江濤

摘 要：數(shù)據(jù)傳輸與信息技術(shù)的發(fā)展使計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展了起來(lái)，該系統(tǒng)可以在公路施工的同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量及計(jì)算。該文通過(guò)對(duì)公路空間進(jìn)行三維模型構(gòu)建，基于系統(tǒng)中的這些功能提出了將這一系統(tǒng)應(yīng)用在智能手機(jī)中，利用手機(jī)對(duì)公路施工的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)以及輸入，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和工作效率。

關(guān)鍵詞：公路施工 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 設(shè)計(jì)開發(fā)

中圖分類號(hào)：U4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）12（c）-0042-01

公路施工建設(shè)中，測(cè)量發(fā)揮著重要的作用，尤其對(duì)高級(jí)公路和復(fù)雜公路進(jìn)行建設(shè)的時(shí)候，測(cè)量顯得尤為重要。公路測(cè)量，既要保證準(zhǔn)確度高，又要保證測(cè)量速度快，能夠在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確應(yīng)用信息。如今，信息技術(shù)發(fā)達(dá)，數(shù)字化社會(huì)發(fā)展迅速，計(jì)算機(jī)被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，除了大體積的機(jī)器，便于攜帶的可以在外使用的電腦和智能手機(jī)也應(yīng)該利用起來(lái)。通過(guò)利用這些設(shè)備，公路施工可以對(duì)測(cè)量得出的數(shù)據(jù)有效管理，解決人力問(wèn)題，幫助測(cè)量員分擔(dān)工作。充分考慮公路施工和測(cè)量時(shí)的具體情況，要對(duì)公路施工中的輔助系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)模型建設(shè)與數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)

施工的物體在物理學(xué)角度來(lái)說(shuō)就是一個(gè)三維物體，對(duì)這種物體進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，就是要在一定的空間中將它分解，分析其任意一點(diǎn)的平、縱、橫和路程的距離以及其到中樁的距離的關(guān)系。在施工的過(guò)程中，工作人員將任意點(diǎn)通過(guò)路程距離l和到中樁的距離d從設(shè)計(jì)文件中得出，這一路線的坐標(biāo)系中表示為：l-d，l是這條路的中線，沿路面得出，而大多數(shù)情況下并不是直線；d是這段路程橫斷面方向，它是不斷變化的，隨著里程的變化而變化。如果說(shuō)在一點(diǎn)的橫斷面的里程為K14+320.4，在左側(cè)6.7m處，這時(shí)這一點(diǎn)的路線坐標(biāo)為（14 320.4，-6.7）。對(duì)施工時(shí)測(cè)量來(lái)說(shuō)，將這一點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到控制點(diǎn)坐標(biāo)系中，用X-Y-H表示，得任意點(diǎn)P（l，d）=P（X，Y，H）。

平面模型、縱斷面、橫斷面、超高、加寬、邊溝等數(shù)值都可以通過(guò)設(shè)計(jì)公式根據(jù)輸入測(cè)量值得出。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在對(duì)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)公路測(cè)量的現(xiàn)狀與測(cè)量的需求結(jié)合起來(lái)，并且要滿足方便性，應(yīng)用現(xiàn)代的施工技術(shù)。

2.1 輸入設(shè)計(jì)文件資料

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的輸入十分重要，通過(guò)結(jié)合設(shè)計(jì)的系統(tǒng)和施工內(nèi)容，對(duì)于一段需要施工的路線，所設(shè)計(jì)的文件資料應(yīng)該包括平面中線、斷鏈、加寬、縱坡、橫斷面和控制點(diǎn)六項(xiàng)。對(duì)掌握的資料進(jìn)行整理，以便更加完善的管理項(xiàng)目。同時(shí)，在一個(gè)項(xiàng)目中可以包含多種子項(xiàng)目，也就是含有多條道路的互通公路。公路施工前期開始對(duì)項(xiàng)目監(jiān)理，輸入路線的設(shè)計(jì)資料，當(dāng)施工過(guò)程中需要數(shù)據(jù)的時(shí)候就可以將相應(yīng)的文件打開即可，如果有變動(dòng)就可以對(duì)資料進(jìn)行改動(dòng)。通過(guò)簡(jiǎn)單的表格以及對(duì)話框的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。

2.2 對(duì)中樁和邊樁的坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算

通過(guò)輸入中樁的l，按照計(jì)算公式對(duì)中樁坐標(biāo)和高程、切線方向以及橫斷面方向進(jìn)行計(jì)算，系統(tǒng)就能夠自動(dòng)的計(jì)算出這一點(diǎn)的里程數(shù)，同時(shí)逐一的計(jì)算出中樁與邊樁的坐標(biāo)，在對(duì)大型的曲線橋的計(jì)算上發(fā)揮著重要的作用。

