AutoCAD在導線測量內(nèi)業(yè)計算中的應用

郭景全 （南京交通職業(yè)技術學院路橋與港航工程學院，江蘇 南京 211188）

0 前言

在測量工作中，小區(qū)域平面控制測量常布設成閉合或附合導線形式。導線測量的外業(yè)主要包括踏勘選點及建立標志、測距、測角和聯(lián)測，內(nèi)業(yè)的主要任務是根據(jù)外業(yè)測定的導線邊長和轉折角，結合起算數(shù)據(jù)，推算各邊的坐標方位角，進而求出各導線點坐標。在進行內(nèi)業(yè)計算之前應全面檢查導線測量外業(yè)記錄數(shù)據(jù)是否齊全，有無記錯、算錯，成果是否符合精度要求，起算數(shù)據(jù)是否準確等，然后繪制導線略圖，把各項數(shù)據(jù)標注在圖上相應位置，最后填表完成計算。在工作實踐中發(fā)現(xiàn)，完全利用計算器按公式一步步計算的方法繁瑣而且容易出錯。如果在導線內(nèi)業(yè)處理過程中能有效利用AutoCAD卓越的圖形處理功能輔助完成相關計算，便能獲得事半功倍的效果。

1 AutoCAD有關設置

由于AutoCAD缺省的坐標系統(tǒng)和繪圖單位與測繪專業(yè)的要求不同，為了更高效地完成相關的內(nèi)業(yè)計算，需對AutoCAD的繪圖參數(shù)進行一些必要的修改。

1.1 坐標系設置

測量工作中采用的平面直角坐標系縱軸為X軸，橫軸為Y軸，象限按順時針方向編號，與AutoCAD中的世界坐標系完全不同。為了避免進行坐標的轉換，減少出錯的幾率，需要利用AutoCAD的UCS命令定義用戶坐標系。以AutoCAD 2008為例，具體操作步驟如下。

①在命令行“命令:”提示下輸入UCS并按回車鍵，命令行提示：

當前UCS名稱:*世界*

指定UCS的原點或[面(F)/命名(NA)/對象(OB)/上一個(P)/視圖(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z軸(ZA)]<世界>:n

②選擇新建坐標系，即輸入“n”并按回車鍵，命令行提示：

指定新UCS的原點或[Z軸(ZA)/三點(3)/對象(OB)/面(F)/視圖(V)/X/Y/Z]<0,0,0>:3③輸入“3”并按回車鍵，選擇“三點”模式，命令行提示：指定新原點<0,0,0>:

④直接按回車鍵，即不改變原點位置。命令行提示如下：

在正X軸范圍上指定點<1.0000,0.0000,0.0000>:0,1

⑤輸入0，1并按回車鍵，命令行提示如下：

在UCS XY平面的正Y軸范圍上指定點<-1.0000,0.0000,0.0000>:1,0

⑥輸入1，0并按回車鍵，此時繪圖區(qū)的坐標系圖標已變成測量坐標系。

為了方便以后使用，也可將此坐標系命名保存，即利用UCS命令執(zhí)行過程中的“命名（NA）”選項。

1.2 繪圖單位設置

在AutoCAD中執(zhí)行UNITS命令，打開如圖1所示“圖形單位”對話框，根據(jù)導線測量對長度、角度單位及精度的要求，選擇長度單位類型為“小數(shù)”，精度為4位小數(shù)；角度單位為“度/分 /秒”，精度到 0.1秒（0d00’00.0”）。需要注意的是，對話框中的“順時針”選項不需要勾選，因為坐標系的轉換已經(jīng)造成角度的正方向發(fā)生改變，缺省狀態(tài)下就是順時針為正，與測量工作要求的一致。

2 繪制實測導線圖

利用AutoCAD的繪圖、查詢功能可快速進行導線外業(yè)粗差的探測，這種方法比傳統(tǒng)方法直觀、易學，提高了工作效率。某附合導線外業(yè)數(shù)據(jù)如圖2所示，下面說明其內(nèi)業(yè)處理方法。

利用PLINE命令起點輸入B點坐標（513.26，258.17），下一點輸入相對極坐標@200<35d36'45"（200為假定長度，35d36'45"為BA的方位角），畫出起算邊BA。

使用ROTATE命令將BA邊以B為基點復制、旋轉95°27'23"，再使用 LENGTHEN命令下的“全部（T）”選項將 B1'邊拉長至171.29m；同理，利用B1'邊創(chuàng)建1'2"邊；以此類推，直到由3'C'邊創(chuàng)建出C'D'邊，結果如圖3所示（如果需要標注文字，需將坐標系重新設置為WCS世界坐標系，否則字體是顛倒的）。

