繪制隧道測量斷面程序

AutoCadVBA在繪制隧道斷面圖中的應用

姬根杰

中鐵十七局集團四公司重慶404100

E-mail：jcglj.ji@vip.sina.com

【內容摘要】隧道測量斷面圖繪制程序以大家熟悉的AutoCad界面為工作平臺，利用AutoCadVBA二次開發(fā)功能，和Excel表格數(shù)據(jù)交換，達到在Excel表中批量輸入數(shù)據(jù)，在AutoCad中批量繪制隧道斷面圖的效果，從而減少我們的工作強度，大大增加工作效率。

【關鍵詞】ExcelAutoCadVBA編程斷面圖繪制

在隧道施工中，經(jīng)常測量隧道的開挖斷面圖、或測量襯砌后的凈空斷面圖，是隧道施工技術人員時常遇到的任務。測量數(shù)據(jù)枯燥、重復、繁瑣的計算，斷面圖逐點的繪制，超欠挖從圖中的量測，以及測量數(shù)據(jù)成果的整理，你或許感覺到不方便吧？相信大家在工作中經(jīng)常使用Excel和AutoCad辦公軟件，Excel辦公軟件作為最優(yōu)秀的電子表格處理軟件之一，廣泛應用于工程計算和報表，而AutoCad在工程制圖中更是首選的辦公軟件。

其實，AutoCad本身為我們提供了強大的二次開發(fā)功能AutoCadVBA（VisualBasicforApplication）,使用VBA具有以下優(yōu)點：1)使重復的批量計算、繪圖任務自動化，減輕測量內業(yè)計算的工作強度。2)創(chuàng)建滿足工程要求的特定圖表。3)便于測量數(shù)據(jù)的管理和維護。

為了方便程序的應用，本斷面圖繪制程序以大家熟悉的AutoCad界面為工作平臺，調用excel表格數(shù)據(jù)，進行隧道斷面圖的批量繪制，它將成百倍地減少我們的工作強度，大大增加工作效率，具有以下功能：

1、在excel表中批量輸入設計參數(shù)和所測量的隧道斷面圖數(shù)據(jù)。

2、隧道斷面圖的批量繪制。3、斷面圖數(shù)據(jù)形成excel表格數(shù)據(jù)。

4、圖形的的動態(tài)修改以及與excel表格數(shù)據(jù)的交換。5、隧道斷面圖的批量打印。一、圖繪制程序程序的使用

程序由“斷面數(shù)據(jù).xls”和“隧道斷面.dwg”兩個文件組成，且必須放置在同一文件夾中。當繪制新的斷面圖時，把文件夾整個復制后使用。

打開“隧道斷面”CAD文件，（注意“斷面數(shù)據(jù)”excel文件必須和“隧道斷面”CAD文件在同一目錄下），如果有詢問“是否啟用宏”的安全警告的對話框，選擇“啟用宏”；點擊鼠標右鍵，出現(xiàn)人機對話窗口，進入到下圖頁面。

二、輸入數(shù)據(jù)

可以在excel表中批量輸入設計參數(shù)和所測量的隧道斷面數(shù)據(jù)。

（一）設計參數(shù)的輸入1、設計參數(shù)數(shù)據(jù)是指隧道的標準斷面的參數(shù)。

2、以隧道中心線為Y軸，以軌頂面為X軸建立坐標系。

3、標準斷面由直線和圓弧組成的閉合多邊形。

4、多邊形頂點的坐標，按順時針順序，從表格左側第二行開始依次輸入，注意最后一點是第一點的坐標。

5、半徑是指本點與下一點之間圓弧的半徑，直線時，輸入999999即可，表示半徑無窮大。

6、數(shù)據(jù)單位：米。

（二）斷面數(shù)據(jù)的輸入1、從第一列開始，每三列為一組斷面數(shù)據(jù)。

2、每組數(shù)據(jù)第一列（1~4行）為本斷面的里程、軌頂面高程、斷面類型（可不填）、備注（可不填）。

3、每組數(shù)據(jù)第二、三列本斷面的X,Y坐標，輸入時一定按順序輸入，第一點不必重新輸入。

（三）完成輸入后保存并關閉excel文件。

三、隧道繪圖

1、按‘繪制圖形’鍵后，開始繪制隧道斷面圖。

2、圖框部分是個圖塊，隨意按實際要求編輯一個保存后，以后不必每次編輯。

四、斷面數(shù)據(jù)形成表格數(shù)據(jù)

