AutoCAD、全站儀和編程計(jì)算器在工程測(cè)量中的應(yīng)用
一、引言
在工程測(cè)量中,內(nèi)業(yè)資料計(jì)算占有很重要的比重,內(nèi)業(yè)資料計(jì)算的準(zhǔn)確無誤與速度直接決定了測(cè)量工作是否能夠快速、順利地完成。而內(nèi)業(yè)資料的計(jì)算方法及其所需達(dá)到的精度,則又直接取決于外業(yè)所用儀器及具體的放樣目標(biāo)和內(nèi)業(yè)計(jì)算所用到的辦公軟件和計(jì)算方法。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aid Design 簡(jiǎn)寫CAD,常稱AutoCAD)是20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)型應(yīng)用軟件。如今在各個(gè)領(lǐng)域均得到了普遍的應(yīng)用。它大大提高了工程技術(shù)人員的工作效率。AutoCAD配合AutoLisp語(yǔ)言,還可以編制一些常用的計(jì)算程序,得到計(jì)算結(jié)果。AutoCAD的特性提供了測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)資料計(jì)算的另外一種全新直觀明了的圖形計(jì)算方法。
結(jié)合我們現(xiàn)正使用的徠卡全站儀的情況,其可以很方便地進(jìn)行三維坐標(biāo)的測(cè)量,通過AutoCAD的內(nèi)業(yè)計(jì)算,①、在放樣的過程中,可以用編程計(jì)算器結(jié)合全站儀,非常方便地、快速地進(jìn)行作業(yè);②、運(yùn)用AutoCAD進(jìn)行計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證;③、隨著全站儀的推廣和普及,極坐標(biāo)的放樣越來越成為眾多放樣方法中備受測(cè)量人員青睞的一種,而坐標(biāo)計(jì)算又是極坐標(biāo)放樣中的重點(diǎn)和難點(diǎn),由于一般的紅線放樣,工程放樣中的元素多為點(diǎn)、直線(段)、圓(弧)等,故可以充分利用AutoCAD的設(shè)定坐標(biāo)系、繪圖和取點(diǎn)的功能,以及結(jié)合我們外業(yè)所用計(jì)算器的功能,從而大大減輕我們外業(yè)的工作強(qiáng)度及內(nèi)業(yè)的工作量。以下以冶勒電站廠區(qū)樞紐工程的一些實(shí)例來說明三者在工程測(cè)量中的應(yīng)用。
二、測(cè)區(qū)概況
冶勒電站廠址位于石棉縣李子坪鄉(xiāng)南椏村,距壩址11KM,距石棉縣城40KM。廠區(qū)樞紐工程主要包括通風(fēng)洞、交通洞、出線洞、尾水洞及尾水明渠、主廠房、副廠房、安裝間及壓力管道、母線道、變電站等分部工程,地下洞長(zhǎng)近1600米,涉及到兩臺(tái)(單機(jī)為12萬kw)機(jī)組的安裝定位。測(cè)量區(qū)域高程在海拔1990~2200米之間,高差起伏大,夜晚及洞內(nèi)外作業(yè)溫差較大,給測(cè)量作業(yè)帶來了一定的困難。
三、AutoCAD的典型內(nèi)業(yè)資料計(jì)算及管理
在測(cè)區(qū)內(nèi)加密控制點(diǎn),經(jīng)常使用測(cè)角交會(huì)或測(cè)距交會(huì)或兩者相結(jié)合的方法,如果我們運(yùn)用數(shù)學(xué)公式來計(jì)算,則非常繁瑣,而且不易檢查錯(cuò)誤,例如在后方交會(huì)中的危險(xiǎn)圓上。相反,如果我們利用AutoCAD來繪圖計(jì)算,就簡(jiǎn)單多了。現(xiàn)針對(duì)測(cè)角和測(cè)距兩種方法分別作如下說明:
1、前方測(cè)角交會(huì):
如圖一所示,A、B為坐標(biāo)已知的控制點(diǎn),P為待求點(diǎn),在A、B兩點(diǎn)已觀測(cè)了角度a和b。
我們就可以利用AutoCAD系統(tǒng)軟件,根據(jù)A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)在桌面繪制出A、B兩個(gè)點(diǎn),連接AB點(diǎn)得到AB線段,然后分別以A點(diǎn)和B點(diǎn)為基點(diǎn)旋轉(zhuǎn)AB線段a,b角(從圖上可直觀地分辯方向)。使用ID命令選擇交點(diǎn)P,就可以得出P點(diǎn)坐標(biāo)了。如果圖形有檢校條件,仍然可以進(jìn)行坐標(biāo)差的計(jì)算。如果在近似平差的情況下能滿足需要,則可以在圖形上進(jìn)行平均計(jì)算并作出標(biāo)記。
