坐标法在渠道水利施工放线中的应用

□王安强（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局）

坐标法在渠道水利施工放线中的应用

□王安强（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局）

文章结合具体的渠道施工实践案例，对利用坐标法进行渠道施工放线的技术方法进行探讨，找出能够准确、快速计算渠道各特征线上控制点的方法，促进渠道施工水平的进一步提升。

坐标法；施工放线；渠道施工；应用

0 引言

渠道施工过程当中会遇到大量的弯道，同时由于渠道施工的特殊需要，轴线上的各个控制点极容易被抹擦掉，所以传统的轴线偏移法已经远远不能满足当前工程施工放样的需要。近年来，随着电子信息化的普及和信息计算水平的提高，许多工作人员在对渠道进行施工时，利用计算机将渠道的制控点计算出来，并充分利用全站仪进行实地现场式放样，这样不但能够大大提升放样的工作效率，还能够在很大程度上提高施工放样的精准度。本文所研究的坐标法主要会运用到Excel、Cass以及AutoACD等软件，以提高整体工程的效率和准确度。

1 工程概况

某渠道为倒梯形断面，SH（5）11+963.10～SH（5）19+818段渠底宽度为8.90m，渠道内一级边坡为1：2，渠底高程131.57～135.20，一级马道（堤顶）宽6 m，渠道纵比降为1/26 000。全段采用混凝土衬砌，渠坡衬彻厚度为11 cm，渠底衬彻厚度7 cm。在渠道开口线与永久占地线之间设有截流沟、防护堤、林带。截流沟纵比降根据地形确定，为防止冲刷，纵比降较陡处全断面采用干砌石护砌。

图1 用坐标换算方法计算渠道放样中曲线上任意一点的坐标示意图

渠道放样设计弧线，设曲线半径为R，1为A点至P点的弧长，φ为弧长1所对的圆心角，已知A、B的大地坐标值A（X1，Y1）、B（X2，Y2）：

以A点为原心（0，0），AO作为Y轴，过A点的弦切线作为X轴建立平面直角坐标系统，根据数学关系可以得到：

x＝R×sinφ （1）

y＝R×（1－cosφ） （2）

φ＝l÷R×180°÷π （3）

同理运用公式便可以求出该段曲线上其它任意点的大地坐标值。

2 渠道轴线的绘制

2.1 设计图纸中提供的渠道轴线控制点的绘制

运用AutoCAD中的“point”画点命令，按照1:1的绘图比例将设计图纸中所给出的渠道轴线控制点在绘图板上标绘出来。此外，如果是利用CASS软件绘制控制点，首先应当在CASS软件的菜单栏中选中“绘图处理”中的“野外测点点号”操作命令。随后，打开曲线控制点所在的文件夹，按照绘图区域中的文字提示，选择1：1的绘图比例，从而制作出轴线控制点。最后，利用AutoCAD中的LINE命令，将之前用CASS软件绘制出的轴线控制点一一连接，即可得到较为精准的渠道轴线。

2.2 渠道轴线绘制过程中的注意事项

首先，绘制人员可以利用Windows系统当中的记事本程序建立起轴线控制点文件。具体步骤如下：①用记事本软件建立新的空白文件，并将轴线控制点的坐标以“点名，东坐标Y，北坐标X，高程Z”的格式输入记事本文件当中，使得每个点的坐标各占一行，保证数据的清晰度和明确性。②选中菜单中“另存为”的程序命令，随后在弹出的文件命名窗口中对文档进行命名，命名以“.DAT”结尾，最后选择“所有文件”程序命令对该文件进行保存。此外，为了减小或者消除高程对轴线控制点坐标提取以及轴线水平偏移的影响，在往文件当中输入轴线控制点坐标时，工作人员可以事先把全部的轴线点高程坐标命名为“O”，并将其输入文件当中。最后，假如施工渠道路段当中存在弯道，在进行上述步骤时，对弯道的前后圆心点和切点进行标注，并运用画圆弧命令“ARC”对曲线渠道的轴线进行绘制。

