运用AutoCAD软件辅助计算与测设曲线的方法

王 坚

(山西省汾河灌溉管理局)

在水利工程测设中，内业资料计算占有很大的比重，其计算的准确无误与速度直接决定了测设工作是否能够快速、顺利地完成。AutoCAD如今在各个领域均得到了普遍的应用，大大提高了工程技术人员的工作效率。河道、渠道等线路工程建设中经常需要进行曲线测设，其中主要是圆曲线和缓和曲线。通常测设曲线的方法有直角坐标法、偏角法、延长线法、弦线支距法等，都是先根据辅点的桩号(里程)来计算测设数据，然后再到实地放样。但在实际野外工作中，往往由于地形复杂，工程要求灵活多样，通视情况不良，不便安置仪器或数据计算困难，而无法放样出辅点或放样出的辅点处无法设桩。另外，当根据线路工程施工进度的要求，需要选择性地放样部分曲线时，使用传统的方法也会有一定的困难，经常需要在特定的情况下采用灵活方便的方法完成曲线测设任务，达到工程建设的要求。Auto-CAD软件具有强大的绘图与计算功能，利用其可轻松实现曲线现场放样数据的自动计算及数据在图形上的自动标注。

近年来，笔者在“汾河灌区节水改造工程项目”建设的参与实践中，总结出一些运用AutoCAD软件辅助计算较为简单实用的放样方法，现通过实例进行说明具体方法。

设计平面图纸已给出(见图1)，分别采用两种方法，利用AutoCAD软件辅助计算进行测设。

1 AutoCAD软件辅助放样的方法与步骤

1.1 方法一:适用于任意曲线放样，运用AutoCAD软件辅助放样的方法与步骤

1.1.1 设计曲线的绘制

运用AutoCAD软件，根据设计图纸和实际测量数据，利用圆弧(arc)、样条曲线(spline)、修剪(trim)等工具将渠道边线的设计曲线绘制在Auto-CAD中，并将每条曲线的设计控制点Ka(Kb)分别做特别标记(见图2)。

图1

图2

1.1.2 放样控制点K’的选取

根据施工现场实际情况，任意选择2－3个通视情况良好、便于安置仪器的放样控制点，并精确测量出所选放样控制点K’与设计控制点Ka的相对应位置(本文只选择一条渠道边线与一个放样控制点进行叙述)。假设Ka坐标为(1000，1000)，根据现场选点、测量、计算得出放样控制点 K’的坐标为(500，1200)。

1.1.3 放样控制点K’的绘制

根据上步测量数据，将放样控制点 K’(500，1200)点绘到绘制的AutoCAD设计图中(图3)。

图3

图4

1.1.4 标注放样点 Ka－n

运用AutoCAD软件等分(div)工具，在图上将曲线进行等分，标出等分点位置(这里以等分为五段四个等分点为例)，将其确定为放样点Ka－n。

1.1.5 计算放样点 Ka－n坐标值

利用AutoCAD中新建用户坐标命令(ucs)，以K’(0，0)为原点建立用户坐标，结合拟采用的放样方法，运用AutoCAD标注或查询命令求出所标注放样点Ka－n与放样控制点K’相对应的平面直角坐标或极坐标。经AutoCAD辅助标注测量，计算得出各放样点平面直角坐标值 Ka－1(328.56，66.21)、Ka－2(474.37，－47.09)、Ka－3(638.85，－ 131.02)、Ka－4(816.16，－182.60)。详见图 4。

1.1.6 其他放样点标注与计算

重复以上步骤，标注并计算出另一条边线数据(Kb－1、Kb－2…Kb－n)。

1.1.7 现场放样

根据以上步骤所得数据，运用较为便捷的方法将放样点 Ka－n、Kb－n分别进行两条曲线的现场施工放样，即可完成该项渠道工程的测设任务。

1.1.8 注意事项

一是为提高放样精度，放样时至少选取2个以上放样控制点K’进行相互校核，放样点的数量按照曲线长度以及所需精度进行设置;二是各放样控制点K’与其标注放样点Ka－n应单独成图，以免混淆。

1.1.9 主要优点

一是应用这种方法进行施工测设，放样控制点K’可任意选取，不受施工场地等因素制约;二是利用AutoCAD软件辅助计算控制点、放样点坐标，计算简便，数据准确，便于施工放样。

1.2 方法二:圆曲线运用AutoCAD软件辅助计算

弓高直接进行放样的方法与步骤

1.2.1 设计曲线的绘制

运用AutoCAD软件，根据设计图纸和实际测量数据，利用圆弧(arc)、修剪(trim)等工具将渠道边线的设计圆曲线绘制在AutoCAD中，并标出圆曲线的弦分别做特别标记弦AB(见图5)。

图5

图6

1.2.2 计算弓高

过圆心作弦的垂线交弦于C，交圆曲线于K1，利用AutoCAD中标注或查询命令求出弓高CK1=107.06 cm，1/2 弦长 AC=445.37 cm(见图6)。

连接弦AK1，做弦AK1的垂线，求出圆曲线AK1的弓高 DK2=27.41 cm，1/2 弦长 AD=229.03 cm(见图7)。

1.2.3 其他放样点计算与标注

重复以上步骤，标注并计算其他放样点Kn，直至放样点数量可以满足实际测设需求即可。

需要说明的是，圆曲线BK1与圆曲线AK1对称，可不必重复绘图、标注、计算，直接运用圆曲线BK1所求数据即可。

运用以上方法，可完成对另一条渠道边线进行放样点数据的计算。

图7

1.2.4 现场放样

根据以上步骤计算出的弦长、弓高数据，进行实地施工放样，即可完成该项渠道工程的测设任务。

1.2.5 主要优点

使用这种方法进行施工测设可省去放样控制点的选取，免去放样点的坐标计算，直接运用AutoCAD标注或查询命令求出距离即可。同时，放样时可省去经纬仪等测量仪器的频繁使用，实地放样更为便捷简单。

2 运用AutoCAD软件进行辅助计算标注的注意事项和优点

2.1 注意事项

运用AutoCAD软件进行辅助计算标注时，应注意绘图比例与标注样式中的主单位栏目的测量单位比例要保持一致。

2.2 主要优点

利用AutoCAD中的标注或查询命令，计算圆曲线放样数据点坐标值，快捷准确，可以避免繁琐地查曲线表或频繁使用计算器进行计算，大大降低工作量，提高工作效率和精度。

上述两种方法在运用AutoCAD绘图辅助测设曲线中，使用比较频繁，效果也比较好。通过实践，认为AutoCAD在辅助工程测设应用上有很大潜力，用其绘图并不难，关键是要力求简便快捷。因此，实际操作时一定要熟悉AutoCAD软件，充分发挥并优化其使用功能，使该软件的用途更加广泛。