全站仪和编程计算器在工程测量中的应用

ΔH1 =2036.368-17.00+√（17.002-(N+1.55)2）-H
ΔＬ2＝17.00-√（(N+1.55)2+(H-2019.368)2）
ΔH3=2035.368-(15.36-√（15.362+(N+1.55)2）)-H
ΔＬ4＝15.36-√（(N+1.55)2+(H-2020.008)2）
一点将非常有利于我们下一步的全站仪与编程计算器的应用）。将我们测得的 控制点的大地坐标输入图形中，直接就可以得到该控制点的相应的施工坐标和 施工坐标方位角了。
四、全站仪和编程计算器在外业中的应用
我们目前使用的全站仪为瑞士产徕卡 605L 型全站仪，其本身已具备利用坐 标进行工作的能力。对我们实际工作中的一些三维坐标的放样，就可以利用 AutoCAD 建立数字化模型，先用编程计算器在计算机 AutoCAD 平台上进行模拟检 验，经检验程序正确后，再将之用于外业放样。对于露天点线，我们就可以尽量 直接利用全站仪的坐标放样功能，将所需放样点的施工坐标输入全站仪，正确操 作就可以得到正确的所需点位了。现在讨论的重点是针对地下工程中一些特殊情 况下的点位放样。例如：地下厂房的开挖红线放样和有关结构点的放样，地下洞 室的开挖红线放样，又特别是地下转弯段的开挖红线及其相关的一些结构点的放 样。对地下厂房而言，其顶拱跨度大，主厂房达 24.36m，其顶拱半径也有 17m。 在施工过程中，业主、监理、设代及施工四方均提出明确要求，要严格控制超挖， 禁止欠挖，这就从放样方法上对我们测量人员提出了更高的要求。经过我们的反 复比较，最后决定利用全站仪结合编程计算器，在现场进行三维的施工坐标的测 量，再进行相关的计算，从而放出所需的红线点，事实证明，我们的方法是得当 的、合理的，取得的效果也是较为理想的。下面分分两个方面来说明。
结果。AutoCAD 的特性提供了测量内业资料计算的另外一种全新直观明了的图形 计算方法。
结合我们现正使用的徕卡全站仪的情况，其可以很方便地进行三维坐标的 测量，通过 AutoCAD 的内业计算，①、在放样的过程中，可以用编程计算器结合 全站仪，非常方便地、快速地进行作业；②、运用 AutoCAD 进行计算结果的验证； ③、随着全站仪的推广和普及，极坐标的放样越来越成为众多放样方法中备受测 量人员青睐的一种，而坐标计算又是极坐标放样中的重点和难点，由于一般的红 线放样，工程放样中的元素多为点、直线（段）、圆（弧）等，故可以充分利用 AutoCAD 的设定坐标系、绘图和取点的功能，以及结合我们外业所用计算器的功 能，从而大大减轻我们外业的工作强度及内业的工作量。以下以冶勒电站厂区枢 纽工程的一些实例来说明三者在工程测量中的应用。
ΔH 为正，测点应上移ΔH 距离即为红线，反之ΔH 为负，测点应下移ΔH 距离即为红线；
ΔN 为正，测点应向靠近厂房中心线的方向移ΔN 距离即为红线，反之ΔN 为负，测点应向远离厂房中心线的方向移ΔN 距离即为红线。同样，在厂房顶拱 的混凝土衬砌的过程中，我们需要对顶拱的立模线进行放样和模板检查，其混凝 土结构下边沿线半径为 R=15.36 米，有跨度大和难度大的重要特点。在模板的放 样过程中，其情况与开挖红线放样又有一些不同点，我们没有将其作出相对厂房 轴线的上下游之分，根据施工现场的实际情况看来，其只有铅垂方向的调整。在 做模板检查时，相对来说，我们的作业环境将更加不利（有时可能无法通视）， 针对实际情况，我们一般采用将反光三棱镜高度保持某一定值或者者使用微棱 镜，将其沿顶拱模板圆弧径向方向上放置，然后在计算时针对模板只有径向上的 上下移动调整。在模板的放样及检查中，我们同样要利用编程计算器进行现场的 计算，其计算原理类似于开挖红线放样的计算，只不过进行模板检查的计算时， 其计算程序中的高程基准应以其混凝土结构面圆弧对应的圆心高程为基点，再结 合其半径求其差值作调整。在 AutoCAD 软件平台上，可以非常方便地进行放样点 坐标和模板点坐标的有效验证。即通过在 AutoCAD 应用平台上建立地下厂房的三 维模型，在这个三维坐标系中，我们直接任意输入一个在厂房平面范围内的三维 点坐标，从应用平台上可以直观地看到该点是否为红线或与红线或是否为模板点 线的关系，同时我们用编程计算器对该输入三维点坐标进行计算，得出一个结论， 就可以作为互相验证的依据了。
