工程测量员-AutoCAD、全站仪和编程计算器在工程测量中的应用

工程测量员-AutoCAD、全站仪和编程计算器在工程测量中的应用于一、章节在工程测量中，内业资料计算出来占据很最重要的比重，内业资料计算出来的准确无误与速度必要要求了测量工作否需要较慢、成功地已完成。而内业资料的计算方法及其所须要超过的精度，则又必要各不相同外业所用仪器及明确的放样目标和内业计算出来所用到的办公软件和计算方法。

计算机辅助设计（ComputerAidDesign缩写CAD，经常称之为AutoCAD）是20世纪80年代初发展一起的一门新兴技术型应用软件。如今在各个领域皆获得了广泛的应用于。

它大大提高了工程技术人员的工作效率。AutoCAD因应AutoLisp语言，还可以编成一些常用的计算出来程序，获得计算结果。AutoCAD的特性获取了测量内业资料计算出来的另外一种全新直观明了的图形计算方法。

融合我们现于是以用于的徕卡全站仪的情况，其可以很便利地展开三维座标的测量，通过AutoCAD的内业计算出来，①、在放样的过程中，可以用编程计算器融合全站仪，十分便利地、较慢地展开作业；②、运用AutoCAD展开计算结果的检验；③、随着全站仪的推展和普及，极坐标的放样更加沦为众多放样方法中倍受测量人员注目的一种，而座标计算出来又是极坐标放样中的重点和难题，由于一般的红线放样，工程放样中的元素多为点、直线（段）、圆（弧）等，故可以充分利用AutoCAD的原作坐标系、绘图和取点的功能，以及融合我们外业所用计算器的功能，从而大大减低我们外业的工作强度及内业的工作量。以下以冶勒电站厂区枢纽工程的一些实例来解释三者在工程测量中的应用于。二、测区概况冶勒电站厂址坐落于石棉县李子坪乡南桠村，距坝址11KM，距石棉县城40KM。厂区枢纽工程主要还包括通风洞、交通洞、出线洞、尾水洞及尾水明渠、主厂房、副厂房、加装间及压力管道、母线道、变电站等分部工程，地下洞长近1600米，牵涉到到两台（单机为12万kw）机组的加装定位。

测量区域高程在海拔1990~2200米之间，高差平缓大，夜晚及洞内外作业温差较小，给测量作业带给了一定的艰难。三、AutoCAD的典型内业资料计算出来及管理在测区内加密控制点，常常用于测角交会或测距交会或两者结合的方法，如果我们运用数学公式来计算出来，则十分繁复，而且容易检查错误，例如在后方交会中的危险性圆上。

忽略，如果我们利用AutoCAD来绘图计算出来，就非常简单多了。现针对测角和测距两种方法分别不作如下解释：1、前方测角交会:如图一所必，A、B为座标未知的控制点，P为待求点，在A、B两点已观测了角度a和b。我们就可以利用AutoCAD系统软件，根据A、B两点座标在桌面绘制出有A、B两个点，相连AB点获得AB线段，然后分别以A点和B点为基点转动AB线段a,b角（从图上可直观地分辩方向）。

用于ID命令自由选择交点P，就可以得出结论P点座标了。如果图形有检校条件，依然可以展开座标劣的计算出来。

如果在近似于平差的情况下能满足需要，则可以在图形上展开平均值计算出来并做出标记。2、前方距离交会：如图二右图，A、B为座标未知的控制点，P为待求点，在A、B两点已分别利用全站仪测量了距离Sa和Sb。我们就某种程度可以利用AutoCAD系统软件，根据A、B两点座标绘制出有A、B两个点，相连AB点获得AB线段，然后分别以A点和B点为圆心，以Sa和Sb为半径作圆，则获得P点和P点（对照现场的方位情况，从图上可直观地分辩出有其中一点P为所求，而另一点P则是虚点，是我们不必须的）。用于ID命令自由选择交点P，就可以得出结论P点座标了。

在实际工作过程中，我们一般来说不会将前方测角交会与前方距离交会展开人组应用于，当然那就不一定要将所有条件都已完成测量了。另外对于以上几项对座标的应用于，应当留意的就是AutoCAD中的座标顺序与我们测量中的大地坐标系是有区别的，也就是要留意X座标和Y座标的对应关系。3、对作业资料的管理：AutoCAD在工程中除对测量内业资料计算出来有其优势一面，独自业资料的管理方面，某种程度具有十分普遍的应用于。

