AutoCAD在导线测量内业计算中的应用

郭景全 （南京交通职业技术学院路桥与港航工程学院，江苏 南京 211188）

0 前言

在测量工作中，小区域平面控制测量常布设成闭合或附合导线形式。导线测量的外业主要包括踏勘选点及建立标志、测距、测角和联测，内业的主要任务是根据外业测定的导线边长和转折角，结合起算数据，推算各边的坐标方位角，进而求出各导线点坐标。在进行内业计算之前应全面检查导线测量外业记录数据是否齐全，有无记错、算错，成果是否符合精度要求，起算数据是否准确等，然后绘制导线略图，把各项数据标注在图上相应位置，最后填表完成计算。在工作实践中发现，完全利用计算器按公式一步步计算的方法繁琐而且容易出错。如果在导线内业处理过程中能有效利用AutoCAD卓越的图形处理功能辅助完成相关计算，便能获得事半功倍的效果。

1 AutoCAD有关设置

由于AutoCAD缺省的坐标系统和绘图单位与测绘专业的要求不同，为了更高效地完成相关的内业计算，需对AutoCAD的绘图参数进行一些必要的修改。

1.1 坐标系设置

测量工作中采用的平面直角坐标系纵轴为X轴，横轴为Y轴，象限按顺时针方向编号，与AutoCAD中的世界坐标系完全不同。为了避免进行坐标的转换，减少出错的几率，需要利用AutoCAD的UCS命令定义用户坐标系。以AutoCAD 2008为例，具体操作步骤如下。

①在命令行“命令:”提示下输入UCS并按回车键，命令行提示：

当前UCS名称:*世界*

指定UCS的原点或[面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z轴(ZA)]<世界>:n

②选择新建坐标系，即输入“n”并按回车键，命令行提示：

指定新UCS的原点或[Z轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z]<0,0,0>:3③输入“3”并按回车键，选择“三点”模式，命令行提示：指定新原点<0,0,0>:

④直接按回车键，即不改变原点位置。命令行提示如下：

在正X轴范围上指定点<1.0000,0.0000,0.0000>:0,1

⑤输入0，1并按回车键，命令行提示如下：

在UCS XY平面的正Y轴范围上指定点<-1.0000,0.0000,0.0000>:1,0

⑥输入1，0并按回车键，此时绘图区的坐标系图标已变成测量坐标系。

为了方便以后使用，也可将此坐标系命名保存，即利用UCS命令执行过程中的“命名（NA）”选项。

1.2 绘图单位设置

在AutoCAD中执行UNITS命令，打开如图1所示“图形单位”对话框，根据导线测量对长度、角度单位及精度的要求，选择长度单位类型为“小数”，精度为4位小数；角度单位为“度/分 /秒”，精度到 0.1秒（0d00’00.0”）。需要注意的是，对话框中的“顺时针”选项不需要勾选，因为坐标系的转换已经造成角度的正方向发生改变，缺省状态下就是顺时针为正，与测量工作要求的一致。

2 绘制实测导线图

利用AutoCAD的绘图、查询功能可快速进行导线外业粗差的探测，这种方法比传统方法直观、易学，提高了工作效率。某附合导线外业数据如图2所示，下面说明其内业处理方法。

利用PLINE命令起点输入B点坐标（513.26，258.17），下一点输入相对极坐标@200<35d36'45"（200为假定长度，35d36'45"为BA的方位角），画出起算边BA。

使用ROTATE命令将BA边以B为基点复制、旋转95°27'23"，再使用 LENGTHEN命令下的“全部（T）”选项将 B1'边拉长至171.29m；同理，利用B1'边创建1'2"边；以此类推，直到由3'C'边创建出C'D'边，结果如图3所示（如果需要标注文字，需将坐标系重新设置为WCS世界坐标系，否则字体是颠倒的）。

3 导线平差计算

3.1 角度闭合差的查询和调整

实测导线图绘制完成后，可使用DIST命令查询实测C'D'边的方位角（即C'D'边在XY平面中的倾角）为41°31'03"，与CD边理论方位角相减可得角度闭合差为103"（≤±134"），所以角度改正值为103÷5=20.6"。因为外业测量的转折角为左角，所以角度闭合差反号平均分配到各角上。

