淺談計算機應用于地質測量的重要性

【摘要】本文就計算機在地質測量中的應用進行論述。

【關鍵詞】計算機；地質測量；重要性

0.概述

在工程測量中，內業資料計算占有很重要的比重，內業資料計算的準確無誤與速度直接決定了測量工作是否能夠快速、順利地完成。而內業資料的計算方法及其所需達到的精度，則又直接取決于外業所用儀器及具體的放樣目標和內業計算所用到的辦公軟件和計算方法。計算機輔助設計（Computer Aid Design簡寫CAD，常稱AutoCAD）是20世紀80年代初發展起來的一門新興技術型應用軟件。如今在各個領域均得到了普遍的應用。它大大提高了工程技術人員的工作效率。AutoCAD配合AutoLisp語言，還可以編制一些常用的計算程序，得到計算結果。AutoCAD的特性提供了測量內業資料計算的另外一種全新直觀明了的圖形計算方法。

結合現正使用的徠卡全站儀的情況，其可以很方便地進行三維坐標的測量，通過AutoCAD的內業計算，①在放樣的過程中，可以用編程計算器結合全站儀，非常方便地、快速地進行作業；②運用AutoCAD進行計算結果的驗證；③隨著全站儀的推廣和普及，極坐標的放樣越來越成為眾多放樣方法中備受測量人員青睞的一種。而坐標計算又是極坐標放樣中的重點和難點。由于一般的紅線放樣，工程放樣中的元素多為點、直線（段）、圓（?。┑?，故可以充分利用AutoCAD的設定坐標系、繪圖和取點的功能。以及結合外業所用計算器的功能，從而大大減輕外業的工作強度及內業的工作量。以下以某工程實例來說明計算機輔助設計在工程測量中的應用。

2.工程實例

例如某電站工程距壩址11KM，距縣城40KM。廠區樞紐工程主要包括通風洞、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，地下洞長近1600米，涉及到兩臺（單機為12萬kw）機組的安裝定位。測量區域高程在海拔1990，2200米之間，高差起伏大，夜晚及洞內外作業溫差較大，給測量作業帶來了一定的困難。

3.計算機輔助設計內業管理

在測區內加密控制點，經常使用測角交會或測距交會或兩者相結合的方法，如果我們運用數學公式來計算，則非常繁瑣，而且不易檢查錯誤，例如在后方交會中的危險圓上。相反，如果我們利用AutoCAD來繪圖計算，就簡單多了。現針對測角和測距兩種方法分別作如下說明：

3.1前方測角交會

A、B為坐標已知的控制點，P為待求點，在A、B兩點已觀測了角度a和b。

可以利用AutoCAD系統軟件，根據A、B兩點坐標在桌面繪制出A、B兩個點，連接AB點得到AB線段。然后分別以A點和B點為基點旋轉AB線段a，h角（從圖上可直觀地分辯方向）。使用ID命令選擇交點P，就可以得出P點坐標了。如果圖形有檢校條件，仍然可以進行坐標差的計算。如果在近似平差的情況下能滿足需要，則可以在圖形上進行平均計算并作出標記。

3.2前方距離交會

A、B為坐標已知的控制點，P為待求點，在A、B兩點已分別利用全站儀測了距離sa和sb。

同樣可以利用AutoCAD系統軟件，根據A、B兩點坐標繪制出A、B兩個點，連接AB點得到AB線段。然后分別以A點和B點為圓心，以Sa和Sb為半徑作圓，則得到P點和P’點（對照現場的方位情況，從圖上可直觀地分辯出其中一點P為所求，而另一點P’則是虛點，是我們不需要的）。使用ID令選擇交點P，就可以得出P點坐標了。在實際工作過程中，我們通常會將前方測角交會與前方距離交會進行組合應用，當然那就不一定要將所有條件都完成測量了。另外對于以上幾項對坐標的應用，應該注意的就是AutoCAD中的坐標順序與測量中的大地坐標系是有區別的，也就是要注意x坐標和Y坐標的對應關系。

3.3對作業資料的管理

AutoCAD在工程中除對測量內業資料計算有其優勢一面，在外業資料的管理方面，同樣有著非常廣泛的應用。AutoCAD作為有名的工程系列應用軟件平臺，已經為廣大工程技術人員所熟悉并掌握。在測量外業資料中，主要是控制點網略圖及其計算資料的管理，另一方面是各種井挖橫斷面、縱斷面圖的繪制，以及橫斷面面積的計算，以及其它一些需要的圖紙的繪制。由于AutoCAD.經有很強的數學計算功能和很高的數學精度，其有效位數已完全能夠滿足在工程測量中的需要了。在電站工作期間，將所有圖紙、所有工程量表格及文檔進行分類，其重點是對圖紙文件利用AutoCAD進行總圖的繪制，在以后的工作中，就可以在總圖上進行查找了。

3.4應用實例

例如某水電站廠區樞紐工程的施工測量工作，進場之際就建立了一級導線閉合環，觀測資料經平差后，將坐標點的大地坐標輸入AutoCAD平臺，以后隨著工程的進行，陸續加密了一些支導線點，同樣將坐標成果錄入，這樣從真正意義上實現了坐標資料的數字化管理，這也方便了以后的坐標管理，同時也方便了以后在一些特殊情況下的圖形應用。具體地講就是，依據設計提供的結構關系，在圖中設立足夠的施工坐標系（以在外業放樣中設站所需為準）并保存之。在以后的工程應用中，只需打開對應坐標系，利用ID命令點取我們需要的點。其對應坐標也就出來了。

下面舉例給予說明：在某交叉段工程中，存在一個三直段夾兩弧段的情形。

當時設計代表提供了圖形尺寸關系，以及c點大地坐標和其以外段的大地方位角，尾閘室以內段的一些結構關系。如果單憑以往的經驗和儀器條件，需要建立圓的方程，求解二元二次方程。才能求出圓弧對應圓心的大地坐標，之后才可進行下面的計算并結合儀器考慮放樣方法。但是，將這個問題放到AutoCAD軟件平臺上來看，就變得非常簡單了。具體操作如下：

先在AutoCAD軟件平臺上，依據c點大地坐標將c點錄入，并依據過c點的直段洞軸線方位角及其長度繪出過c點的洞軸線，依據設代提供的尺寸關系，得到Pl、P2點，然后利用AutoCAD繪制圓弧，使其分別過Pl、c點和P2、c點，使之滿足R=28.00.米，并符合圖形方向再利用。AutoCAD的標注功能，分別進行兩段圓弧的圓心的標注0l、02點，利用AutoCAD的口令就可以得到0l、02點的大地坐標了。將之分別NPI、P2用直線段連接?？紤]洞室的方向，再分別過Pl、P2點作P101、P202的垂線Plxl、P2x2，利用AutoCAD方便的坐標系設置功能，分別建立以Pl點、P2點為坐標系原點，Plxl、P2X2為x軸的測量施工坐標系然后再將其坐標系移到（O，一N）處并分別命名保存。到此，兩個輔助施工坐標系建立完成。這兩個坐標系保證了x軸與過Pl（或P2）的圓弧相切（這一點將非常有利于下一步的全站儀與編程計算器的應用）。將測得的控制點的大地坐標輸入圖形中，直接就可以得到該控制點的相應的施工坐標和施工坐標方位角了。