AutoCAD作为出名的工程系列应用软件平台，早已为广大工程技术人员所熟知并掌控。在测量外业资料中，主要是控制点网略图及其计算出来资料的管理，另一方面是各种开凿横断面、纵断面图的绘制，以及横断面面积的计算出来，以及其它一些必须的图纸的绘制。由于AutoCAD早已有很强的数学计算功能和很高的数学精度，其有效位数已几乎需要符合我们在工程测量中的必须了。

在冶勒电站工作期间，我们就将所有图纸、所有工程量表格及文档展开分类，其重点是对图纸文件利用AutoCAD展开总图的绘制，在以后的工作中，就可以在总图上展开查询了。4、应用于实例：现融合我们工作实际，不作一些实际应用于上的解释：我们分担了冶勒水电站厂区枢纽工程的施工测量工作，进场之际我们就创建了一级导线开口的环，观测资料经平差后，将座标点的大地座标输出AutoCAD平台，获得图三右图，以后随着工程的展开，我们相继加密了一些支导线点，某种程度将座标成果载入，这样从确实意义上，构建了座标资料的数字化管理，这也便利了以后的座标管理，同时也便利了以后在一些类似情况下的图形应用于。明确地谈就是，依据设计获取的结构关系，在图中成立充足的施工坐标系（以我们独自业放样中设站所须要不尽相同）并留存之。

在以后的工程应用于中，我们只需关上对应坐标系，利用ID命令点取我们必须的点，其对应座标也就出来了。下面举例给与解释：在尾水洞、尾闸室交叉段工程中，不存在一个三直段垫两弧段的情形，如图四右图：当时设计代表获取了如图示的图形尺寸关系，以及C点大地座标和其以外段的大地方位角，尾闸室以内段的一些结构关系。如果单凭以往的经验和仪器条件，必须创建圆的方程，解法二元二次方程，才能欲出有圆弧对应圆心的大地座标，之后才可展开下面的计算出来并融合仪器考虑到放样方法。

但是，我们将这个问题放在AutoCAD软件平台上来看，就显得非常简单了。具体操作如下：先在AutoCAD软件平台上，依据C点大地座标将C点载入，并依据过C点的直段洞轴线方位角及其长度所画曾为C点的洞轴线，依据设代获取的尺寸关系，获得P1、P2点，然后利用AutoCAD绘制圆弧，使其分别过P1、C点和P2、C点，使之符合R=28.00米，并合乎图形方向。

再行利用AutoCAD的标示功能，分别展开两段圆弧的圆心的标示O1、O2点，利用AutoCAD的ID命令就可以获得O1、O2点的大地座标了。将之分别与P1、P2用直线段相连。考虑到洞室的方向，再行分别过P1、P2点作P1O1、P2O2的垂线P1X1、P2X2，利用AutoCAD便利的坐标系设置功能，分别创建以P1点、P2点为坐标系原点，P1X1、P2X2为X轴的测量施工坐标系然后再行将其坐标系后移到（0，-N）处并分别命名留存。

到此，则我们的两个辅助施工坐标系创建已完成，这两个坐标系确保了X轴与过P1（或P2）的圆弧切线（这一点将十分不利于我们下一步的全站仪与编程计算器的应用于）。将我们测出的控制点的大地座标输出图形中，必要就可以获得该控制点的适当的施工座标和施工座标方位角了。四、全站仪和编程计算器独自业中的应用于我们目前用于的全站仪为瑞士产徕卡605L型全站仪，其本身已不具备利用座标展开工作的能力。

对我们实际工作中的一些三维座标的放样，就可以利用AutoCAD创建数字化模型，再行用编程计算器在计算机AutoCAD平台上展开仿真检验，经检验程序准确后，再行将之用作外业放样。对于室外点线，我们就可以尽可能必要利用全站仪的座标放样功能，将所须要放样点的施工座标输出全站仪，准确操作者就可以获得准确的所需点位了。现在辩论的重点是针对地下工程中一些类似情况下的点位放样。