以B点为基点，利用ROTATE命令将B点右侧的全部导线边逆时针旋转 20.6"，以此类推，再先后以 1'、2'、3'、C'点为基点，将它们右侧的全部导线边逆时针旋转20.6"。完成之后可用DIST命令再次查询C'D'边的方位角（应为41°29'20"），以验证操作过程有无错误。

3.2 坐标增量闭合差的查询和调整

角度改正完成后，利用PLINE命令绘制理论点C（510.99，923.28）到实测点C'的线段，然后用DIST命令查询其坐标增量闭合差（即CC'线段的X增量和Y增量）为fx=-0.2117、fy=0.1627，导线全长闭合差（即CC'线段的长度）为0.2670。导线全长经计算为739.80m（也可用PEDIT命令将B至C'的线段合并后用LIST命令查询得到），所以导线全长相对闭合差为 0.2670÷739.80≈1/2800（＜1/2000）。

各边的坐标增量改正数可用EXCEL制表辅助完成，如表1所示。

使用拉伸命令STRETCH可进行坐标增量的改正。执行拉伸命令后，首先用“交叉窗口”方式（即从右向左设置选取框）选择B点右侧所有导线边（必须包围整个导线边，而且不包含B点），以1'点为基点，相对坐标值@0.0490，-0.0377为第二点，完成 B1'边的拉伸；同理，分别以 2'、3'、C'点为基点，完成其余3个导线边的拉伸。修改完成后使用ID命令查询C'点坐标为X=510.9901、Y=923.2800，与已知C点坐标相同（忽略进位误差），验证无误。

利用ID命令查询改正后的1、2、3点坐标，分别为：X1=400.7902，Y1=387.2825；X2=465.2206，Y2=589.6261；X3=429.4806，Y3=753.6512。

坐标增量改正数的计算 表1

3.3 导线平差的快速算法

当导线角度测量精度较高，而且导线全长闭合差较小时，可使用缩放命令SCALE进行坐标增量的改正，具体操作方法笔者曾在“AutoCAD在无定向导线平差计算中的应用”一文中阐述过，此处不再赘述。

4 导线粗差的探测

当实测导线图绘制完成后，如果发现角度闭合差或导线全长闭合差明显过大，说明外业数据存在粗差。假设导线只有一个边或一个角侧错，利用AutoCAD绘图可快速探测粗差的位置，以便快速进行复测，尽量减少工作量。

4.1 角度粗差探测

当导线的角度闭合差超限时，应检查角度。假设导线中只有一个角值是错的，则从两端的已知点出发分别绘制导线图（用角度的实际观测值），在抵达该点之前不受这个错误角值的影响，过该点之后才出错，如图4所示。所以，当分别从两端的已知点出发绘制导线图时，如果两导线图的大部分点都不重合，而只有一点近似重合，则该点的角度观测值多半有错。

当导线的角度闭合差符合要求，但导线全长闭合差仍超限时，应检查边长和方位角。利用AutoCAD绘制导线图后，如果导线闭合差的方位角与某条导线边的方位角很接近（即闭合差方向与该边近似平行），闭合差的值又很大，则这条导线边的距离观测值多半含有粗错，如图5所示。

4.2 边长粗差探测

5 总 结

随着CAD技术在测量工作中的应用及普及，如果能灵活运用AutoCAD软件的图形处理功能绘制导线图并用于平差的辅助计算，可有效提高导线测量内业计算的效率和精度。在AutoCAD绘制导线图之前，应根据测量工作的需要，首先设置合适的绘图环境，比如坐标系统、绘图单位等；绘制导线图后，利用AutoCAD提供的图形查询功能可快速得到点坐标、直线长度和角度以及面积等属性，避免了测量公式计算繁琐、效率低、通用性差等弊端；另外，绘制的导线图可视性强，能快速探测外业测量的粗差，确保内业计算的准确性，提高了工作效率。

[1]李仕东.工程测量(第三版)[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]郭景全.AutoCAD在无定向导线平差计算中的应用[J].电子技术与软件工程，2014(7).

[3]李洪玉,等.在AutoCAD中实现导线粗差的探测方法[J].矿山测量，2004(6).

[4]栗志刚,等.谈AutoCAD与测量坐标系的差异[J].港工技术，2009(4).

[5]郭丰伦.导线测量的AutoCAD辅助计算[J].淄博学院学报(自然科学与工程版)，2002(3).

[6]阎润琴.AutoCAD在测图图根控制导线内业中的应用[J].电力学报，2004(4).