAD軟件的查詢坐標按鈕 或者直接在命令對話框中輸入ID，便可實時調取繪制曲線上任意一點的坐標數據。

5 精度評定

5.1 精度指標

根據《工程測量規(guī)范》（GB 50026—2007）中的規(guī)定，結合本項目的情況，以高精度指標為準，將橋梁軸線測量偏位允許偏差值△o=4 mm作為依據，以此來評定AutoCAD軟件直接查詢的坐標值是否合格。

5.2 對比分析

將設計圖紙中曲線要素表內的圓曲線中點（里程IK0+113.193，設計坐標X=2 877 549.353、Y=443 386.279）作為已知點進行檢驗抽查，分別與AutoCAD軟件繪制的樁間距為5 m、10 m和20 m的三組曲線中的該點坐標值的偏差值進行對比。偏差值按以下公式計算：

由此可判定AutoCAD軟件繪制曲線的坐標精度是否達到了規(guī)范要求。對比結果如表1所示。

從表4可以看出，即便在匝道的最小曲線半徑僅為40.5 m時，只要在計算坐標時將樁間距選為≤10 m，按其坐標結果所繪制出的AutoCAD曲線圖形完全能夠滿足規(guī)范中對測量精度的要求。

6 結束語

隨著電腦的普及和應用，應用AutoCAD軟件可高效率、高精度地繪制出復雜的曲線圖形，其迅速、便捷的坐標查詢功能極大地減少了傳統(tǒng)測量復雜的內業(yè)計算工作量，值得在同類型項目中推廣和應用。

參考文獻

[1]中國有色金屬工業(yè)西安勘察設計研究院.GB 50026—2007 工程測量規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2007.

[2]馬旭，吳國云.中文AutoCAD2007應用基礎教程[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2007.

〔編輯：劉曉芳〕