AutoCAD免棱鏡全站儀技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用分析

李佩佩

摘 要：在新建隧道施工中，傳統(tǒng)的測量方式已經(jīng)日漸無法滿足當(dāng)前復(fù)雜的測量需求。Auto CAD軟件作為工程領(lǐng)域重要的軟件工具，通過與免棱鏡全站儀相結(jié)合，能有效減少測量時間，提升測量效率。為探討該技術(shù)在工程測量當(dāng)中的應(yīng)用方法和應(yīng)用效果，文章及首先針對免棱鏡全站儀的技術(shù)現(xiàn)狀、測量優(yōu)勢進(jìn)行分析。并就工程測量中CAD軟件的典型應(yīng)用方法進(jìn)行探討，以期為隧道施工中的測量工序，提供借鑒、參考。并推動免棱鏡全站儀+Auto CAD技術(shù)在工程測量中的進(jìn)一步應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：免棱鏡技術(shù)；AutoCAD；工程測量

中圖分類號：TU198.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）08-0045-02

CAD軟件在各個工程領(lǐng)域都能起到有效的輔助作用[1]。通過強(qiáng)大的計算、分析能力，使工程方案得到最大優(yōu)化。同時可借助大量內(nèi)存和強(qiáng)大檢索能力，對圖形、數(shù)字進(jìn)行綜合處理。并根據(jù)設(shè)計建立圖形模型，還可以按照設(shè)計人員要求進(jìn)行修改。免棱鏡全站儀在隧道測量控制當(dāng)中具有廣泛應(yīng)用，結(jié)合CAD軟件后，其測量效率更是得到顯著提高。下文即對兩者的具體應(yīng)用方法和優(yōu)勢進(jìn)行分析。

1 免棱鏡技術(shù)的應(yīng)用

1.1 免棱鏡全站儀的技術(shù)現(xiàn)狀

在免棱鏡的發(fā)展過程中，全站儀技術(shù)的誕生具有重要意義。所謂的免棱鏡全站儀是相對于普通全站儀而言的概念劃定。這種全站儀不需要采取反射工具（如反射片、反射棱鏡等）即可進(jìn)行測距。又被成為無棱鏡、無目標(biāo)全站儀[2]。

截止到目前，免棱鏡全站儀可對一公里以內(nèi)的距離進(jìn)行測量，其中3002LN全站儀（在2005年由日本拓普康公司生產(chǎn)）通過脈沖激光來實(shí)現(xiàn)測距，最大視距可達(dá)1.1 km。而型號為NTS312B的南方測繪全站儀（南京軍燦儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)）其結(jié)構(gòu)更加靈活小巧，采用小型測距頭并以激光對點(diǎn)測量，雖然視距僅在250 m以內(nèi)，但測量精度更高（可達(dá)2+2PPM），環(huán)境適應(yīng)性更好。雖然全站儀成本較貴，價格高昂。但在工程測距領(lǐng)域應(yīng)用全站儀能有效節(jié)省工程成本。同時，在技術(shù)不斷進(jìn)步的當(dāng)下，不僅相關(guān)的控制軟件不斷開發(fā)，配套的硬件設(shè)備也在逐步完善。全站儀價格的平民化不再遙遠(yuǎn)，其在測量工程中的普及也指日可期。

1.2 免棱鏡全站儀的測量優(yōu)勢

在測量工程中，變形建筑、陡壁、懸崖以及斷面等特殊位置，常規(guī)方法難以測量。采用免棱鏡全站儀，則能有效保證施工人員安全，提升測量效率并減少工作時間[3]。

其中尤以地下測量的優(yōu)勢更為明顯。現(xiàn)將該設(shè)備的測量優(yōu)勢總結(jié)如下。

1.2.1 準(zhǔn)確率高

其測量精度可采用毫米進(jìn)行計算，并且能依照工程要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。相比以往測量方法而言，還具有定位準(zhǔn)確度高的優(yōu)勢。