2.3 反算點(diǎn)樁

通過(guò)給出任意一點(diǎn)的坐標(biāo)值，計(jì)算出該點(diǎn)在路線上的一系列數(shù)據(jù)，斷面樁號(hào)里程和該點(diǎn)到中樁的距離，并且通過(guò)正負(fù)判斷左右，反推出這一點(diǎn)是在公路施工的范圍內(nèi)，如果在其范圍內(nèi)就可以繼續(xù)計(jì)算設(shè)計(jì)。這與上述1.2是一個(gè)互逆的過(guò)程。

2.4 中樁與邊樁

通過(guò)坐標(biāo)的資料可以得到關(guān)于中樁和邊樁的數(shù)據(jù)。

2.5 細(xì)部點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算

已知結(jié)構(gòu)中心樁號(hào)和軸線的交角，在根據(jù)施工圖上的尺寸等數(shù)據(jù)，得到軸線、細(xì)部坐標(biāo)等施工中必不可少的數(shù)據(jù)。

2.6 對(duì)任意斷面上的任意點(diǎn)進(jìn)行高程計(jì)算

根據(jù)已知的樁號(hào)和其斷面上的點(diǎn)到中樁的距離得到設(shè)計(jì)標(biāo)高。如圖1所示。

2.7 土石方量計(jì)算

關(guān)于土石方量的計(jì)算包括兩部分：第一，運(yùn)用坐標(biāo)和斷面法對(duì)河塘清淤、回填進(jìn)行測(cè)量；第二，通過(guò)樁號(hào)獲得路基土石方標(biāo)準(zhǔn)斷面，然后得到斷面圖。

2.8 計(jì)算控制網(wǎng)平差

系統(tǒng)中常用的控制網(wǎng)包括橋梁控制網(wǎng)和導(dǎo)線的平差。

3 圖表輸出

在公路測(cè)量時(shí)會(huì)得到一系列的圖表，系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)報(bào)表的內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)輸出，檢驗(yàn)的結(jié)果也包含在報(bào)表中，采用通用的表格形式，并且做好兼容軟件。在測(cè)量的同時(shí)還需要繪制大量的圖，系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)算出的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，連接繪圖軟降，將施工圖紙打印出來(lái)，大小應(yīng)該以A4為主。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，此系統(tǒng)運(yùn)行良好，可以使用。實(shí)際上已經(jīng)被中國(guó)交通和中國(guó)鐵路等公司運(yùn)用，施工企業(yè)將系統(tǒng)應(yīng)用到現(xiàn)階段建設(shè)的公路工程建設(shè)中，一些其他單位在隧道鐵路等工程中也運(yùn)用了這一系統(tǒng)。在運(yùn)用過(guò)程中不斷的發(fā)現(xiàn)并且及時(shí)解決，使系統(tǒng)得到逐步完善。用戶對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用后，也反饋了其設(shè)計(jì)新穎、多項(xiàng)功能等優(yōu)點(diǎn)，將在施工中所遇到的問(wèn)題到考慮進(jìn)去，滿足計(jì)算和繪圖的需要，同時(shí)將較為復(fù)雜的問(wèn)題順利解決。其通用性強(qiáng)，適合于各種系統(tǒng)，同時(shí)適用的人群也較廣，數(shù)據(jù)輸入簡(jiǎn)單，輸出更加靈活并且樣式多樣化。對(duì)于系統(tǒng)應(yīng)用者，只需要將軟件中需要的數(shù)據(jù)輸入，命名保存好，就可以在施工時(shí)進(jìn)行應(yīng)用，輸入工程名稱，運(yùn)行系統(tǒng)，就可以得到測(cè)量人員在公路上任意位置的數(shù)據(jù)資料，這種類似建立數(shù)據(jù)庫(kù)的方式將給公路等施工帶來(lái)很多的方便，使工作效率大大提高。

5 結(jié)語(yǔ)

在公路施工測(cè)量中利用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)模型、結(jié)構(gòu)以及其功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在系統(tǒng)中應(yīng)用，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是可以通過(guò)程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的?？梢圆粦?yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)智能收集就可以順利讀取數(shù)據(jù)，對(duì)于在電腦已基本成型的系統(tǒng)也是可以實(shí)現(xiàn)的，而要做的就是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)和完善。

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