桥梁工程施工测量资料自动化软件设计与实现

朱顺生 肖根旺

摘 要 文章介绍了一种实现桥梁工程施工测量内业测量资料自动化的软件。提出利用软件快速生成施工测量内业资料的实现方式，根据给定的墩号和外业测量坐标数据，采用自定义标准测量资料模板，可以快速的自动生成内业测量资料，保证了资料格式标准统一，减轻测量人员编制内业资料的劳动强度，提高作业效率；软件采用自定义编码思路，适用于各种不同种类的测量资料表格模板和式样，具有通用性；同时软件内置线路计算功能对理论设计坐标进行驗算，并对外业测量成果自动进行复核，防止测量错误，减小测量质量事故发生的概率。

关键词 桥梁工程；施工测量；测量资料；自动化

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）230-0115-03

施工测量在桥梁工程建设施工中起着不可或缺的辅助作用，是一项技术含量较高的工作，贯穿桥梁工程的整个施工过程，直接影响桥梁工程的质量。包括平面控制测量、高程控制测量，桩基、承台、墩台等施工测量，涉及施工各个工序，测量工作繁杂。

近年随着国家基础建设快速发展，现场施工测量任务重，测量人员紧张，测量人员白天在现场从事繁重的外业测绘，外业结束后还要进行繁杂的内业测量资料的编制。

因测量人员水平不一，测量资料数量多，种类杂，造成测量资料格式不统一，测量资料编制不及时，测量资料存在小瑕疵、小错误等现象。为提高测量人员内业编制施工测量资料的效率，及时出具合格测量资料，减少资料中出现的低级错误，保证资料的格式统一、标准、规范，设计一个专用测量资料软件，根据外业施工测量观测数据，自动生成内业测量资料。

1 软件设计思想

设计一款计算机软件，直接利用外业观测的数据，自动根据已定义的测量模板，将外业测量数据快速生成合格的内业测量资料。软件需要具备以下功能：

1）根据设计提供的线路曲线要素，直接计算曲线各相关参数，并根据给定的里程和偏距，计算相应理论设计坐标；

2）可以自由选择工程部位；

3）可以自由选择资料模板样式；

4）直接从外业观测数据中自动提取外业观测坐标；

5）根据选定的测量资料模板，自动生成测量内业资料。

2 软件实现

一般测量资料采用Word、Excel或WPS三种格式形成，微软OFFICE更为常用，且Word和EXCEL自带VBA功能，与VB更为兼容，因此采用VB进行编程更宜实现对Word和Excel的控制。

程序运行流程：给定墩号，计算里程桩号，根据桩号里程、结构物尺寸，计算各特征点设计坐标，读取各特征点外业实测坐标，计算结构偏差，并填入测量资料模板，生成测量资料。软件共具有以下几项功能。

2.1 曲线参数计算

由于一个项目的如主线路、各匝道等存在多条线路数据，采用下接列表框对程序文件目录下的所有线路数据进行读取，以达到便捷的自由选取。系统软件启动时，自动根据给定的线路曲线参数（曲线起点桩号、交点坐标，圆曲线半径、出入缓和曲线长），如图1所示，对各曲线特征点进行验算，生成曲线要素值（T1、T2、L、E）、曲线主点桩号（ZH、HY、ZQ、YH、HZ）表和线元要素（各曲线主点桩号、线元长度、方位角和主点坐标）表，为防止平曲线参数修改，造成各曲线主点相关数据未能及时更新，在软件启动时，自动读取曲线参数文件修改时间，与系统存档时间进行对比，如晚于系统时间，则说明曲线参数表进行了更新，将会自动根据平曲线参数表计算线路曲线相应的各主点及相关曲线参数。

2.2 资料模板

资料员根据项目所规定的各种测量资料格式，结合软件给定的参数代码配置表，如图2所示，对测量资料模板中对应的位置设置好相对应的编码，每一种类的测量资料只需要进行一次模板设置，设置好后存放在软件系统目录下，由软件自动调取。

由于各类测量资料格式、样式各不相同，要想实现软件能够针对各类测量资料具有通用性，针对不同的测量资料模板均可以适用，通过对各类施工测量资料进行分析发现，所有测量类资料具有一个共同的特征，测量资料成果均可以采用点位坐标来反映其结构状态和偏差，即实测坐标与设计坐标以及他们的差值，以及差值在轴线上的偏位，根据这一特征，采用编码替代测量资料模板中相应测量坐标、偏差等相关内容的方式，达到软件适用于各种不同的测量资料模板，实现资料软件的通用性。同时资料人员可以根据编码内容，自定义编码，给予较大的自由度，适用各种不同编码规则。

