坐標法在渠道水利施工放線中的應用

□王安強（新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局）

坐標法在渠道水利施工放線中的應用

□王安強（新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局）

文章結合具體的渠道施工實踐案例，對利用坐標法進行渠道施工放線的技術方法進行探討，找出能夠準確、快速計算渠道各特征線上控制點的方法，促進渠道施工水平的進一步提升。

坐標法；施工放線；渠道施工；應用

0 引言

渠道施工過程當中會遇到大量的彎道，同時由于渠道施工的特殊需要，軸線上的各個控制點極容易被抹擦掉，所以傳統的軸線偏移法已經遠遠不能滿足當前工程施工放樣的需要。近年來，隨著電子信息化的普及和信息計算水平的提高，許多工作人員在對渠道進行施工時，利用計算機將渠道的制控點計算出來，并充分利用全站儀進行實地現場式放樣，這樣不但能夠大大提升放樣的工作效率，還能夠在很大程度上提高施工放樣的精準度。本文所研究的坐標法主要會運用到Excel、Cass以及AutoACD等軟件，以提高整體工程的效率和準確度。

1 工程概況

某渠道為倒梯形斷面，SH（5）11+963.10～SH（5）19+818段渠底寬度為8.90m，渠道內一級邊坡為1：2，渠底高程131.57～135.20，一級馬道（堤頂）寬6 m，渠道縱比降為1/26 000。全段采用混凝土襯砌，渠坡襯徹厚度為11 cm，渠底襯徹厚度7 cm。在渠道開口線與永久占地線之間設有截流溝、防護堤、林帶。截流溝縱比降根據地形確定，為防止沖刷，縱比降較陡處全斷面采用干砌石護砌。

圖1 用坐標換算方法計算渠道放樣中曲線上任意一點的坐標示意圖

渠道放樣設計弧線，設曲線半徑為R，1為A點至P點的弧長，φ為弧長1所對的圓心角，已知A、B的大地坐標值A（X1，Y1）、B（X2，Y2）：

以A點為原心（0，0），AO作為Y軸，過A點的弦切線作為X軸建立平面直角坐標系統，根據數學關系可以得到：

x＝R×sinφ （1）

y＝R×（1－cosφ） （2）

φ＝l÷R×180°÷π （3）

同理運用公式便可以求出該段曲線上其它任意點的大地坐標值。

2 渠道軸線的繪制

2.1 設計圖紙中提供的渠道軸線控制點的繪制

運用AutoCAD中的“point”畫點命令，按照1:1的繪圖比例將設計圖紙中所給出的渠道軸線控制點在繪圖板上標繪出來。此外，如果是利用CASS軟件繪制控制點，首先應當在CASS軟件的菜單欄中選中“繪圖處理”中的“野外測點點號”操作命令。隨后，打開曲線控制點所在的文件夾，按照繪圖區域中的文字提示，選擇1：1的繪圖比例，從而制作出軸線控制點。最后，利用AutoCAD中的LINE命令，將之前用CASS軟件繪制出的軸線控制點一一連接，即可得到較為精準的渠道軸線。

2.2 渠道軸線繪制過程中的注意事項

首先，繪制人員可以利用Windows系統當中的記事本程序建立起軸線控制點文件。具體步驟如下：①用記事本軟件建立新的空白文件，并將軸線控制點的坐標以“點名，東坐標Y，北坐標X，高程Z”的格式輸入記事本文件當中，使得每個點的坐標各占一行，保證數據的清晰度和明確性。②選中菜單中“另存為”的程序命令，隨后在彈出的文件命名窗口中對文檔進行命名，命名以“.DAT”結尾，最后選擇“所有文件”程序命令對該文件進行保存。此外，為了減小或者消除高程對軸線控制點坐標提取以及軸線水平偏移的影響，在往文件當中輸入軸線控制點坐標時，工作人員可以事先把全部的軸線點高程坐標命名為“O”，并將其輸入文件當中。最后，假如施工渠道路段當中存在彎道，在進行上述步驟時，對彎道的前后圓心點和切點進行標注，并運用畫圓弧命令“ARC”對曲線渠道的軸線進行繪制。