按‘圖到數(shù)據(jù)’后即在excel文件中輸出。五、圖形的的動態(tài)修改

1、直接在CAD圖中移動修改所測點的位置至所需要的位置。2、按‘圖到數(shù)據(jù)’，這樣把修改后的斷面數(shù)據(jù)會返回excel表中，并且覆蓋原來表中的數(shù)據(jù)。

3、按‘繪制圖形’鍵后，重新繪制隧道斷面圖即可得到修改后的圖形。

六、批量打印圖形

按‘打印圖形’后，即可批量打印。七、AutoCadVBA的學習和探討

本程序是AutoCadVBA在繪制隧道斷面圖中的一個簡單應用，VBA是AutoCad，Excel辦公軟件和VB設計程序語言的完美結合，自定義AutoCad使其成為開發(fā)應用平臺，如果我們工程技術人員把ExcelVBA，應用于測量試驗等計算、工程制圖方面（AutoCadVBA），它將成百倍地減少我們的工作強度，大大增加工作效率。本程序在西溪河水電項目，北天山隧道項目的施工中使用并得到驗證，我相信：AutoCadVBA，ExcelVBA將在工程領域得到更加廣泛的應用。

本程序在AUTOCAD201*版本和EXCEL201*中編制并正常運行，如有疑問或好的建議，請及時與本人聯(lián)系：E-mail：jcglj.ji@vip.sina.comQQ：437370491

參考文獻:

[1]張立科.《VisualBasic6.0程序設計與開發(fā)技術》[M]，北京：人民郵電出版社，201*.9。

[2]夏強.《ExcelVBA應用開發(fā)與實例精講》[M]，北京：科學出版社，201*.3。

[3張帆.《AutoCadVBA二次開發(fā)教程》[M]，北京：清華大學出版社，201*.1。

擴展閱讀：隧道斷面測量

簡介：隧道施工斷面測量工作，不需專用軟件，采用立面坐標法也能及時為施工提供可靠測量數(shù)據(jù)，準確

的指導施工。三維坐標段落法，只需測量任意位置的三維坐標即可計算其偏差。

關鍵字：隧道斷面測量立面坐標法三維坐標段落法

相關站中站：工程測量

前言

隧道施工中各種工序銜接緊湊，平行作業(yè)、交叉施工的工程很多，且洞內作業(yè)面狹小，如排風不暢，空氣質量差，紅外線測量儀器反射信號太弱，往往無法進行測量工作。測量工作在隧道開挖施工中非常重要，它控制著隧道開挖的平面、高程和斷面幾何尺寸，關系到隧道的貫通。為滿足測量工作需要，需選擇關鍵工序工作面污染小的時間，停止一些次要工序,提前加大排風來滿足測量工作條件。若測量工作占用時間過長，將直接影響工程進度和經(jīng)濟效益。如何及時、準確的提供測量成果，使用的儀器和方法便成了重要因素�；◣资�萬買一臺隧道斷面儀，僅能用于隧道斷面測量，投資太大，為節(jié)省投資可采用全站儀配隧道斷面測量軟件來完成。用全站儀進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，再對采集的數(shù)據(jù)進行分析。數(shù)據(jù)分析可用臺式、便攜電腦，也可用可編程計算器進行。現(xiàn)將三數(shù)據(jù)分析方法列于表-1,

從表-1可以看出，采用可編程計算器進行分析，內外業(yè)用時最少，測量工作對工程作業(yè)時間影響最小。本文將對這種方便、快捷的測量和計算方法進行

分析與介紹。

隧道斷面單點測量耗時比較

表表-1

序儀器型號號1天寶234徠卡徠卡徠卡配套設備筆記本電腦及隧道斷面軟件臺式電腦及隧道斷面軟件臺式電腦及隧道斷面軟件CASIOFX4500計算器外業(yè)平均用時（min）2586.55內業(yè)平均用時（min）65701極坐標斷面測量法1.1極坐標系的建立