3、对作业资料的管理：
AutoCAD 在工程中除对测量内业资料计算有其优势一面，在外业资料的管理 方面，同样有着非常广泛的应用。AutoCAD 作为有名的工程系列应用软件平台， 已经为广大工程技术人员所熟悉并掌握。在测量外业资料中，主要是控制点网略 图及其计算资料的管理，另一方面是各种开挖横断面、纵断面图的绘制，以及横 断面面积的计算，以及其它一些需要的图纸的绘制。由于 AutoCAD 已经有很强的 数学计算功能和很高的数学精度，其有效位数已完全能够满足我们在工程测量中
的需要了。在冶勒电站工作期间，我们就将所有图纸、所有工程量表格及文档进 行分类，其重点是对图纸文件利用 AutoCAD 进行总图的绘制，在以后的工作中， 就可以在总图上进行查找了。
4、应用实例： 现结合我们工作实际，作一些实际应用上的说明：我们承担了冶勒水电站 厂区枢纽工程的施工测量工作，进场之际我们就建立了一级导线闭合环，观测资 料经平差后，将坐标点的大地坐标输入 AutoCAD 平台，得到图三所示，以后随着 工程的进行，我们陆续加密了一些支导线点，同样将坐标成果录入，这样从真正 意义上，实现了坐标资料的数字化管理，这也方便了以后的坐标管理，同时也方 便了以后在一些特殊情况下的图形应用。具体地讲就是，依据设计提供的结构关 系，在图中设立足够的施工坐标系（以我们在外业放样中设站所需为准）并保存 之。在以后的工程应用中，我们只需打开对应坐标系，利用 ID 命令点取我们需 要的点，其对应坐标也就出来了。
关键词：AutoCAD 全站仪 编程计算器 坐标图解 资料管理
一、引言 在工程测量中，内业资料计算占有很重要的比重，内业资料计算的准确无
误与速度直接决定了测量工作是否能够快速、顺利地完成。而内业资料的计算方 法及其所需达到的精度，则又直接取决于外业所用仪器及具体的放样目标和内业 计算所用到的办公软件和计算方法。计算机辅助设计（Computer Aid Design 简 写 CAD，常称 AutoCAD）是 20 世纪 80 年代初发展起来的一门新兴技术型应用软 件。如今在各个领域均得到了普遍的应用。它大大提高了工程技术人员的工作效 率。AutoCAD 配合 AutoLisp 语言，还可以编制一些常用的计算程序，得到计算
1、 无平面转弯情况下的计算：
如图五所示，其具体的编程思路如下：
首先，我们建立以Ｂ1Ｂ2 机组中心线为Ｅ方向，垂直Ｂ1Ｂ2 方向向下游的方 向为Ｎ方向，以Ｂ1 点坐标原点建立施工坐标系。
现假定我们要放顶拱的开挖红线，实测点 P 坐标为（E，N，H），则利用 几何关系，可以计算其对应 N 坐标下的设计 H 坐标或对应 H 坐标下的设计 N 坐标， 这就与我们实测坐标产生了 H 坐标差ΔH 或 N 坐标差ΔN。则
三、AutoCAD 的典型内业资料计算及管理
在测区内加密控制点，经常使用测角交会或测距交会或两者相结合的方法， 如果我们运用数学公式来计算，则非常繁琐，而且不易检查错误，例如在后方交 会中的危险圆上。相反，如果我们利用 AutoCAD 来绘图计算，就简单多了。现针 对测角和测距两种方法分别作如下说明：
下面举例给予说明：在尾水洞、尾闸室交叉段工程中，存在一个三直段夹 两弧段的情形，如图四所示：
当时设计代表提供了如图示的图形尺寸关系，以及 C 点大地坐标和其以外 段的大地方位角，尾闸室以内段的一些结构关系。如果单凭以往的经验和仪器 条件，需要建立圆的方程，求解二元二次方程，才能求出圆弧对应圆心的大地 坐标，之后才可进行下面的计算并结合仪器考虑放样方法。但是，我们将这个 问题放到 AutoCAD 软件平台上来看，就变得非常简单了。具体操作如下：
二、测区概况