3 按照渠道軸線繪制渠道各特征控制線

按照已經得知的樁號處堤頂設計高程和渠底設計高程的高差“H”，設計渠底寬度“B”，左右堤頂設計寬度“BL，BR”，設計渠道內坡比“i”，隨后對已知樁號處左右堤頂距離渠道軸線的水平距離進行計算。把已得到的樁號坐標點向下作出與曲軸線相互垂直的直線，并把其與渠道軸線的交點作為圓心，畫出以L左為半徑的圓形，而所繪制得到的圓形和垂線之間的交點，則為該樁號處左堤頂軸線的所在之處。其次，把全部存在高程突變的樁號處的底軸線繪制出來，并通過下達直線命令，連接各個坐標點，即可得到所需要的堤軸線。最后，可以依據事先設計好的渠底寬度以及左右堤寬，運用AutoCAD來命令“offset”將曲軸線和地軸線進行左右調整，這樣便可以最終得到左右堤渠道與肩線的左右底角線。

4 獲得各個交點的坐標

4.1 以固定間隔數值作出橫斷面線

以渠道軸線上的某一個已知的點為基準，作出與渠道軸線相垂直的橫斷面線。要求此橫斷面線的長度必須大于渠道內外填筑的數值，以此保證各個特征線都能與橫斷面線之間存在交點。

按照固定距離將橫斷面線左右移動，隨后按照已知樁號的坐標點對其進行連續加、減偏移距離的計算，這樣便可以求出每個橫斷面線的樁號位置。在獲取橫斷面線的具體間距時，必須滿足控制需求，保障施工的便捷性。通常情況下，填筑放樣和渠道開挖時，會按照每20 m的距離來獲得一個斷面，有時可將距離擴大為25 m。另外，如果在施工的過程當中遇到彎道，為方便施工控制，可以把曲面近似為折平面，從而作出施工放樣，這時需要平分弧線，采用輔助圓截取法繪制出橫斷面線，延長每個橫斷面線，使其與圓弧的圓心相交。

4.2 對橫斷面線與各特征線交點坐標的提取

首先，在CASS軟件當中的菜單里選擇“工程應用”，隨后選擇“指定點生成數據文件”命令，并在對話框當中輸入“1”的字符，對坐標文件進行命名和保存。然后，將樁號按照從低到高的順序排列，提取橫斷面線與各特征線的交點。另外，當完成一條特征線上的交點提取之后，采用按空格鍵的方式，將坐標數據保存到相應的文檔當中。最后，利用此種方法對另外的橫斷面線與特征線的交點坐標進行提取，并將其進行整理、保存。

5 重新對坐標數據進行編碼和處理

5.1 特征線的重新編號

對渠道各個特征線按照從右至左的順序進行編號，這樣更有利于保障編號的系統性和完整性。

5.2 重新整編各個坐標點

用Windows自帶的記事本程序打開上述完成的坐標文件，將里面記錄的坐標數據復制粘貼到EXCEL表格當中。隨后，在EXCEL表格當中套用公式，將之前進行默認的坐標點的名稱改為“樁號+特征線編號”，其他的坐標點編號保持不變。

5.3 保存轉換好的數據資料

運用EXCEL當中的合并文本公式，把再次編號的高程坐標和平面坐標合并成全站儀所需要的坐標形式。隨后，運用復制公式，把全部相關數據進行整理，并對其進行轉換。最后，對完成合并的數據進行復制，并把其粘貼到新的坐標文件當中，以（XXX.DAT)的形式對其命名并保存。

6 結論

在進行渠道施工的過程中，可充分利用坐標換算法來減少工作量和施工難度。此外，運用計算機來對數據進行處理和換算也能夠在很大程度上簡化整個施工過程，從而提高渠道工程施工效率和精確度。這種方法以計算機的運算能力為基礎，工作人員利用AutoCAD軟件將需要進行放樣處理的渠道各特征線以1:1的比例繪制出來，然后在CASS軟件當中對各特征線上的控制點坐標進行提取。最后，EXCEL辦公軟件的功能運用對各個控制點統一編號，并附注上明確的設計高程數值以及特征線編號等。這樣不僅全方位地提高了施工工作的效率和進度，還增加了施工的科學性和精確度，從而保障了渠道施工工程的順利、安全進行。

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（責任編輯：左英勇）

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