淺析公路施工測量計算機輔助系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

江濤

摘 要：數(shù)據(jù)傳輸與信息技術(shù)的發(fā)展使計算機輔助系統(tǒng)設(shè)計發(fā)展了起來，該系統(tǒng)可以在公路施工的同時對數(shù)據(jù)進行測量及計算。該文通過對公路空間進行三維模型構(gòu)建，基于系統(tǒng)中的這些功能提出了將這一系統(tǒng)應(yīng)用在智能手機中，利用手機對公路施工的數(shù)據(jù)進行測量，實現(xiàn)在現(xiàn)場隨時可以進行數(shù)據(jù)設(shè)計以及輸入，提高了數(shù)據(jù)的準確性和工作效率。

關(guān)鍵詞：公路施工 計算機輔助系統(tǒng) 設(shè)計開發(fā)

中圖分類號：U4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（c）-0042-01

公路施工建設(shè)中，測量發(fā)揮著重要的作用，尤其對高級公路和復(fù)雜公路進行建設(shè)的時候，測量顯得尤為重要。公路測量，既要保證準確度高，又要保證測量速度快，能夠在現(xiàn)場準確應(yīng)用信息。如今，信息技術(shù)發(fā)達，數(shù)字化社會發(fā)展迅速，計算機被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，除了大體積的機器，便于攜帶的可以在外使用的電腦和智能手機也應(yīng)該利用起來。通過利用這些設(shè)備，公路施工可以對測量得出的數(shù)據(jù)有效管理，解決人力問題，幫助測量員分擔(dān)工作。充分考慮公路施工和測量時的具體情況，要對公路施工中的輔助系統(tǒng)進行設(shè)計。

1 系統(tǒng)模型建設(shè)與數(shù)據(jù)的設(shè)計

施工的物體在物理學(xué)角度來說就是一個三維物體，對這種物體進行設(shè)計施工，就是要在一定的空間中將它分解，分析其任意一點的平、縱、橫和路程的距離以及其到中樁的距離的關(guān)系。在施工的過程中，工作人員將任意點通過路程距離l和到中樁的距離d從設(shè)計文件中得出，這一路線的坐標系中表示為：l-d，l是這條路的中線，沿路面得出，而大多數(shù)情況下并不是直線；d是這段路程橫斷面方向，它是不斷變化的，隨著里程的變化而變化。如果說在一點的橫斷面的里程為K14+320.4，在左側(cè)6.7m處，這時這一點的路線坐標為（14 320.4，-6.7）。對施工時測量來說，將這一點的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到控制點坐標系中，用X-Y-H表示，得任意點P（l，d）=P（X，Y，H）。

平面模型、縱斷面、橫斷面、超高、加寬、邊溝等數(shù)值都可以通過設(shè)計公式根據(jù)輸入測量值得出。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

在對系統(tǒng)功能設(shè)計時，要對公路測量的現(xiàn)狀與測量的需求結(jié)合起來，并且要滿足方便性，應(yīng)用現(xiàn)代的施工技術(shù)。

2.1 輸入設(shè)計文件資料

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的輸入十分重要，通過結(jié)合設(shè)計的系統(tǒng)和施工內(nèi)容，對于一段需要施工的路線，所設(shè)計的文件資料應(yīng)該包括平面中線、斷鏈、加寬、縱坡、橫斷面和控制點六項。對掌握的資料進行整理，以便更加完善的管理項目。同時，在一個項目中可以包含多種子項目，也就是含有多條道路的互通公路。公路施工前期開始對項目監(jiān)理，輸入路線的設(shè)計資料，當(dāng)施工過程中需要數(shù)據(jù)的時候就可以將相應(yīng)的文件打開即可，如果有變動就可以對資料進行改動。通過簡單的表格以及對話框的形式進行數(shù)據(jù)輸入。

