數據成批處理技術在施工放樣中的應用研究

丁 策

1 概述

施工放樣是工程施工中最基本也是最重要的一個環節，放樣的高效性和準確性決定了整個工程的工程進展及工程質量，所以，如何有效地提高放樣測量的效率及準確度就成為提高工程效率和工程質量的首要問題。特別對于鐵路及公路的曲線放樣測量，在以往的工程中，一般使用電子經緯儀和測距儀采用偏角法進行。計算繁瑣，放樣程序復雜，頻繁轉鏡，而且由于偏角產生積累誤差致使放樣精確度低，往往一條曲線要進行多次的復測以控制精度，大大降低了效率，消耗了人力物力。

為提高施工放樣的效率、精度，進而提高工程整體進展和工程質量，利用數字技術，結合計算機和全站儀進行高精度高效率放樣成為目前工程測量中的一個重要研究方向。

2 數字化施工放樣

數字化施工放樣包括計算機數據處理，匯總，分析;計算機模擬放樣;數字化儀器現場測量放樣;計算機數據檢驗等。通過計算機技術與數字化全站儀的有機結合達到高效，高精的目的。本文著重介紹計算機數據處理，匯總，分析及計算機模擬放樣。而運用AutoCAD軟件的精確圖形繪制功能和Excel的數據成批處理功能就能達到我們的所有要求。

3 AutoCAD與Excel

AutoCAD是美國AutoDESK公司開發的一款計算機輔助設計軟件，由于其應用的廣泛性，繪圖的精確性受到全球建筑，機械，電子，天文，物理，化工等行業的青睞，是目前最受歡迎的計算機輔助設計軟件。由于AutoCAD的繪圖空間是無限的，理論上它可以達到任何想要的繪圖精度。

Excel是美國微軟公司開發的一款辦公軟件，主要針對表格數據處理，其計算精度能達到小數點后12位，小數點前15位，而且Excel軟件中包含豐富的函數，利用Excel基本能夠處理工程測量中的所有三角函數計算。

4 計算機數據處理及模擬放樣

4.1 繪制精確平面導線圖

4.1.1 數據輸入

將設計圖紙中的關鍵點坐標及控制點數據成批輸入Excel，按X與Y分兩列，在下一列利用“＆”函數進行X值與Y值的結合形成坐標點數據，具體函數格式為:[=Y所在單元格＆″，″＆X所在單元格］*(不含中括號)。利用Excel拖拽功能進行各坐標點數據的自動生成(見圖1)。

圖1 自動生成的各坐標點數據

4.1.2 繪制導線圖

全部選定坐標列的數據，Ctrl+C復制，打開CAD軟件，鍵入“L”(不包括引號)命令繪制直線，點擊命令行使光標至于其中，按鍵Ctrl+V粘貼，CAD將自動根據導線點坐標精確繪制出導線，之后在導線中根據切線長T定出各JD所對應的ZH，HZ，ZY，YZ點(見圖2)。

圖2 導線圖

4.1.3 建立坐標表

利用CAD的坐標標注功能標注出各關鍵點的坐標并整理成列輸入Excel中建立關鍵點坐標表(見表1)。

表1 關鍵點坐標表

4.2 利用Excel的數據批處理功能進行全線路坐標計算

4.2.1 坐標計算相關公式

1)ZHi到HYi:

根據公式:

其中，Ai－1，i為 JDi－1至 JDi的坐標方位角;曲線右轉時 ξ=1，左轉時ξ=－1。

4.2.2 Excel成批數據計算

將線路基本資料單獨成列，將以上公式輸入到Excel中對各樁點進行成批運算，運用“＆”函數生成坐標列。最終，計算得出的坐標數據，部分數據見表2。

表2 曲線各點坐標數據

計算出以ZH點為原點的緩和曲線中各點坐標，其中l為計算點到ZH點的曲線長，一般取10 m。

2)HYi到QZi:

根據公式:

計算出以ZH點為原點的圓曲線中各點坐標:

其中，R為曲線半徑;Ls為緩和曲線長;β0為緩和曲線全長所對應的切線角;l一般取20 m。

3)坐標轉換:

以上坐標都是以ZH點為原點，ZH點切向為X方向坐標系統中的數據，但實際上我們需要的是施工圖紙上坐標系統中的坐標數據，為此必須進行坐標轉換，可按下式進行:

對于QZ點到HZ點仍然用式(1)與式(2)計算出相對坐標，然后通過下式進行坐標轉換:

5 計算機模擬放樣

歸總生成坐標數據列以后，通過4.1所闡述方法對整條線路進行CAD自動繪制，并結合所生成導線和藍圖進行圖形化檢驗(見圖3)。

圖3 計算機模擬放樣圖

檢驗合格后將坐標數據連同控制網坐標數據導入全站儀利用全站儀的坐標放樣功能進行放樣。

6 計算誤差分析

Excel計算精度能達到小數點后11位，由于曲線點坐標計算都是以本曲線的ZH點坐標為起始計算的，沒有誤差積累，理論上計算誤差可以控制在ZH點坐標數值的精度上，而ZH點坐標數值由JD坐標數值精度確定，所以理論上誤差可以達到JD坐標數值的精度，一般JD坐標數值為mm，所以誤差控制能達到1 mm。

7 全站儀坐標放樣

現代施工測量中，由于全站儀具備的坐標測量及放樣功能能夠在不轉鏡的情況下根據坐標放出所有通視點，所以全站儀在施工放樣中的應用越來越高。將上面的數據通過全站儀配套的軟件傳輸給儀器并且形成作業，在現場可以根據實地情況進行轉鏡，轉鏡相關的坐標數據都通過全站儀內部程序自動處理，從而達到現場的無紙移站。

8 結語

數字化測量放樣技術憑借計算機技術的不斷進步，測量放樣儀器制造技術的提高，科學技術的不斷更新將越來越為工程技術人員所熟知和應用，也必將在未來施工中發揮重要的作用。通過在北京北站改建等工程中應用數字化測量放樣技術，大大提高了施工放樣的效率及放樣精度，為工程的順利進展提供了強有力的保障，應用效果較好。

[1]徐亞軍.高速鐵路施工放樣測量的方法與研究[J］.山西建筑，2010，36(13):345-346.