2.3 施工测量资料部位

桥梁结构复杂，施工工序多，包括下部结构、上部结构和附属结构。其中下部测量就有桩基放样、桩基护筒、桩基竣工、承台放样、承台模板、承台竣工、墩身放样、墩身模板、墩身竣工、支座垫石测量等，种类多。为方便测量人员快速选择外业测量数据的结构部位，将整个桥梁结构测量部位全部内置至软件中。

同时将设计的墩号和里程直接以文本文件的方式录入软件，只需要输入墩号，即可以自动调入里程，方便设计坐标的计算。

2.4 控制点选取

项目控制网测量完成后，将各控制点测量数据导入软件存储。资料软件复次启动时，自动加载已存入的控制点坐标，自动显示各控制点点名，由资料员根据外业所使用的测站点和后视点选择相应的点号，自动调取对应点的坐标信息，填入资料模板相应的位置，避免由资料员从外业记录本中抄录，同时保证了资料中的控制点数据正确无误。

2.5 设计坐标计算

软件内置了独立的曲线计算程序，可以根据数据库中的项目设计线路要素，通过给定的桩号里程、结构物的长宽尺寸和到线路中线距离，自动计算出结构物特征点（中间点或四角点）设计坐标，如图3所示。

由于此计算内置于软件内部，与工程项目施工测量前的设计坐标计算非同时计算，且计算方法也可能存在不同，对原设计坐标计算起到复核作用，保证设计坐标的正确性。曲线计算程序实例如下。

1）直线段上的点坐标计算

X=xjd-（t1+l）×Cos（a0）

Y=yjd-（t1+l）×Sin（a0）

2）第一回旋线上的点坐标计算

xp=l-l^5/（40×（R×ls1）^2）

2.6 外业实测数据读取

测量外业观测，采用全站仪观测并存储各结构物特征点的外业观测坐标，内业将全站仪观测数据下载到电脑，并按（点名、X坐标、Y坐标、高程）的基本数据格式保存为文本文件，利用软件读取实测数据功能，对外业测量坐标文本文件进行读取，软件根据结构物不同部位设定的限差，与设计数据进行自动匹配，自动读入外业实测坐标，全过程避免测量人员手工输入，防止出现坐标输入性错误。如对应设计点位无匹配实测数据，可以立即发现此特征点外业实测数据超限或存在错误，起到再次复核并预警的作用。

系统软件在读取外业数据后会自动与设计数据进行偏差计算，桩基则进行中心偏位计算，承台和墩身则根据结构物中心切线方位角转换为桥轴线方向的偏位，并在资料中反映出相应的偏位值，根据给定的限差判断是否合格，避免手工填写坐标数据和繁杂的数据转换计算。对读取数据文件增加多种支持的数据格式，软件可以将中英文逗号、分号、空格、TAB等分隔开的文本文件数据转换为数组供程序计算使用，以方便测量外业观测数据到内业数据的转换。数据读取实例如下：

2.7 生成测量资料

生成资料模块自动调用WORD文件模板，在Windows后台利用VB控制Microsoft Word，对资料模板内容进行操作，实现由软件自动填写测量资料。根据参数代码配置表，对测量资料模板中相应的代码进行转换为相对应的工程部位、控制点信息、测量点位、点位坐标、坐标差值、中心偏位、轴线偏位等详细数据，数据填写完成后，显示最终测量资料成果，如表1所示。资料员只需打印并办理签字手续并将和资料存档即完成了内业测量资料工作。部分功能实现代码如下：

写特征点坐标

3 结论

1）通过测量资料软件，编制一份测量内业资料约1分钟，快速完成测量资料编制，减轻了测量人员编制测量内业资料的劳动强度；

2）采用模板生成测量资料，保证测量资料格式标准统一；

3）采写自定义编码，可以适用于各种不同种类的测量资料表格模板和式样；

4）软件内置线路坐标计算功能，对理论设计坐标计算起到复核作用，同时对测量外业测量成果起到再次复核作用，减小测量质量事故发生的概率；

5）采用此软件思路，可以扩展到工程施工中其它种类技术资料，为工程施工资料自动化提供借鉴。

参考文献

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