2.2 對中樁和邊樁的坐標進行計算

通過輸入中樁的l，按照計算公式對中樁坐標和高程、切線方向以及橫斷面方向進行計算，系統(tǒng)就能夠自動的計算出這一點的里程數(shù)，同時逐一的計算出中樁與邊樁的坐標，在對大型的曲線橋的計算上發(fā)揮著重要的作用。

2.3 反算點樁

通過給出任意一點的坐標值，計算出該點在路線上的一系列數(shù)據(jù)，斷面樁號里程和該點到中樁的距離，并且通過正負判斷左右，反推出這一點是在公路施工的范圍內(nèi)，如果在其范圍內(nèi)就可以繼續(xù)計算設(shè)計。這與上述1.2是一個互逆的過程。

2.4 中樁與邊樁

通過坐標的資料可以得到關(guān)于中樁和邊樁的數(shù)據(jù)。

2.5 細部點的坐標計算

已知結(jié)構(gòu)中心樁號和軸線的交角，在根據(jù)施工圖上的尺寸等數(shù)據(jù)，得到軸線、細部坐標等施工中必不可少的數(shù)據(jù)。

2.6 對任意斷面上的任意點進行高程計算

根據(jù)已知的樁號和其斷面上的點到中樁的距離得到設(shè)計標高。如圖1所示。

2.7 土石方量計算

關(guān)于土石方量的計算包括兩部分：第一，運用坐標和斷面法對河塘清淤、回填進行測量；第二，通過樁號獲得路基土石方標準斷面，然后得到斷面圖。

2.8 計算控制網(wǎng)平差

系統(tǒng)中常用的控制網(wǎng)包括橋梁控制網(wǎng)和導(dǎo)線的平差。

3 圖表輸出

在公路測量時會得到一系列的圖表，系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)報表的內(nèi)容進行自動輸出，檢驗的結(jié)果也包含在報表中，采用通用的表格形式，并且做好兼容軟件。在測量的同時還需要繪制大量的圖，系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)算出的各種數(shù)據(jù)進行綜合，連接繪圖軟降，將施工圖紙打印出來，大小應(yīng)該以A4為主。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

經(jīng)過實驗，此系統(tǒng)運行良好，可以使用。實際上已經(jīng)被中國交通和中國鐵路等公司運用，施工企業(yè)將系統(tǒng)應(yīng)用到現(xiàn)階段建設(shè)的公路工程建設(shè)中，一些其他單位在隧道鐵路等工程中也運用了這一系統(tǒng)。在運用過程中不斷的發(fā)現(xiàn)并且及時解決，使系統(tǒng)得到逐步完善。用戶對系統(tǒng)應(yīng)用后，也反饋了其設(shè)計新穎、多項功能等優(yōu)點，將在施工中所遇到的問題到考慮進去，滿足計算和繪圖的需要，同時將較為復(fù)雜的問題順利解決。其通用性強，適合于各種系統(tǒng)，同時適用的人群也較廣，數(shù)據(jù)輸入簡單，輸出更加靈活并且樣式多樣化。對于系統(tǒng)應(yīng)用者，只需要將軟件中需要的數(shù)據(jù)輸入，命名保存好，就可以在施工時進行應(yīng)用，輸入工程名稱，運行系統(tǒng)，就可以得到測量人員在公路上任意位置的數(shù)據(jù)資料，這種類似建立數(shù)據(jù)庫的方式將給公路等施工帶來很多的方便，使工作效率大大提高。

5 結(jié)語

在公路施工測量中利用計算機輔助系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)模型、結(jié)構(gòu)以及其功能進行設(shè)計，并在系統(tǒng)中應(yīng)用，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是可以通過程序的設(shè)計實現(xiàn)的?？梢圆粦?yīng)用數(shù)據(jù)庫，通過智能收集就可以順利讀取數(shù)據(jù)，對于在電腦已基本成型的系統(tǒng)也是可以實現(xiàn)的，而要做的就是對系統(tǒng)進行進一步的開發(fā)和完善。

參考文獻

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