建筑施工測(cè)量計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

夏歡

摘要：建筑施工測(cè)量是建筑工程施工中的重要環(huán)節(jié)。隨著建筑信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)在建筑工程測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。為了促進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)在建筑施工測(cè)量中效用充分發(fā)揮，進(jìn)一步強(qiáng)化計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)功能，本文在強(qiáng)調(diào)了計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值之后，對(duì)建筑施工測(cè)量計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)；建筑施工測(cè)量；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

前言：CAD、MATLAB、BIM等一系列制圖軟件、工程軟件的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用給建筑工程測(cè)量設(shè)計(jì)及施工帶來(lái)了前所未有的變革，使建筑施工測(cè)量的方式、制圖方式發(fā)生了巨大變化。而這些軟件功能的發(fā)揮均需要借助計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)尤為關(guān)鍵，尤其是在今天建筑測(cè)量要求較高的情況下。所以，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究具有重要意義。

1.計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值

目前，計(jì)算機(jī)已普遍應(yīng)用于各行各業(yè)，成為現(xiàn)代人生活辦公中一個(gè)不可或缺的重要組成部分，在人類的日常生活和社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。對(duì)于建筑行業(yè)而言，計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入無(wú)疑將其發(fā)展推動(dòng)至一個(gè)嶄新的階段，一個(gè)全新的高度。計(jì)算機(jī)設(shè)備、計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑施工測(cè)量、施工圖紙繪制、方案設(shè)計(jì)、模型構(gòu)建、仿真分析、數(shù)據(jù)計(jì)算、質(zhì)量監(jiān)測(cè)等各個(gè)方面中的應(yīng)用，大大提高了整體工作效率，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)采集能力、提高了數(shù)據(jù)計(jì)算的精確度和圖紙繪制的科學(xué)性。建筑行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，關(guān)系著民生大計(jì)，涵蓋了房屋建設(shè)、路橋建設(shè)、水利水電建設(shè)等眾多方面[1]。面對(duì)人們的高需求、高要求，面對(duì)市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，只有使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，才能滿足建筑施工測(cè)量等各方面需求，才能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求，才能不被市場(chǎng)所淘汰。且，大量實(shí)踐效果證明，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)適用于建筑施工測(cè)量、管理、驗(yàn)收、監(jiān)測(cè)、計(jì)算、設(shè)計(jì)、施工等全方面，能夠?qū)崿F(xiàn)施工的整體優(yōu)化和改進(jìn)。因此，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)在建筑行業(yè)具有十分巨大的應(yīng)用價(jià)值和作用。

2.建筑施工測(cè)量計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

2.1計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)簡(jiǎn)介

用于建筑施工測(cè)量中的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，現(xiàn)階段已開(kāi)發(fā)出了較多的相關(guān)軟件，如Auto CAD、BIM、MATLAB、GIS軟件等。CAD是一款制圖軟件，它改變了傳統(tǒng)以人工手繪的制圖方式，將制圖用計(jì)算機(jī)來(lái)完成，具有制圖效率高、制圖精確、手工難以繪制的圖形通過(guò)計(jì)算機(jī)可以較好的完成，是現(xiàn)代建筑施工圖紙繪制中一種不可缺少的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)[2]。BIM軟件是一款功能強(qiáng)大的仿真建模軟件，不僅擁有龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)著許多已建工程的數(shù)據(jù)信息，可以為在建工程提供有效的數(shù)據(jù)參考和依據(jù)，而且可以對(duì)建筑進(jìn)行三維立體建模、仿真分析和碰撞檢測(cè)，從而保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，受力的均衡性。MATLAB軟件，根據(jù)輸入的工程信息可以完成對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)分析與自動(dòng)繪圖，并能對(duì)各參數(shù)進(jìn)行高效準(zhǔn)確的計(jì)算，也是建筑施工中使用較為廣泛的軟件之一。GIS軟件，即地理信息系統(tǒng)，在獲取空間信息（地形地貌、建筑物分布、水文地質(zhì)等）上擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以大大提高建筑施工測(cè)量工作效率，打破時(shí)空間局限。在實(shí)際的工程測(cè)量應(yīng)用中，常與GPS、RS技術(shù)結(jié)合使用。

2.2建筑施工測(cè)量中計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

本文以CAD制圖軟件為例，對(duì)其在建筑施工測(cè)量中計(jì)算與資料管理的設(shè)計(jì)及應(yīng)用進(jìn)行探討。鑒于全站儀在三維坐標(biāo)測(cè)量中的作用優(yōu)勢(shì)尤為突出，但在坐標(biāo)值的精確計(jì)算上卻是一個(gè)難點(diǎn)，為了克服這一難點(diǎn)，簡(jiǎn)化坐標(biāo)計(jì)算過(guò)程，保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，就需要借助計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)。將全站儀測(cè)量的三維坐標(biāo)使用CAD軟件以圖形的方式繪制出來(lái)，CAD軟件提供的測(cè)距和測(cè)角功能可以使坐標(biāo)的計(jì)算變得容易得多[3]。