例如：地下厂房的开凿红线放样和有关结构点的放样，地下洞室的开凿红线放样，又尤其是地下弯道段的开凿红线及其涉及的一些结构点的放样。对地下厂房而言，其覆以拱顶跨度大，主厂房约24.36m，其覆以拱顶半径也有17m。在施工过程中，业主、监理、设代及施工四方皆明确提出明确要求，要严格控制超挖，禁令不出凿，这就从放样方法上对我们测量人员明确提出了更高的拒绝。

经过我们的重复较为，最后要求利用全站仪融合编程计算器，在现场展开三维的施工座标的测量，再行展开涉及的计算出来，从而释放出所需的红线点，事实证明，我们的方法是得宜的、合理的，获得的效果也是较为理想的。下面分分两个方面来解释。1、无平面弯道情况下的计算出来：如图五右图，其明确的编程思路如下：首先，我们创建以Ｂ1Ｂ2机组中心线为Ｅ方向，横向Ｂ1Ｂ2方向向下游的方向为Ｎ方向，以Ｂ1点座标原点创建施工坐标系。

现假设我们要敲覆以拱顶的开凿红线，测算点P座标为（E，N，H），则利用几何关系，可以计算出来其对应N座标下的设计H座标或对应H座标下的设计N座标，这就与我们测算座标产生了H座标差H或N座标差N。则H1=2036.368-17.00+（17.00^2-(N+1.55)^2）-HＬ2＝17.00-（(N+1.55)^2+(H-2019.368)^2）H3=2035.368-(15.36-（15.36^2+(N+1.55)^2）)-HＬ4＝15.36-（(N+1.55)^2+(H-2020.008)^2）N=T（N+1.55-T（17.00^2-(17.0-（2036.68-H）)^2））上述诸式中，H1、Ｌ2分别为开凿红线的高程差值和径向方向上的差值，H3、Ｌ4分别为覆以拱顶混凝土结构表面的高程差值和径向方向上的差值。在N式中：T=1,代表N-1.55，即厂房的下游外侧；T=-1，代表N＜-1.55，即厂房的上游外侧（如图示，厂房中心线与机组中心线的平行距为1.55m。H为于是以，测点不应移除H距离即为红线，反之H为负，测点不应松动H距离即为红线；N为于是以，测点不应向附近厂房中心线的方向移N距离即为红线，反之N为负，测点不应向靠近厂房中心线的方向移N距离即为红线。

某种程度，在厂房覆以拱顶的混凝土衬砌的过程中，我们必须对覆以拱顶的立模线展开放样和模板检查，其混凝土结构下边沿线半径为R=15.36米，有跨度大和可玩性大的最重要特点。在模板的放样过程中，其情况与开凿红线放样又有一些不同点，我们没将其做出比较厂房轴线的上下游之分，根据施工现场的实际情况显然，其只有铅垂方向的调整。

在做到模板检查时，相对来说，我们的作业环境将更为有利（有时有可能无法通视），针对实际情况，我们一般使用将镜片三棱镜高度维持某一定值或者者用于微棱镜，将其沿覆以拱顶模板圆弧径向方向上摆放，然后在计算出来时针对模板只有径向上的上下移动调整。在模板的放样及检查中，我们某种程度要利用编程计算器展开现场的计算出来，其计算出来原理类似于开凿红线放样的计算出来，只不过展开模板检查的计算出来时，其计算出来程序中的高程基准应其混凝土结构面圆弧对应的圆心高程为基点，再行融合其半径欲其差值不作调整。在AutoCAD软件平台上，可以十分便利地展开放样点座标和模板点座标的有效地检验。即通过在AutoCAD应用于平台上创建地下厂房的三维模型，在这个三维坐标系中，我们必要给定输出一个在厂房平面范围内的三维点座标，从应用于平台上可以直观地看见该点否为红线或与红线或否为模板点线的关系，同时我们用编程计算器对该输出三维点座标展开计算出来，得出结论一个结论，就可以作为相互检验的依据了。

