運用AutoCAD軟件輔助計算與測設(shè)曲線的方法

王 堅

(山西省汾河灌溉管理局)

在水利工程測設(shè)中，內(nèi)業(yè)資料計算占有很大的比重，其計算的準確無誤與速度直接決定了測設(shè)工作是否能夠快速、順利地完成。AutoCAD如今在各個領(lǐng)域均得到了普遍的應(yīng)用，大大提高了工程技術(shù)人員的工作效率。河道、渠道等線路工程建設(shè)中經(jīng)常需要進行曲線測設(shè)，其中主要是圓曲線和緩和曲線。通常測設(shè)曲線的方法有直角坐標法、偏角法、延長線法、弦線支距法等，都是先根據(jù)輔點的樁號(里程)來計算測設(shè)數(shù)據(jù)，然后再到實地放樣。但在實際野外工作中，往往由于地形復雜，工程要求靈活多樣，通視情況不良，不便安置儀器或數(shù)據(jù)計算困難，而無法放樣出輔點或放樣出的輔點處無法設(shè)樁。另外，當根據(jù)線路工程施工進度的要求，需要選擇性地放樣部分曲線時，使用傳統(tǒng)的方法也會有一定的困難，經(jīng)常需要在特定的情況下采用靈活方便的方法完成曲線測設(shè)任務(wù)，達到工程建設(shè)的要求。Auto-CAD軟件具有強大的繪圖與計算功能，利用其可輕松實現(xiàn)曲線現(xiàn)場放樣數(shù)據(jù)的自動計算及數(shù)據(jù)在圖形上的自動標注。

近年來，筆者在“汾河灌區(qū)節(jié)水改造工程項目”建設(shè)的參與實踐中，總結(jié)出一些運用AutoCAD軟件輔助計算較為簡單實用的放樣方法，現(xiàn)通過實例進行說明具體方法。

設(shè)計平面圖紙已給出(見圖1)，分別采用兩種方法，利用AutoCAD軟件輔助計算進行測設(shè)。

1 AutoCAD軟件輔助放樣的方法與步驟

1.1 方法一:適用于任意曲線放樣，運用AutoCAD軟件輔助放樣的方法與步驟

1.1.1 設(shè)計曲線的繪制

運用AutoCAD軟件，根據(jù)設(shè)計圖紙和實際測量數(shù)據(jù)，利用圓弧(arc)、樣條曲線(spline)、修剪(trim)等工具將渠道邊線的設(shè)計曲線繪制在Auto-CAD中，并將每條曲線的設(shè)計控制點Ka(Kb)分別做特別標記(見圖2)。

圖1

圖2

1.1.2 放樣控制點K’的選取

根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，任意選擇2－3個通視情況良好、便于安置儀器的放樣控制點，并精確測量出所選放樣控制點K’與設(shè)計控制點Ka的相對應(yīng)位置(本文只選擇一條渠道邊線與一個放樣控制點進行敘述)。假設(shè)Ka坐標為(1000，1000)，根據(jù)現(xiàn)場選點、測量、計算得出放樣控制點 K’的坐標為(500，1200)。

1.1.3 放樣控制點K’的繪制

根據(jù)上步測量數(shù)據(jù)，將放樣控制點 K’(500，1200)點繪到繪制的AutoCAD設(shè)計圖中(圖3)。

圖3

圖4

1.1.4 標注放樣點 Ka－n

運用AutoCAD軟件等分(div)工具，在圖上將曲線進行等分，標出等分點位置(這里以等分為五段四個等分點為例)，將其確定為放樣點Ka－n。

1.1.5 計算放樣點 Ka－n坐標值

利用AutoCAD中新建用戶坐標命令(ucs)，以K’(0，0)為原點建立用戶坐標，結(jié)合擬采用的放樣方法，運用AutoCAD標注或查詢命令求出所標注放樣點Ka－n與放樣控制點K’相對應(yīng)的平面直角坐標或極坐標。經(jīng)AutoCAD輔助標注測量，計算得出各放樣點平面直角坐標值 Ka－1(328.56，66.21)、Ka－2(474.37，－47.09)、Ka－3(638.85，－ 131.02)、Ka－4(816.16，－182.60)。詳見圖 4。