前方測(cè)角交會(huì)設(shè)計(jì)應(yīng)用。已知兩個(gè)控制點(diǎn)A、B和待求點(diǎn)P，PA與PB間夾角為a，PB和AB間夾角為b，如圖1。使用CAD軟件在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上先繪制出A、B兩點(diǎn)，并將兩點(diǎn)連接起來(lái)，接著分別以A、B為圓心，以1為半徑，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度a，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度b。旋轉(zhuǎn)完成后，點(diǎn)擊CAD中的ID命令即可求出P點(diǎn)的坐標(biāo)值。前方測(cè)距交會(huì)對(duì)于待求點(diǎn)坐標(biāo)的求解方法與前方測(cè)角交會(huì)基本過(guò)程大致相同，同樣是分別以A、B兩點(diǎn)為圓心畫(huà)圓，然后兩圓相交中的兩點(diǎn)，一點(diǎn)為虛點(diǎn)，沒(méi)有存在意義，可以忽略，而另一點(diǎn)則為要求的點(diǎn)，使用ID命令便可以求出其坐標(biāo)。可見(jiàn)，在CAD軟件的輔助下，以圖形的方式對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行求解，求解過(guò)程可以被大大簡(jiǎn)化，使三維坐標(biāo)的計(jì)算變得相對(duì)容易得多[4]。

除了在坐標(biāo)計(jì)算上計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)有著良好的應(yīng)用效果之外，在公路建設(shè)上計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)同樣十分重要。對(duì)公路建設(shè)進(jìn)行建模和數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，將整條公路在空間維度上進(jìn)行分解，分析每點(diǎn)橫縱距離和路程距離與中樁距離之間的關(guān)系，并根據(jù)坐標(biāo)和測(cè)量參數(shù)繪制出公路的橫斷面和縱斷面。建立公路的平面模型和三維立體模型，輸入相關(guān)工程參數(shù)，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出邊溝、高程、寬度等數(shù)值。系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，包括資料文件的輸入、點(diǎn)樁的反算、中樁和邊樁坐標(biāo)計(jì)算、控制網(wǎng)平差計(jì)算、土石方量計(jì)算、圖表圖形輸出等[5]。公路工程建設(shè)包含多種設(shè)計(jì)文件資料，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，需要將這些資料信息以數(shù)字化形式輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，在保存的同時(shí)實(shí)現(xiàn)通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)來(lái)完成工程的施工設(shè)計(jì)與計(jì)算。控制網(wǎng)平差的計(jì)算，需要使用3S技術(shù)來(lái)獲取施工場(chǎng)地的空間地理位置信息，所有控制網(wǎng)點(diǎn)的分布及周邊建筑物等物體分布情況，然后根據(jù)測(cè)得的信息對(duì)導(dǎo)線平差和控制網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)需求對(duì)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)各功能模塊的科學(xué)設(shè)計(jì)，從而滿足工程施工測(cè)量要求。

例如，某電站工程建設(shè)包括主廠房、安裝車間、變電站、通風(fēng)洞、壓力管道等多個(gè)子工程，工程整體規(guī)模大，跨越復(fù)雜地形多，測(cè)量難度高。為了保證施工測(cè)量滿足工程建設(shè)要求，決定采用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)。首先，建立一級(jí)導(dǎo)線閉合環(huán)，測(cè)量導(dǎo)線平差，然后將測(cè)量數(shù)據(jù)輸入到CAD軟件當(dāng)中。接著，將陸續(xù)增多的導(dǎo)線支點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)全部輸入到CAD當(dāng)中，通過(guò)調(diào)用ID命令對(duì)待測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)進(jìn)行求解。通過(guò)CAD圖形繪制和計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)自動(dòng)化、數(shù)字化的處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該工程施工測(cè)量工作的高效完成和測(cè)量數(shù)據(jù)的有效管理。

總結(jié)：總而言之，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)在建筑施工測(cè)量中發(fā)揮著極其重要的作用。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的良好設(shè)計(jì)與合理應(yīng)用，從而為建筑施工測(cè)量提供強(qiáng)大的系統(tǒng)支持。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，施工測(cè)量要求將會(huì)進(jìn)一步提高，因而計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)也要不斷的更新優(yōu)化，完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)功能，推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)更好更快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]徐建國(guó). 光伏建筑一體化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D].浙江大學(xué)，2011.

[2]覃斌. 建筑金屬桁架結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[D].重慶大學(xué)，2009.

[3]劉學(xué). 基于AutoCAD的民用建筑并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].天津城市建設(shè)學(xué)院，2012.

[4]郭定國(guó). 基于BIM的計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)與施工管理研究[D].廈門(mén)大學(xué)，2014.

[5]王晉. 基于MATLAB/Simulink的建筑環(huán)境控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真分析[D].天津大學(xué)，2014.