圖1是一個隧道斷面，垂直方向（高程）為縱軸，用H表示；水平方向（距線路中線的距離）為橫軸，用B表示。

圖---1

圓心縱坐標等于路線設計高程減設計高程線至隧道中心的距離乘橫坡比，加圓心至路面的高度。用公式（1-1）表示。

O=S-b×i+h＝Ｓ－4.11×0.02+1.69（1--1）

圓心橫坐標等于１０m（假定線路中心橫坐標為１０米）。加線路中心至隧道中心的距離1.2數(shù)據(jù)采集：

1.2.1待測斷面站點放樣

可放出路中線、隧中線或距路中線任意寬度的點位，記錄其地面高程、線路中線至待測斷面站點的距離等。1.2.2斷面測量

儀器置于待測斷面，(豎直度盤定天頂方向為0度，順時針注記)望遠鏡瞄準另一導線點或中線點定向后，轉儀器正鏡瞄準線路邊線法線方向，也就是保證測量的豎直角讀數(shù)，線路中線一側為270-360度，線路邊線一側為0-90度。記錄儀器高、觀測的豎直角、斜距。根據(jù)個人習慣，亦可記錄水平距離和高差。如隧道內干擾大，可在儀器定向前，豎直度盤調至９０度或２７０度，置水準尺于水準點上，讀取塔尺讀數(shù)來校核視線高。測量數(shù)據(jù)記錄于表--2

1.3測量數(shù)據(jù)處理

為了與CASIO系列可編程計算器編程使用附號一致，部分附號按漢語拼音首位為代碼，并啟用“軸交點”一詞。FX4500斷面測量計算程序如下：程序名：SDDM(隧道斷面-1)L1Lb10L2{J,D}

L3Norm:T=J/10000

L4I=IntT+Int(fracT×100)/60+frac(fracT×100)/36L5H=G+Y+Rec(D,I)L6B=10+L+N×W

L7O=S-4.11×0.02+1.L8C=(poI(B-15.11,H-O)-R)×100:Fix1:“Pc=”L9Goto0G--測站地面高程Y--儀器高J--觀測的豎直角D--斜距

L--線路中線至測站的距離S--線路中線設計高程R--半徑H--實測縱坐標B--實測橫坐標

O--圓心處的設計縱坐標

C--實測偏差（輸出用‘pc=’表示）I--T為計算過程對J的替換

N--修正符(當儀器不是置在中線上，且各種原因引起測量的豎直角讀數(shù)，線路中線一側不是270-360度，

線路邊線一側不是0-90度時，計算結果偏差超常，無需重測，輸“-1”修正即可。其它情況輸入“+1”，測站不能設在隧道中線時，測站至隧道中線的距離盡可能大于一米為益)

角度輸入，如203°23′12″輸入203231266°03′18″輸入6603180°0′10″輸入10即可。

其它輸入單位均為m，輸出單位為cm。

本程序僅適用于單心圓隧道斷面測量，如遇多心圓隧道，可根據(jù)實測的橫坐標或縱坐標，用判斷語句確定采用不同的半經(jīng)和設計坐標，只需對程序適作調整。1.3.1計算軸交點坐標

軸交點縱坐標等于測站地面高程加儀器高；軸交點橫坐標等于１０加線路中心至測站的距離。

1.3.2計算所測斷面各點的實測坐標

實測縱坐標等于軸交點縱坐標加豎直角的余弦乘斜距。實測橫坐標等于軸交點橫坐標加豎直角

的正弦乘斜距，用下式表示：

H=G+Y+cosI×D（1--2）B=１０＋L+SinI×D（1--2）式中H實測縱坐標G測站地面高程Y-儀器高

I--觀測的豎直角J，計算過程中，程序用I對J進行了替換D斜距B實測橫坐標

L--線路中線至測站的距離

1.3.3計算所測斷面各點的實測偏差

實測偏差等于斷面各點的實測坐標與圓心處的設計坐標，進行坐標反算，求得測點至圓心的距離--實際半徑減設計半徑。(設計半徑按不同工序分別計算,如開挖、初期支護、臺車、二襯等。并考慮預留量)C=√(（B-15.11）+(H-O))-R(13)式中C實測偏差（輸出用‘pc=’表示）B實測橫坐標H實測縱坐標