针对冶勒电站的情况及其在地下洞室设计上的拒绝，一般都有一定的坡度以利灌溉等，传统的洞室开凿放样是在洞外或已开凿段埋设基本导线，然后运用经纬仪和水准仪、钢尺的因应，在掌子面上寻出开凿断面圆心、中心线、腰线等。这种传统的作业方法在实际操作过程中很容易操作者，而且误差较小，也不易错误。一般情况下，掌子面会是一个标准的铅垂面，而一般来说隧洞都具备一定的坡度，有时甚至坡度相当大，这时应当再行考虑到将非铅垂面的设计开凿（结构）线展开涉及的切换，具体操作可在AutoCAD软件平台上展开，也可必要在编程计算器上展开。

如通风联系洞，坡度约0.3039。其设计开凿覆以拱顶为圆弧，而在铅垂面则为椭圆弧了，则我们可以利用AutoCAD软件平台创建其纵横断面的空间模型，算出该椭圆弧的长、较短半轴，从而获得其对应的椭圆方程，再行利用编程计算器撰写适当的程序，之后在AutoCAD软件平台展开检验，结果合乎较好。这样就可以充份防止一些类似情况下不易导致的欠挖（如，掌子面不平坦等）。

2、有平面弯道情况下的计算出来：而对略为简单一点的情况，如通风洞弯道段、尾水洞三叉口段，在开凿过程中，掌子面显然不了确保是同桩号，及砼衬砌过程中为确保各仓号端面皆为同桩号，则必需利用编程计算器在现场施工坐标系间座标切换的计算出来。对于地下洞室的弯道段，则主要不应考虑到其施工座标的平面切换，假如要使用一些传统的敲曲线的方法，众所周知，由于地下通视很差，则很有可能是没有办法放样的，而利用全站仪融合编程计算器，展开一些优化后的施工座标的测量，则显得更容易多了。从冶勒水电站厂区枢纽工程的施工情况来看，运用上述人组方法，需要较好地掌控超挖和确保开凿效果。

参看图四，以尾水洞弯道段为事例：通过前述的座标另设车站，待测出座标点，应用于编程计算器将之转化成洞轴线（曲线）上的座标，再行以之展开涉及对应断面的高程和平面坐标的计算出来。其明确的编程思路如下（以P1C段为事例）：利用解析几何的关系，算出O1P点的平面距离SO1P，则E=28.00-SO1P。计算出来出有O1P1，O1P的夹角，则可以获得N，再以E、N代入洞凿空间模型计算出来程序中，计算出来出有高程偏移H和平面偏移E就可以了。

其程序关键式如下：Q=atan((L-37.35)（28-D）)N=37.35+Q18028E=28-（（28-D）^2+(L-37.35)^2）I=2002.86+(343.947-N).003-(3.2-(3.2^2-E^2))-HJ=1999.66+(343.947-N).003+(2.8^2-E^2)-H上述诸式中，必要的数据为设计获取的图形尺寸，L、D为我们对纵、横坐标的观测值，N、E为我们根据曲线关系计算出来而得的纵、横坐标值，I、J为我们以所测点高程对应根据设计断面图形计算出来的覆以拱顶开凿和覆以拱结构混凝土表面高程的差值，即H。而E就应所计算出来的E与设计值展开较为而得，这里就仍然赘述了。五、结束语针对地下洞室的施工环境，如果需要运用更加先进设备的，具备无标志测距，红外线导向功能的全站仪，如TCRA1100系列全站仪因应TMS断面测量系统后处理软件。

目前更为先进设备的多功能全站仪断面测量系统是专门地下工程施工测量中断面测量及炮孔测设而研制开发的软硬件融合的自动化系统，它就充分利用了徕卡TCRA型全站仪的激光无棱镜测距和马达驱动等功能，构建了断面测量野外数据采集软件掌控和自动收集，从而超过在地下洞室断面测量的自动化、数据化及计算机化。这套系统人组的优点是：使用近期无光线棱镜技术和控制器马达技术，全自动已完成断面测量、围岩变形测量、炮孔定位、容积测量等多项工作，确实做一机多用、功能强大、品质卓越、经济实用。它们将可以更佳地减低测量人员的外业劳动强度，更佳地提升测量作业效率和作业精度，但是随着更加先进设备仪器的投放，必定不存在成本的减少，对我们测量人员的能力拒绝必定也将更高。有理由坚信，随着全站仪开发技术的提升和工程技术人员素质的提升，作为施工测量终将享有更为辽阔的发展空间。

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