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摘要：随着科技的高速发展，全站仪作为一种高精密的测角、测距及数据处理的仪器，在施工测量领域运用越来越广泛，工程界对其依赖也越来越多。CAD是一个功能强大的制图软件，工程制图、编辑上的优势已经让CAD工程领域不可或缺的工具软件。那么当CAD与全站仪有效结合，能够起到什么样的化学反应呢，本文就此问题展看论述，为简化施工测量流程，提高全站仪的使用效率，提供一个新的方法。
关键词：建筑工程；全站仪；测量；坐标系；CAD使用
施工测量是指为施工所进行的控制、放样和竣工验收等的测量工作。而在施工测量中，施工放样是最常见也是最重要的工作之一。施工放样是指按照设计图纸将设计的建筑物位置及高程在地面上标定出来，为建筑施工提供参照点的工作。一般在放样之前，需要知道放样点位的坐标数据，这些数据的得来主要依靠CAD图纸。而一般设计施工图纸上的坐标数据主要采用当地的城市坐标系统。城市坐标系是由于国家控制网的精度只能满足中、小比例尺测图的要求，许多城市为了适应城市规划与建设管理，各类工程的勘察设计、施工和管理、地形图测绘、城镇地籍测量等需要而产生的。工程测量所用到的坐标数据来源于城市坐标系下，通常数据比较长，而且坐标轴与建筑物轴线方向并不平行，具有一定夹角，无论是记录还是运算起来，都比较麻烦，容易出错；再者全站仪放样过程中，是把图纸上已知的点落到现场中，这意味着操作者要控制棱镜在全站仪视线平行和垂直双方向的移动量，放样一个点的耗时比较长，如果用在建筑底板插筋上，需要把点位落到钢筋上，更加难以拿捏。如何能简化数据运算过程，更快捷地完成放样工作呢？这是一个很重要问题。
我们知道，工程放样的中心工作是确定设计点的现实位置，我们以二维平面直角坐标系来定义一个点的平面位置。利用全站仪放样首要工作是建站，建站的过程，实际上就是操作者向全站仪传达坐标系信息的过程，操作者向全站仪解释所处坐标系的信息，包括零点、纵轴，横轴等等，以确保所放样点位处于设计坐标系中。同样一个点在不同坐标系中有不同的坐标。那么我们可以通过改变坐标系，来重新获得点的坐标，只要在建站这个环节加以改动，就能放样出实际位置相同的点，并且能够简化数据的记录及运算。工程放样中，经常要用到坐标的正反算，原因大都是建筑轴线方向与坐标轴方向存在夹角所致，解决这一问题，我们只需假定一个坐标系，让该坐标系与建筑轴线平行，让施工区域内的点和放样基准点全部处于该坐标系下，那么复杂的坐标正反算就转化成简单的加减运算。
我们都学过坐标系转化的计算公式，重新定义坐标系，只要套用公式即可，但是这个公式无论计算还是记忆都比较繁琐。实际运用有所不便。CAD制图软件是工程领域的基础软件，其功能强大，在坐标系编辑转化方面有其独特的优势。UCS是CAD中新建用户坐标系的命令，利用它可以轻松地进行坐标系的定义。具体运用在全站仪放样数据的编辑方面包括以下几个步骤：
一、复核总平图，确保标注的坐标信息正确。工程定位的图纸都采用的大都是城市坐标系，总平面图上称之为世界坐标系。测绘单位提供的控制点也基于城市坐标体系下。建设单位提供给施工单位的建筑总平面图上一般都可以直接标注坐标信息。但是谨慎起见，首先复核图纸的准确性，发现不符，需要对图纸进行调整。我们要通过缩放、旋转等命令，让标注出来的坐标点与蓝图给出的坐标点对应起来，我们可以多选几个点标注核对一下误差，一般没有误差或者误差2mm以内，当然，这一点误差，相对于整个工程来说，可以忽略不计。整个图纸的坐标确定后，其中的任意点的坐标我们都可以标注出来，用于放样了。
二、选取坐标轴、零点。在总平图上选取合适的建筑物边轴线，以及纵横向边轴线交点。如果没有交点，可以绘制、延伸轴线以形成交点。
三、建立新坐标系。以纵横向轴线为坐标轴，上述交点为零点，用UCS命令建以坐标系，而后给新的坐标系冠以名称并且保存在图纸上（为了下文阐述方便，姑且命名为施工坐标）。此过程宜使整个建筑物所有轴线处于坐标系第一象限内，这样得出来的数据都是正值，方便计算。
四、坐标转化。通过上步变换，图纸上就有了两个坐标系，通过UCSⅡ工具栏（下图）可以方便地在两者之间切换。这样一来，好处就出现了，当需要把城市坐标系下的数据转化成施工坐标系下的数据时，只需在城市坐标下将数据输入到CAD中，而后切换坐标系，重新标注即可获得施工坐标，反之同理。这其实就是利用了CAD的数据处理能力，将复杂的计算变成标注。
这种变换坐标系的方式给全站仪放样带来哪些帮助呢？通过分析和思考不难发现，主要有以下几个：
1、数据运算得到简化，复杂的坐标正反算转化为加减运算，甚至口算，这样现场测量出来的点位，与设计值的偏差可立即得出，现场立即调整，减少了出错的概率。同时，由于数据位数缩短了，在CAD数据录入中更加快捷，效率更高。
2、放样基准点的转化上。很多全站仪操作者喜欢通过方位角和基准点来建站。通过UCSⅡ工具栏和坐标标注命令可以方便的在两个坐标系下转化坐标，基准点坐标的问题解决了，那么之前记录过的方位角还能用么？是不是坐标系变了，就要从新观测方位角呢？答案是不用，道理很简单，两个坐标系的X轴存在一个夹角，可以通过CAD将两个坐标系的X轴画出来，然后标注两者的夹角，不同坐标系下，按照这个夹角进行修正即可。
3、如果将建筑轴线提取出来，单独绘制成轴线和坐标数据的图，图上仅仅保留轴线条、轴线号、轴线间距、轴线坐标（为了避免混淆出错，可仅标注单向坐标，也即是轴线的参数方程），如下图，某建筑定位轴线，带着这张图结合全站仪放样，一来避免了计算，二来改放样为测量，只需控制点在轴线上即可，放样速度、放样灵活性、精度得到大幅度提高。
全站仪作为施工测量领域的主力工具，被工程人员所依赖，如何高效、快捷地完成施工放样工作，是工程测量人员不断追求的目标。本文结合具体实例，向读者展示了一个不一样的视角，以内业数据的整理为突破口，展现了如何借助CAD，巧建坐标系，简化数据运算，使全站仪放样的精度和效率得到显著提升。给从事工程测量的人员提供了有力的借鉴。
参考文献
[1]逯红英.浅谈AUTOCAD与全站仪结合在工程测量中的应用[C].城市建设与商业网点.2009：78-79
[2]杨进西.CAD在施工中的应用[C].基层建设.2017
论文作者:陆伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/12
标签：坐标系论文; 坐标论文; 轴线论文; 测量论文; 数据论文; 全站仪论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;