1.2.2 節(jié)約時間

尤其是對斷面測量來說，其測量速度極快，一般可在數(shù)分鐘之內(nèi)完成。而在位移量、掘進(jìn)放樣等的測量中，也能極大的節(jié)約工程時間。

1.2.3 靈活性好

免棱鏡全站儀的設(shè)站位置可以選在后方交匯處，能靈活的進(jìn)行測量。在一些測量現(xiàn)場條件較為局限或者與其他測量工序相沖突的位置，能充分體現(xiàn)其靈活性。選在最適宜位置定點(diǎn)，不僅能降低測量工序?qū)ζ渌ば蛩a(chǎn)生的影響，同時也確保在其他測量工序的影響下，本次測量所獲得的精準(zhǔn)度。過去測量往往由多人進(jìn)行，采用免棱鏡全站儀后，最少可僅由2人進(jìn)行操作。

1.2.4 與其他作業(yè)無沖突

過去測量通常需要在輪廓線開挖出碴以后進(jìn)行，每每使開挖工序中摻雜大量的測量工序。不僅占用工程時間，同時還導(dǎo)致作業(yè)沖突。而免棱鏡全站儀可簡化測量程序，縮短測量時間。若測量現(xiàn)場具有較好的通風(fēng)環(huán)境的話，則可以直接安置儀器于現(xiàn)場邊墻。如此一來，對掃描斷面和放樣輪廓線的測量則可與裝碴同步進(jìn)行。從而避免測量工序與后續(xù)工程環(huán)節(jié)產(chǎn)生時間或場地上的沖突[4]。

1.2.5 環(huán)境適應(yīng)性好

在過去，對曲墻斷面以及曲線隧道、不規(guī)則工作面等處進(jìn)行測量一直是困擾測量工作的難題。致使施工隊難以對上述環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確測量。然而引入免棱鏡全站儀以后，測量方式由原來的直觀點(diǎn)位轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)方式，通過解析預(yù)設(shè)點(diǎn)位的坐標(biāo)值，可將所有不利地形的測量予以簡化，使上述問題都不再成為困擾。

2 Auto CAD的應(yīng)用方法

目前CAD軟件已經(jīng)深入到各個工程領(lǐng)域，得到了廣泛的應(yīng)用[5]。就測量工程而言，CAD軟件能在原有測量方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步減少測量時間，提升測量速度。尤其是加密控制點(diǎn)操作，如果采取人工計算的方法，需要極為復(fù)雜的步驟和大量的計算。而在CAD當(dāng)中這些數(shù)學(xué)難題都將得到簡化。以下即對工程測距中CAD的典型應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 角交會測量

角交匯測量示意，如圖1所示，若測量工程當(dāng)中，A、B兩點(diǎn)已知。且兩點(diǎn)位置所在角度都能得到直觀測量，而待求點(diǎn)為P。則可首先做直線AB與A、B兩點(diǎn)相連，分別以A、B兩點(diǎn)為圓心，旋轉(zhuǎn)AB直線，此時兩段直線的交點(diǎn)位置即與P點(diǎn)重合，以CAD的ID命令即可對該點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行求取。在實(shí)際測量中，若所繪制出的圖形能進(jìn)行檢校，那么就可以對其進(jìn)行坐標(biāo)差計算。若圖形符合近似平差條件，則需標(biāo)記后行平均計算。

2.2 距離交匯測量

若測量工程情況，如圖2所示，其中已知位置為A點(diǎn)和B點(diǎn)。并且通過常規(guī)測量方法，已經(jīng)能確定Sa和Sb長度。在這些條件的基礎(chǔ)上，首先應(yīng)將A、B兩點(diǎn)位置在CAD中進(jìn)行坐標(biāo)定位。將A點(diǎn)與B點(diǎn)用線段連接，而后先以A作為圓心，旋轉(zhuǎn)Sa線，再以B為圓心，旋轉(zhuǎn)Sb。兩線段的端點(diǎn)軌跡分別成圓，兩圓之間的交點(diǎn)各以P和P表示。通過與現(xiàn)場測量環(huán)境進(jìn)行對照，將其中無用的點(diǎn)P去除，留下者為實(shí)際所需的P點(diǎn)坐標(biāo)值。該測量手段與前述方法一道被應(yīng)用在測量工程當(dāng)中，可通過相互結(jié)合滿足不同的測量條件和測量需要。