冶勒电站厂址位于石棉县李子坪乡南桠村，距坝址 11KM，距石棉县城 40KM。 厂区枢纽工程主要包括通风洞、交通洞、出线洞、尾水洞及尾水明渠、主厂房、 副厂房、安装间及压力管道、母线道、变电站等分部工程，地下洞长近 1600 米， 涉及到两台（单机为 12 万 kw）机组的安装定位。测量区域高程在海拔 1990~2200 米之间，高差起伏大，夜晚及洞内外作业温差较大，给测量作业带来了一定的困 难。
1、前方测角交会:
如图一所示，A、B 为坐标已知的控制点，P 为待求点，在 A、B 两点已观测 了角度 a 和 b。
我们就可以利用 AutoCAD 系统软件，根据 A、B 两点坐标在桌面绘制出 A、 B 两个点，连接 AB 点得到 AB 线段，然后分别以 A 点和 B 点为基点旋转 AB 线段 a,b 角（从图上可直观地分辩方向）。使用 ID 命令选择交点 P，就可以得出 P 点坐标了。如果图形有检校条件，仍然可以进行坐标差的计算。如果在近似平差 的情况下能满足需要，则可以在图形上Leabharlann Baidu行平均计算并作出标记。
2、前方距离交会： 如图二所示，A、B 为坐标已知的控制点，P 为待求点，在 A、B 两点已分别 利用全站仪测了距离 Sa 和 Sb。
我们就同样可以利用 AutoCAD 系统软件，根据 A、B 两点坐标绘制出 A、B 两个点，连接 AB 点得到 AB 线段，然后分别以 A 点和 B 点为圆心，以 Sa 和 Sb 为半径作圆，则得到 P 点和 P’点（对照现场的方位情况，从图上可直观地分辩 出其中一点 P 为所求，而另一点 P’则是虚点，是我们不需要的）。使用 ID 命 令选择交点 P，就可以得出 P 点坐标了。在实际工作过程中，我们通常会将前方 测角交会与前方距离交会进行组合应用，当然那就不一定要将所有条件都完成测 量了。另外对于以上几项对坐标的应用，应该注意的就是 AutoCAD 中的坐标顺序 与我们测量中的大地坐标系是有区别的，也就是要注意 X 坐标和 Y 坐标的对应关 系。
（2036.68-H）)2））
ΔN=T×（N+1.55-T×√（17.002-(17.0-
上述诸式中，ΔH1 、ΔＬ2 分别为开挖红线的高程差值和径向方向上的差值， ΔH3、ΔＬ4 分别为顶拱混凝土结构表面的高程差值和径向方向上的差值。
在ΔN 式中：T=1,代表 N≥-1.55，即厂房的下游侧；T=-1，代表 N＜-1.55 ， 即厂房的上游侧（如图示，厂房中心线与机组中心线的平行距为 1.55m。
先在 AutoCAD 软件平台上，依据 C 点大地坐标将 C 点录入，并依据过 C 点 的直段洞轴线方位角及其长度绘出过 C 点的洞轴线，依据设代提供的尺寸关系， 得到 P1、P2 点，然后利用 AutoCAD 绘制圆弧，使其分别过 P1、C 点和 P2、C 点， 使之满足 R=28.00 米，并符合图形方向。再利用 AutoCAD 的标注功能，分别进 行两段圆弧的圆心的标注 O1、O2 点，利用 AutoCAD 的 ID 命令就可以得到 O1、O2 点的大地坐标了。将之分别与 P1、P2 用直线段连接。考虑洞室的方向，再分别 过 P1、P2 点作 P1O1、P2O2 的垂线 P1X1、P2X2，利用 AutoCAD 方便的坐标系设置功能， 分别建立以 P1 点、P2 点为坐标系原点，P1X1、P2X2 为 X 轴的测量施工坐标系然 后再将其坐标系移到（0，-N）处并分别命名保存。到此，则我们的两个辅助施 工坐标系建立完成，这两个坐标系保证了 X 轴与过 P1（或 P2）的圆弧相切（这
AutoCAD、 全 站 仪 和 编 程 计 算 器 在 工 程 测 量 中 的 应 用 作者：佚名 论文来源：不详 点击数： 4 更新时间：5/26/2007
摘要：本文结合自已的工作体会，总结了 AutoCAD、全站仪在工程测量中内业资料 的计算及管理的应用以及全站仪和编程计算器在外业中的应用，并结合一些工作中的实例作 了简略的阐述，并对目前工程测量作业提出了自已的一些看法。