O圓心處的設計縱坐標R設計半徑

15.11---圓心處的設計橫坐標2三維坐標段落測量法

在隧道施工斷面測量工作中，無論采用隧道斷面儀，還是采用全站儀配隧道斷面測量軟件來完成，一般用測量一個斷面來代表一個段落，用一個斷面代表一個段落，有一定的片面性，在隧道開挖斷面測量工作中，其缺點極為明顯。若采用三維坐標段落測量法進行隧道測量，可全面反映整個段落任意樁號各個點的超欠挖情況。2.1數(shù)據(jù)采集

儀器置于任意點(做自由設站)或導線點上，有針對性的對一個段落的特征點或任意點進行測量，記錄x、y、z三維坐標。2.2確定測點對應的里程與距路線中線的距離2.2.1圓曲線

在圓曲線上選任意點B，為起算里程，坐標反算分別求得，測站A，起算點B，到圓心O的距離和方位角，兩方位角之差（OAOB=α）和半徑計算曲線長L，B點里程加L等于C點里程，測站至圓心的距離減半徑等于測站至中線距離。測量參數(shù)見圖2所示。L由公式21求得。L=πrα/180(2-1)式中L弧長r半徑α圓心夾角

2.2.2緩和曲線

在緩和曲線上求任意點的法線方向十分簡單，但要求測站要對應那個樁號法線上的點，相當復雜。采用近似法，完全能滿足測量精度要求。在測站前后的線路上,各選一距離合適的點做為計算點，把兩點當作直線看，按直線計算即可。測點見圖3所示。2.2.3直線

在直線段上選任意點B作為起算點，已知直線段方位角BC，用坐標法反算求得BA方位角，通過兩方位角之差α，和BA的距離解直角三角形可得BC距離L和AC的距離b。B點的樁號加L等于測站點對應的樁號。測量參數(shù)圖---4。b=AB×Sinα（2-2）L=AB×Cosα（2-2）2.3數(shù)據(jù)分析

根據(jù)測點的樁號計算線路的設計高程，通過線路的設計高程和隧道圓心的關系，計算隧道圓心的設計高程和線路中線到隧道圓心的距離。經(jīng)計算已知隧道圓心的設計高程；線路中線到隧道圓心的距離；經(jīng)測量已知測點的實測高程；測點至線路中線的距離。按(1--3)式計算即可。無論是那一種線型，在CASIO系列可編程計算器，如FX4500的幫助下，都可以采用漸進法編程(另文專述)解決�？此茝碗s的方法，變得非常簡便。

程序名：SDDM(隧道斷面-2)L1Lbl0：

L2{DE}：progXH：progLJYD：

L3{G}：C=((poI(15.11-B-10,G-Z-1.6))-O“R”)×100:Fix1:“Pc=”L4Goto0式中

XH子程序循環(huán)LJYD：子程序路徑引導(子程序另文專述)DE測點大地坐標B+10測點橫坐標G測點高程Z+1.6圓心高程

R隧道半徑C實測偏差（輸出用‘pc=’表示）

三維坐標段落法隧道斷面測量表--3隧道名稱樁號大地坐標X檢查項目大地坐標Y初期支護圓心橫坐標實測高程圓心高程隧道半徑實測橫坐標實測偏差3結語

極坐標斷面測量法在隧道施工斷面測量中，不需要專用的軟件，且更為方便、快

捷、準確、實用。如有可編程全站儀，測量結果可直接顯示偏差。是隧道斷面測量工作可選用方法之一。比較適用于隧道的初期支護、二襯的斷面測量，尤其適用于臺車就位調試工作，能邊測量邊出成果，及時正確的指導施工。更適用于政府、監(jiān)理部門的檢查工作，徹底的杜絕了施工單位弄虛作假的可能。同時測量人員也從繁忙的工作中得到了解放。三維坐標段落法適合于施工中隧道開挖斷面測量，可做到那里需要測后馬上出結果，一次置鏡能有效的測量全段落的特征點和任意點，可根據(jù)面積與點數(shù)的頻率進行測量。人和儀器都不需要到開挖面下去，安全上也得到了保障。該方法也適用于初期支護、二襯施工的斷面測量。還可用于對大型球體、球面進行精確的測量。！

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