1.1.6 其他放樣點標注與計算

重復以上步驟，標注并計算出另一條邊線數(shù)據(jù)(Kb－1、Kb－2…Kb－n)。

1.1.7 現(xiàn)場放樣

根據(jù)以上步驟所得數(shù)據(jù)，運用較為便捷的方法將放樣點 Ka－n、Kb－n分別進行兩條曲線的現(xiàn)場施工放樣，即可完成該項渠道工程的測設(shè)任務(wù)。

1.1.8 注意事項

一是為提高放樣精度，放樣時至少選取2個以上放樣控制點K’進行相互校核，放樣點的數(shù)量按照曲線長度以及所需精度進行設(shè)置;二是各放樣控制點K’與其標注放樣點Ka－n應(yīng)單獨成圖，以免混淆。

1.1.9 主要優(yōu)點

一是應(yīng)用這種方法進行施工測設(shè)，放樣控制點K’可任意選取，不受施工場地等因素制約;二是利用AutoCAD軟件輔助計算控制點、放樣點坐標，計算簡便，數(shù)據(jù)準確，便于施工放樣。

1.2 方法二:圓曲線運用AutoCAD軟件輔助計算

弓高直接進行放樣的方法與步驟

1.2.1 設(shè)計曲線的繪制

運用AutoCAD軟件，根據(jù)設(shè)計圖紙和實際測量數(shù)據(jù)，利用圓弧(arc)、修剪(trim)等工具將渠道邊線的設(shè)計圓曲線繪制在AutoCAD中，并標出圓曲線的弦分別做特別標記弦AB(見圖5)。

圖5

圖6

1.2.2 計算弓高

過圓心作弦的垂線交弦于C，交圓曲線于K1，利用AutoCAD中標注或查詢命令求出弓高CK1=107.06 cm，1/2 弦長 AC=445.37 cm(見圖6)。

連接弦AK1，做弦AK1的垂線，求出圓曲線AK1的弓高 DK2=27.41 cm，1/2 弦長 AD=229.03 cm(見圖7)。

1.2.3 其他放樣點計算與標注

重復以上步驟，標注并計算其他放樣點Kn，直至放樣點數(shù)量可以滿足實際測設(shè)需求即可。

需要說明的是，圓曲線BK1與圓曲線AK1對稱，可不必重復繪圖、標注、計算，直接運用圓曲線BK1所求數(shù)據(jù)即可。

運用以上方法，可完成對另一條渠道邊線進行放樣點數(shù)據(jù)的計算。

圖7

1.2.4 現(xiàn)場放樣

根據(jù)以上步驟計算出的弦長、弓高數(shù)據(jù)，進行實地施工放樣，即可完成該項渠道工程的測設(shè)任務(wù)。

1.2.5 主要優(yōu)點

使用這種方法進行施工測設(shè)可省去放樣控制點的選取，免去放樣點的坐標計算，直接運用AutoCAD標注或查詢命令求出距離即可。同時，放樣時可省去經(jīng)緯儀等測量儀器的頻繁使用，實地放樣更為便捷簡單。

2 運用AutoCAD軟件進行輔助計算標注的注意事項和優(yōu)點

2.1 注意事項

運用AutoCAD軟件進行輔助計算標注時，應(yīng)注意繪圖比例與標注樣式中的主單位欄目的測量單位比例要保持一致。

2.2 主要優(yōu)點

利用AutoCAD中的標注或查詢命令，計算圓曲線放樣數(shù)據(jù)點坐標值，快捷準確，可以避免繁瑣地查曲線表或頻繁使用計算器進行計算，大大降低工作量，提高工作效率和精度。

上述兩種方法在運用AutoCAD繪圖輔助測設(shè)曲線中，使用比較頻繁，效果也比較好。通過實踐，認為AutoCAD在輔助工程測設(shè)應(yīng)用上有很大潛力，用其繪圖并不難，關(guān)鍵是要力求簡便快捷。因此，實際操作時一定要熟悉AutoCAD軟件，充分發(fā)揮并優(yōu)化其使用功能，使該軟件的用途更加廣泛。