淺述CAD在工程測量上的應用

沈金芳

摘 要 計算機輔助設計（CAD）可以對設計、測量數據進行創作、修改、分析或者優化進行輔助，極大地提高了測繪設計和數據處理的效率。它加速了測繪技術的發展，是數字化測圖不可缺少的一個環節。在CAD的具體實踐中，DTM法被廣泛接受;竣工圖紙上CAD也有不俗的表現。

關鍵詞 CAD;工程測量;測繪技術;fortran;數學建模;DTM法;竣工圖

1CAD簡介及其發展

1.1 CAD的簡介及運用原理

計算機輔助設計是利用計算機系統，對其進行創作、修改、分析。CAD 能提高設計師的效率，提高設計產品質量，通過文檔記錄提高交流質量，并為制造創建一個數據庫，CAD的產品可以以電子形式存檔。CAD用于二維空間設計曲線和形狀，或者是在三維空間設計線、面、體。它是一種應用廣泛的輔助計手段。

最初，CAD軟件是由諸如Fortran這樣的語言開發的，但是隨著面向對象編程方法的進步，CAD軟件開發有翻天覆地的變化?！暗湫偷默F代參數化特征建模和自由曲面系統都是由有著自己APIs的C鍵模塊建立的”[1]。

1.2 CAD的運用領域及范圍

“應用的行業包括汽車制造，造船，航空航天，工業和建筑設計，醫用假肢模擬等等[2]?！碑斎籆AD也被測繪工作人員認可，廣泛應用在測繪作業中。CAD主要用于3D模型和/或物理組件的2D圖紙詳細的工程，但是它的應用同樣可以貫穿在整個工程，從概念設計到產品的產出，從對于組件的強度的動態分析，到定義組件的制造方法。它也可以被用于設計對象。“此外，許多CAD應用程序提供先進的渲染和動畫功能，因此工程師可以更好地使他們的產品視覺化?！?/p>

2CAD在工程測繪中的應用

2.1 CAD在數字化測量上的實踐

隨著計算機成圖軟件不斷升級、功能不斷細化具體化和健全，國內的測繪技術不斷地進化、發展，使測繪更為精確、具體，整個測繪工程的工作系統化，數據分析更為明晰、具體。

（1）數字化測圖的定義和概念?！澳壳?，國內眾多測量單位普遍采用全站儀進行野外數據的采集，通過數據電纜將全站儀于計算機相連，利用計算機成圖軟件直接在電腦上生成矢量化的電子地圖，這就是所謂的數字化測圖。”數字化測圖，簡單地具體舉例，即使用CAD等繪圖軟件，把施工測量、放樣、竣工測量和變形檢測這一系列的作業過程輔助以計算機系統，得到精準高效的成果。

（2）數字化測圖的大體步驟。數字化測量并不是紙上談兵，它應用在實際工作中。首先可以利用電子地圖，結合具體測量或者工程考慮中設計的施工場所面積，使用CAD設計出精確的總平面圖。地理信息系統是地理編碼的，可以精確準確的勾畫真實的空間位置。把設計坐標輸入到CAD的電子地圖中去。CAD不僅僅可以在設計創作中進行參與，還可以利用它進行計算檢核，它可以用來檢核計算數據的準確性。由于CAD可以進行模擬和具體細節的具體編輯，可以高效率地先模擬上幾個環節的設計效果，然后進行反復研究設計和編輯，然后對此階段的設計成果進行再模擬，再觀摩。這個工作鏈可以按需求數次循環。

2.2 CAD具體的內業處理

在業內人員使用的各種繪圖軟件中，從容率，圖形運行速度及圖形所占字節空間等幾個方面來看， CAD幾乎是最好的。CAD以其強大的使用功能和比較完善成熟的體系遠遠領先于其他軟件。

CAD作為平臺配合專業測繪軟件計算土方量，可以把所有需要手工計算和繪制的工作全都電算化，使更加精確快捷測算出所要求得的填挖方量。

（1）DTM法。不規則三角網（TIN）是數字地面模型DTM表現形式之一，該法利用實測地形碎部點、特征點在計算機AUTOCAD平臺下進行三角構網，對計算區域按三棱柱法計算土方。①三角網中的點和線的分布密度和結構完全可以與地表的特征相協調，直接利用原始資料作為網格結點;不改變原始數據和精度;能夠插入地性線以保存原有關鍵的地形特征，以及能很好地適應復雜、不規則地形，從而將地表的特征表現得淋漓盡致等。因此在利用T1N算出的土方量時就大大提高了計算的精度。②三角網的構建，所謂邊擴展法，就是指先從點集中選擇一點作為起始三角形的一個端點，然后找離它距離最近的點連成一個邊，以該邊為基礎，遵循角度最大原則或距離最小原則找到第三個點，形成初始三角形。由起始三角形的三邊依次往外擴展， 并進行是否重復的檢測，最后將點集內所有的離散點構成三角網，直到所有建立的三角形的邊都擴展過為止。在生成三角網后調用局部優化算法，使之最優。③三角網法計算土方量，三角網構建好之后，用生成的三角網來計算每個三棱柱的填挖方量，最后累積得到指定范圍內填方和挖方分界線。三棱柱體上表面用斜平面擬合，下表面均為水平面或參考面。所以Auto CAD平臺下計算土方量可以做到精度高，數據容量大，時間短。因此，CAD作為平臺配合專業測繪軟件繪制各種比例尺的地形圖，把過去三角尺、畫圖筆加畫圖板所要花費的時間大大縮減，也使精度滿足各種工程施工要求。

（2）CAD在竣工圖紙上的應用?？⒐D可以使各個房產管理部門更好地了解各項指標是不是按照規劃設計要求建設。 在測繪中通過數據通信完成電子手簿或帶內存的全站儀與計算機兩者之間的數據相互傳輸，利用“草圖法”和“簡碼法”的作業流程，以CAD作為平臺利用繪圖軟件完成內業作圖。①繪平面圖，根據野外作業時繪制的草圖，移動鼠標至屏幕右側菜單區選擇相應的地形圖圖式符號，然后在屏幕中將所有的地物繪制出來。系統中所有地形圖圖式符號都是按照圖層來劃分的。例如：繪矩形房子時已知三個點1、2、3，建筑物圖式都放在“居民地”這一層，只要選擇所需要的建筑物就可以繪制出三點房子。利用word編寫竣工測量報號書。

3結束語

在測量過程中，測繪技術快速發展是功不可沒的;然如果沒有以CAD的計算機輔助軟件，準確的數據分析不可實現。而在不斷數字化的測繪作業中，CAD的應用前在實踐中不斷探索。DTM法正是這種實踐探索的具體表現。

參考文獻

[1] 謝剛生，鄒時林.數字化成圖原理與實踐[M].西安：西安地圖出版社，2000：101.

[2] 南方軟件 CASS6.0 用戶手冊. p. 3-14.