3 按照渠道轴线绘制渠道各特征控制线

按照已经得知的桩号处堤顶设计高程和渠底设计高程的高差“H”，设计渠底宽度“B”，左右堤顶设计宽度“BL，BR”，设计渠道内坡比“i”，随后对已知桩号处左右堤顶距离渠道轴线的水平距离进行计算。把已得到的桩号坐标点向下作出与曲轴线相互垂直的直线，并把其与渠道轴线的交点作为圆心，画出以L左为半径的圆形，而所绘制得到的圆形和垂线之间的交点，则为该桩号处左堤顶轴线的所在之处。其次，把全部存在高程突变的桩号处的底轴线绘制出来，并通过下达直线命令，连接各个坐标点，即可得到所需要的堤轴线。最后，可以依据事先设计好的渠底宽度以及左右堤宽，运用AutoCAD来命令“offset”将曲轴线和地轴线进行左右调整，这样便可以最终得到左右堤渠道与肩线的左右底角线。

4 获得各个交点的坐标

4.1 以固定间隔数值作出横断面线

以渠道轴线上的某一个已知的点为基准，作出与渠道轴线相垂直的横断面线。要求此横断面线的长度必须大于渠道内外填筑的数值，以此保证各个特征线都能与横断面线之间存在交点。

按照固定距离将横断面线左右移动，随后按照已知桩号的坐标点对其进行连续加、减偏移距离的计算，这样便可以求出每个横断面线的桩号位置。在获取横断面线的具体间距时，必须满足控制需求，保障施工的便捷性。通常情况下，填筑放样和渠道开挖时，会按照每20 m的距离来获得一个断面，有时可将距离扩大为25 m。另外，如果在施工的过程当中遇到弯道，为方便施工控制，可以把曲面近似为折平面，从而作出施工放样，这时需要平分弧线，采用辅助圆截取法绘制出横断面线，延长每个横断面线，使其与圆弧的圆心相交。

4.2 对横断面线与各特征线交点坐标的提取

首先，在CASS软件当中的菜单里选择“工程应用”，随后选择“指定点生成数据文件”命令，并在对话框当中输入“1”的字符，对坐标文件进行命名和保存。然后，将桩号按照从低到高的顺序排列，提取横断面线与各特征线的交点。另外，当完成一条特征线上的交点提取之后，采用按空格键的方式，将坐标数据保存到相应的文档当中。最后，利用此种方法对另外的横断面线与特征线的交点坐标进行提取，并将其进行整理、保存。

5 重新对坐标数据进行编码和处理

5.1 特征线的重新编号

对渠道各个特征线按照从右至左的顺序进行编号，这样更有利于保障编号的系统性和完整性。

5.2 重新整编各个坐标点

用Windows自带的记事本程序打开上述完成的坐标文件，将里面记录的坐标数据复制粘贴到EXCEL表格当中。随后，在EXCEL表格当中套用公式，将之前进行默认的坐标点的名称改为“桩号+特征线编号”，其他的坐标点编号保持不变。

5.3 保存转换好的数据资料

运用EXCEL当中的合并文本公式，把再次编号的高程坐标和平面坐标合并成全站仪所需要的坐标形式。随后，运用复制公式，把全部相关数据进行整理，并对其进行转换。最后，对完成合并的数据进行复制，并把其粘贴到新的坐标文件当中，以（XXX.DAT)的形式对其命名并保存。

6 结论

在进行渠道施工的过程中，可充分利用坐标换算法来减少工作量和施工难度。此外，运用计算机来对数据进行处理和换算也能够在很大程度上简化整个施工过程，从而提高渠道工程施工效率和精确度。这种方法以计算机的运算能力为基础，工作人员利用AutoCAD软件将需要进行放样处理的渠道各特征线以1:1的比例绘制出来，然后在CASS软件当中对各特征线上的控制点坐标进行提取。最后，EXCEL办公软件的功能运用对各个控制点统一编号，并附注上明确的设计高程数值以及特征线编号等。这样不仅全方位地提高了施工工作的效率和进度，还增加了施工的科学性和精确度，从而保障了渠道施工工程的顺利、安全进行。

[1]陈贵杰.刍议水利工程施工中的放线管理[J].科技创新与应用，2013(16).

[2]封新华.港口航道工程建设中的安全投入方法分析[J].中国新技术新产品，2015(21).

[3]魏勇,李宝宏.坐标法在隧道收敛监测中的应用与改进[J].平顶山工学院学报，2013(05).

[4]周西振,张旭志,靳胜,李艳.坐标法测量圆心的试验研究及理论分析[J].公路交通科技，2011(11).

（责任编辑：左英勇）

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