2.3 管理作業(yè)資料

CAD軟件不僅能應(yīng)用在技術(shù)測量領(lǐng)域，同時還能有效管理外界作業(yè)資料。其資料管理途徑，主要是依靠強(qiáng)大的計算能力和網(wǎng)略圖控制點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。而其強(qiáng)大的繪圖能力能使開挖過程中各類諸如縱斷面、橫斷面等位置得到清晰的展現(xiàn)與準(zhǔn)確的計算。同時還能進(jìn)行分類圖紙和整理數(shù)據(jù)。

隨著近年來不斷的升級，CAD軟件的智能化程度也日益提升，在測量領(lǐng)域表現(xiàn)出極高的測量精度和計算能力。可以說，CAD已經(jīng)涵蓋了當(dāng)前測量工程中所能面對的各類情況，能充分滿足各種測量需求。

3 免棱鏡全站儀聯(lián)合Auto CAD軟件測量的運(yùn)用 優(yōu)勢

計算業(yè)內(nèi)資料在整個測量工程中，占有極大比重。測量工程的效率、完成期限以及精準(zhǔn)度等，全部依托業(yè)內(nèi)資料計算的效率和準(zhǔn)確性。而再繼續(xù)深究的話，提升業(yè)內(nèi)資料計算準(zhǔn)確度的最為有效的方式，就在于測量工具和計算方法這兩個核心環(huán)節(jié)。以CAD軟件作為計算業(yè)內(nèi)資料的方法，并以免棱鏡全站儀作為工程測量的設(shè)備工具。從而在技術(shù)上占優(yōu)，可對斷面、曲面以及不規(guī)則面進(jìn)行精確測量。采用極坐標(biāo)解析法，最大限度上簡化工程測距。免棱鏡全站儀的定位功能準(zhǔn)確，自動化程度較高。能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤、識別、瞄準(zhǔn)以及測距。

該設(shè)備通常被應(yīng)用在控制測量領(lǐng)域，而鮮少應(yīng)用到施工測量當(dāng)中。而通過與CAD軟件的結(jié)合，能簡化和優(yōu)化隧道挖掘施工的測量方法，實(shí)現(xiàn)放樣、測量的自動化和效率化。使工程建設(shè)時間減少，投資成本降低。

4 結(jié) 語

免棱鏡全站儀具有定位精準(zhǔn)度、測量準(zhǔn)確率高，測量時間少，環(huán)境適應(yīng)性好并且與其他工序無沖突等測量優(yōu)勢。Auto CAD軟件可利用角交匯及距離交匯測量等方法，利用解析極坐標(biāo)來簡化測量步驟，解決工程上一些測量難題。兩者聯(lián)合應(yīng)用，能使隧道挖掘中的測量效率得到極大提升，降低計算量和勞動量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳超，胡友健，萬凱，等.免棱鏡全站儀和AutoCAD在橋墩圍堰定位中的 應(yīng)用[J].地理空間信息，2013，（2）.

[2] 王鳳艷，黃潤秋，陳劍平，等.基于免棱鏡全站儀的巖體邊坡控制測量及 結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀檢驗測量[J].吉林大學(xué)學(xué)報：工學(xué)版，2013，（6）.

[3] 程鋼，賈寶，冉艷艷，等.管道工程數(shù)字測繪關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].測繪 工程，2014，（8）.

[4] 陶紹武.AutoCAD軟件輔助全站儀在施工測量中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)科技 與信息，2013，（18）.

[5] 朱利.全站儀和AutoCAD在園林工程測量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代園藝，2014，

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