AutoCAD在復(fù)雜曲線（匝道）中的應(yīng)用

楊孝欣

摘 要：結(jié)合福州馬尾大橋北接線段的工作實(shí)踐，利用AutoCAD軟件繪制復(fù)雜曲線圖，并對(duì)該曲線圖的精度進(jìn)行評(píng)定，可為其他項(xiàng)目在匝道測(cè)量中的應(yīng)用提供方法和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：AutoCAD軟件；復(fù)雜曲線；匝道；坐標(biāo)計(jì)算

中圖分類號(hào)：U442 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.067

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)計(jì)算方法也在不斷創(chuàng)新，利用AutoCAD軟件采集、測(cè)量坐標(biāo)數(shù)據(jù)已經(jīng)成為一種主流方式。與傳統(tǒng)的計(jì)算器計(jì)算方式相比，這一方式更直觀、更迅速、更靈活、更高效。但是，由于互通立交中的匝道通常是由多條復(fù)曲線、S形曲線、卵形曲線組成，與簡(jiǎn)易的圖形相比，繪制難度更大，因此，如何將這些不規(guī)則的曲線精準(zhǔn)地繪制在AutoCAD軟件上，并滿足規(guī)范中施工測(cè)量的精度需求是企業(yè)急需解決的問(wèn)題。

1 工程概況

福州市馬尾大橋北接線段共計(jì)有12條匝道，除Y，Z匝道有部分路基外，其余全部為橋梁結(jié)構(gòu)。其中，Y匝道最長(zhǎng)，里程為1 726.775 m；I匝道最短，里程為203 m。E匝道中包含半徑最大的曲線，曲線半徑為2 283.75 m；I匝道中包含半徑最小的曲線，曲線半徑為40.5 m。由于曲線半徑在樁間距擬合圖形時(shí)具有重要的作用，同時(shí)又是精度評(píng)定的重要參考依據(jù)，因此，本文將曲線半徑最小的I匝道作為特例進(jìn)行解析。

2 準(zhǔn)備工作

2.1 資料收集

首先在設(shè)計(jì)院下發(fā)的施工圖紙中查找包含I匝道軸線起點(diǎn)里程、起點(diǎn)坐標(biāo)、起點(diǎn)方位角、終點(diǎn)里程、終點(diǎn)坐標(biāo)、變曲點(diǎn)里程、曲線半徑、曲線走向、轉(zhuǎn)角值等測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算所需的相關(guān)信息的曲線要素表。圖1所示為I匝道線形單元要素表。

2.2 軟件安裝

除Excel軟件為系統(tǒng)自帶的Office辦公軟件外，還要用到坐標(biāo)批量計(jì)算的軟件，即“公路施工測(cè)量坐標(biāo)計(jì)算系統(tǒng)”軟件和用于繪制圖形的AutoCAD2007軟件。以上兩個(gè)軟件均來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)，可自行下載并安裝。

3 數(shù)據(jù)計(jì)算與處理

3.1 坐標(biāo)計(jì)算

利用“公路施工測(cè)量坐標(biāo)計(jì)算系統(tǒng)”軟件的批量坐標(biāo)計(jì)算功能可節(jié)省內(nèi)業(yè)坐標(biāo)計(jì)算的時(shí)間。選擇功能中的互通立交匝道計(jì)算模塊，按軟件默認(rèn)格式輸入I匝道的曲線要素?cái)?shù)據(jù)，包括起點(diǎn)里程、起點(diǎn)坐標(biāo)、起點(diǎn)方位角、曲線半徑、曲線類型、變曲點(diǎn)里程、曲線轉(zhuǎn)向、結(jié)束點(diǎn)里程幾項(xiàng)數(shù)據(jù)，具體如圖2所示。

通過(guò)軟件的一鍵計(jì)算功能 ，便可立即計(jì)算出I匝道曲線的批量坐標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)果。值得注意的是，此時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)結(jié)束點(diǎn)的計(jì)算坐標(biāo)值與設(shè)計(jì)坐標(biāo)值不符，可使用計(jì)算器對(duì)其進(jìn)行最后復(fù)核。復(fù)核后，如果結(jié)束點(diǎn)計(jì)算坐標(biāo)值仍然與設(shè)計(jì)值不符，則應(yīng)上報(bào)設(shè)計(jì)單位，要求其確認(rèn)曲線要素表內(nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)了設(shè)計(jì)錯(cuò)漏。只有當(dāng)結(jié)束點(diǎn)的計(jì)算坐標(biāo)值與設(shè)計(jì)坐標(biāo)值比對(duì)無(wú)誤時(shí)，才可通過(guò)輸出按鈕 將計(jì)算的批量結(jié)果全部導(dǎo)出至Excel。