2、前方距離交會(huì):
如圖二所示,A、B為坐標(biāo)已知的控制點(diǎn),P為待求點(diǎn),在A、B兩點(diǎn)已分別利用全站儀測(cè)了距離Sa和Sb。
我們就同樣可以利用AutoCAD系統(tǒng)軟件,根據(jù)A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)繪制出A、B兩個(gè)點(diǎn),連接AB點(diǎn)得到AB線段,然后分別以A點(diǎn)和B點(diǎn)為圓心,以Sa和Sb為半徑作圓,則得到P點(diǎn)和P’點(diǎn)(對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)的方位情況,從圖上可直觀地分辯出其中一點(diǎn)P為所求,而另一點(diǎn)P’則是虛點(diǎn),是我們不需要的)。使用ID命令選擇交點(diǎn)P,就可以得出P點(diǎn)坐標(biāo)了。在實(shí)際工作過程中,我們通常會(huì)將前方測(cè)角交會(huì)與前方距離交會(huì)進(jìn)行組合應(yīng)用,當(dāng)然那就不一定要將所有條件都完成測(cè)量了。另外對(duì)于以上幾項(xiàng)對(duì)坐標(biāo)的應(yīng)用,應(yīng)該注意的就是AutoCAD中的坐標(biāo)順序與我們測(cè)量中的大地坐標(biāo)系是有區(qū)別的,也就是要注意X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
3、對(duì)作業(yè)資料的管理:
AutoCAD在工程中除對(duì)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)資料計(jì)算有其優(yōu)勢(shì)一面,在外業(yè)資料的管理方面,同樣有著非常廣泛的應(yīng)用。AutoCAD作為有名的工程系列應(yīng)用軟件平臺(tái),已經(jīng)為廣大工程技術(shù)人員所熟悉并掌握。在測(cè)量外業(yè)資料中,主要是控制點(diǎn)網(wǎng)略圖及其計(jì)算資料的管理,另一方面是各種開挖橫斷面、縱斷面圖的繪制,以及橫斷面面積的計(jì)算,以及其它一些需要的圖紙的繪制。由于AutoCAD已經(jīng)有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)計(jì)算功能和很高的數(shù)學(xué)精度,其有效位數(shù)已完全能夠滿足我們?cè)诠こ虦y(cè)量中的需要了。在冶勒電站工作期間,我們就將所有圖紙、所有工程量表格及文檔進(jìn)行分類,其重點(diǎn)是對(duì)圖紙文件利用AutoCAD進(jìn)行總圖的繪制,在以后的工作中,就可以在總圖上進(jìn)行查找了。
4、應(yīng)用實(shí)例:
現(xiàn)結(jié)合我們工作實(shí)際,作一些實(shí)際應(yīng)用上的說明:我們承擔(dān)了冶勒水電站廠區(qū)樞紐工程的施工測(cè)量工作,進(jìn)場(chǎng)之際我們就建立了一級(jí)導(dǎo)線閉合環(huán),觀測(cè)資料經(jīng)平差后,將坐標(biāo)點(diǎn)的大地坐標(biāo)輸入AutoCAD平臺(tái),得到圖三所示,以后隨著工程的進(jìn)行,我們陸續(xù)加密了一些支導(dǎo)線點(diǎn),同樣將坐標(biāo)成果錄入,這樣從真正意義上,實(shí)現(xiàn)了坐標(biāo)資料的數(shù)字化管理,這也方便了以后的坐標(biāo)管理,同時(shí)也方便了以后在一些特殊情況下的圖形應(yīng)用。具體地講就是,依據(jù)設(shè)計(jì)提供的結(jié)構(gòu)關(guān)系,在圖中設(shè)立足夠的施工坐標(biāo)系(以我們?cè)谕鈽I(yè)放樣中設(shè)站所需為準(zhǔn))并保存之。在以后的工程應(yīng)用中,我們只需打開對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系,利用ID命令點(diǎn)取我們需要的點(diǎn),其對(duì)應(yīng)坐標(biāo)也就出來了。
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