3 導線平差計算

3.1 角度閉合差的查詢和調整

實測導線圖繪制完成后，可使用DIST命令查詢實測C'D'邊的方位角（即C'D'邊在XY平面中的傾角）為41°31'03"，與CD邊理論方位角相減可得角度閉合差為103"（≤±134"），所以角度改正值為103÷5=20.6"。因為外業(yè)測量的轉折角為左角，所以角度閉合差反號平均分配到各角上。

以B點為基點，利用ROTATE命令將B點右側的全部導線邊逆時針旋轉 20.6"，以此類推，再先后以 1'、2'、3'、C'點為基點，將它們右側的全部導線邊逆時針旋轉20.6"。完成之后可用DIST命令再次查詢C'D'邊的方位角（應為41°29'20"），以驗證操作過程有無錯誤。

3.2 坐標增量閉合差的查詢和調整

角度改正完成后，利用PLINE命令繪制理論點C（510.99，923.28）到實測點C'的線段，然后用DIST命令查詢其坐標增量閉合差（即CC'線段的X增量和Y增量）為fx=-0.2117、fy=0.1627，導線全長閉合差（即CC'線段的長度）為0.2670。導線全長經(jīng)計算為739.80m（也可用PEDIT命令將B至C'的線段合并后用LIST命令查詢得到），所以導線全長相對閉合差為 0.2670÷739.80≈1/2800（＜1/2000）。

各邊的坐標增量改正數(shù)可用EXCEL制表輔助完成，如表1所示。

使用拉伸命令STRETCH可進行坐標增量的改正。執(zhí)行拉伸命令后，首先用“交叉窗口”方式（即從右向左設置選取框）選擇B點右側所有導線邊（必須包圍整個導線邊，而且不包含B點），以1'點為基點，相對坐標值@0.0490，-0.0377為第二點，完成 B1'邊的拉伸；同理，分別以 2'、3'、C'點為基點，完成其余3個導線邊的拉伸。修改完成后使用ID命令查詢C'點坐標為X=510.9901、Y=923.2800，與已知C點坐標相同（忽略進位誤差），驗證無誤。

利用ID命令查詢改正后的1、2、3點坐標，分別為：X1=400.7902，Y1=387.2825；X2=465.2206，Y2=589.6261；X3=429.4806，Y3=753.6512。

坐標增量改正數(shù)的計算 表1

3.3 導線平差的快速算法

當導線角度測量精度較高，而且導線全長閉合差較小時，可使用縮放命令SCALE進行坐標增量的改正，具體操作方法筆者曾在“AutoCAD在無定向導線平差計算中的應用”一文中闡述過，此處不再贅述。

4 導線粗差的探測

當實測導線圖繪制完成后，如果發(fā)現(xiàn)角度閉合差或導線全長閉合差明顯過大，說明外業(yè)數(shù)據(jù)存在粗差。假設導線只有一個邊或一個角側錯，利用AutoCAD繪圖可快速探測粗差的位置，以便快速進行復測，盡量減少工作量。

4.1 角度粗差探測

當導線的角度閉合差超限時，應檢查角度。假設導線中只有一個角值是錯的，則從兩端的已知點出發(fā)分別繪制導線圖（用角度的實際觀測值），在抵達該點之前不受這個錯誤角值的影響，過該點之后才出錯，如圖4所示。所以，當分別從兩端的已知點出發(fā)繪制導線圖時，如果兩導線圖的大部分點都不重合，而只有一點近似重合，則該點的角度觀測值多半有錯。

當導線的角度閉合差符合要求，但導線全長閉合差仍超限時，應檢查邊長和方位角。利用AutoCAD繪制導線圖后，如果導線閉合差的方位角與某條導線邊的方位角很接近（即閉合差方向與該邊近似平行），閉合差的值又很大，則這條導線邊的距離觀測值多半含有粗錯，如圖5所示。

4.2 邊長粗差探測

5 總 結

隨著CAD技術在測量工作中的應用及普及，如果能靈活運用AutoCAD軟件的圖形處理功能繪制導線圖并用于平差的輔助計算，可有效提高導線測量內(nèi)業(yè)計算的效率和精度。在AutoCAD繪制導線圖之前，應根據(jù)測量工作的需要，首先設置合適的繪圖環(huán)境，比如坐標系統(tǒng)、繪圖單位等；繪制導線圖后，利用AutoCAD提供的圖形查詢功能可快速得到點坐標、直線長度和角度以及面積等屬性，避免了測量公式計算繁瑣、效率低、通用性差等弊端；另外，繪制的導線圖可視性強，能快速探測外業(yè)測量的粗差，確保內(nèi)業(yè)計算的準確性，提高了工作效率。

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