鑒于本次任務(wù)后續(xù)對(duì)精度評(píng)定的需要，在樁間距數(shù)值填寫(xiě)處分別以5 m、10 m和20 m進(jìn)行了3次獨(dú)立的計(jì)算，從而得到3組獨(dú)立的批量坐標(biāo)結(jié)果數(shù)據(jù)。待后續(xù)通過(guò)精度分析總結(jié)，最終確定一個(gè)合理的樁間距數(shù)值，以供日后項(xiàng)目參考。

3.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

由于AutoCAD軟件坐標(biāo)系中的豎軸方向?yàn)閅軸，橫軸方向?yàn)閄軸，而測(cè)量學(xué)坐標(biāo)系中的豎軸方向?yàn)閄軸，橫軸方向?yàn)閅軸，二者正好相反，因此，需要將導(dǎo)出至Excel表格中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)在Excel軟件中進(jìn)行X值、Y值對(duì)調(diào)處理后才可用于圖形繪制。

在具體操作時(shí)，可在Excel表格中的任意第一行空白單元格處輸入多文本轉(zhuǎn)換指令“=CONCATENATE”和坐標(biāo)X值、Y值單元格的編號(hào)，將坐標(biāo)的X值與Y值單元格編號(hào)位置交換后放置于同一個(gè)單元格內(nèi)，如圖3所示；然后利用Excel軟件的向下填充功能或者直接在目標(biāo)單元格右下角向下拉拽，便可將Excel表格中所有計(jì)算得到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為AutoCAD軟件所能識(shí)別的坐標(biāo)數(shù)據(jù)格式。

4 圖形應(yīng)用

4.1 繪制圖形

利用AutoCAD軟件的樣條曲線繪制功能 或者直接在命令對(duì)話框輸入“spline” ，然后切換至Excel軟件，將格式轉(zhuǎn)換后的K0～K203的坐標(biāo)數(shù)據(jù)全部選取并復(fù)制，之后切換回AutoCAD軟件的指令對(duì)話框中進(jìn)行粘貼，最后第一次敲回車鍵“Enter”結(jié)束粘貼，第二次敲回車鍵結(jié)束曲線起點(diǎn)切向，第三次敲回車鍵結(jié)束曲線終點(diǎn)切向。完成以上指令后，I匝道的曲線圖已在AutoCAD軟件中繪制完畢。繪制好的I匝道曲線如圖4所示。

4.2 坐標(biāo)查詢

開(kāi)啟AutoCAD軟件的對(duì)象捕捉功能，利用AutoCAD軟件的查詢坐標(biāo)按鈕 或者直接在命令對(duì)話框中輸入ID，便可實(shí)時(shí)調(diào)取繪制曲線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

5 精度評(píng)定

5.1 精度指標(biāo)

根據(jù)《工程測(cè)量規(guī)范》（GB 50026—2007）中的規(guī)定，結(jié)合本項(xiàng)目的情況，以高精度指標(biāo)為準(zhǔn)，將橋梁軸線測(cè)量偏位允許偏差值△o=4 mm作為依據(jù)，以此來(lái)評(píng)定AutoCAD軟件直接查詢的坐標(biāo)值是否合格。

5.2 對(duì)比分析

將設(shè)計(jì)圖紙中曲線要素表內(nèi)的圓曲線中點(diǎn)（里程IK0+113.193，設(shè)計(jì)坐標(biāo)X=2 877 549.353、Y=443 386.279）作為已知點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)抽查，分別與AutoCAD軟件繪制的樁間距為5 m、10 m和20 m的三組曲線中的該點(diǎn)坐標(biāo)值的偏差值進(jìn)行對(duì)比。偏差值按以下公式計(jì)算：

由此可判定AutoCAD軟件繪制曲線的坐標(biāo)精度是否達(dá)到了規(guī)范要求。對(duì)比結(jié)果如表1所示。

從表4可以看出，即便在匝道的最小曲線半徑僅為40.5 m時(shí)，只要在計(jì)算坐標(biāo)時(shí)將樁間距選為≤10 m，按其坐標(biāo)結(jié)果所繪制出的AutoCAD曲線圖形完全能夠滿足規(guī)范中對(duì)測(cè)量精度的要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著電腦的普及和應(yīng)用，應(yīng)用AutoCAD軟件可高效率、高精度地繪制出復(fù)雜的曲線圖形，其迅速、便捷的坐標(biāo)查詢功能極大地減少了傳統(tǒng)測(cè)量復(fù)雜的內(nèi)業(yè)計(jì)算工作量，值得在同類型項(xiàng)目中推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)有色金屬工業(yè)西安勘察設(shè)計(jì)研究院.GB 50026—2007 工程測(cè)量規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[2]馬旭，吳國(guó)云.中文AutoCAD2007應(yīng)用基礎(chǔ)教程[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007.

〔編輯：劉曉芳〕