繪制隧道測(cè)量斷面程序

AutoCadVBA在繪制隧道斷面圖中的應(yīng)用

姬根杰

中鐵十七局集團(tuán)四公司重慶404100

E-mail：jcglj.ji@vip.sina.com

【內(nèi)容摘要】隧道測(cè)量斷面圖繪制程序以大家熟悉的AutoCad界面為工作平臺(tái)，利用AutoCadVBA二次開發(fā)功能，和Excel表格數(shù)據(jù)交換，達(dá)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(qiáng)度，大大增加工作效率。

【關(guān)鍵詞】ExcelAutoCadVBA編程斷面圖繪制

在隧道施工中，經(jīng)常測(cè)量隧道的開挖斷面圖、或測(cè)量襯砌后的凈空斷面圖，是隧道施工技術(shù)人員時(shí)常遇到的任務(wù)。測(cè)量數(shù)據(jù)枯燥、重復(fù)、繁瑣的計(jì)算，斷面圖逐點(diǎn)的繪制，超欠挖從圖中的量測(cè)，以及測(cè)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(yīng)用于工程計(jì)算和報(bào)表，而AutoCad在工程制圖中更是首選的辦公軟件。

其實(shí)，AutoCad本身為我們提供了強(qiáng)大的二次開發(fā)功能AutoCadVBA（VisualBasicforApplication）,使用VBA具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)使重復(fù)的批量計(jì)算、繪圖任務(wù)自動(dòng)化，減輕測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算的工作強(qiáng)度。2)創(chuàng)建滿足工程要求的特定圖表。3)便于測(cè)量數(shù)據(jù)的管理和維護(hù)。

為了方便程序的應(yīng)用，本斷面圖繪制程序以大家熟悉的AutoCad界面為工作平臺(tái)，調(diào)用excel表格數(shù)據(jù)，進(jìn)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(qiáng)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(shè)計(jì)參數(shù)和所測(cè)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(dòng)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(gè)文件組成，且必須放置在同一文件夾中。當(dāng)繪制新的斷面圖時(shí)，把文件夾整個(gè)復(fù)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(wèn)“是否啟用宏”的安全警告的對(duì)話框，選擇“啟用宏”；點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)人機(jī)對(duì)話窗口，進(jìn)入到下圖頁(yè)面。

二、輸入數(shù)據(jù)

可以在excel表中批量輸入設(shè)計(jì)參數(shù)和所測(cè)量的隧道斷面數(shù)據(jù)。

（一）設(shè)計(jì)參數(shù)的輸入1、設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)是指隧道的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)系。

3、標(biāo)準(zhǔn)斷面由直線和圓弧組成的閉合多邊形。

4、多邊形頂點(diǎn)的坐標(biāo)，按順時(shí)針順序，從表格左側(cè)第二行開始依次輸入，注意最后一點(diǎn)是第一點(diǎn)的坐標(biāo)。

5、半徑是指本點(diǎn)與下一點(diǎn)之間圓弧的半徑，直線時(shí)，輸入999999即可，表示半徑無(wú)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(biāo)，輸入時(shí)一定按順序輸入，第一點(diǎn)不必重新輸入。

（三）完成輸入后保存并關(guān)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(gè)圖塊，隨意按實(shí)際要求編輯一個(gè)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(dòng)態(tài)修改

1、直接在CAD圖中移動(dòng)修改所測(cè)點(diǎn)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(huì)返回excel表中，并且覆蓋原來(lái)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(xué)習(xí)和探討

本程序是AutoCadVBA在繪制隧道斷面圖中的一個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用，VBA是AutoCad，Excel辦公軟件和VB設(shè)計(jì)程序語(yǔ)言的完美結(jié)合，自定義AutoCad使其成為開發(fā)應(yīng)用平臺(tái)，如果我們工程技術(shù)人員把ExcelVBA，應(yīng)用于測(cè)量試驗(yàn)等計(jì)算、工程制圖方面（AutoCadVBA），它將成百倍地減少我們的工作強(qiáng)度，大大增加工作效率。本程序在西溪河水電項(xiàng)目，北天山隧道項(xiàng)目的施工中使用并得到驗(yàn)證，我相信：AutoCadVBA，ExcelVBA將在工程領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

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

參考文獻(xiàn):

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

[2]夏強(qiáng).《ExcelVBA應(yīng)用開發(fā)與實(shí)例精講》[M]，北京：科學(xué)出版社，201*.3。

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

擴(kuò)展閱讀：隧道斷面測(cè)量

簡(jiǎn)介：隧道施工斷面測(cè)量工作，不需專用軟件，采用立面坐標(biāo)法也能及時(shí)為施工提供可靠測(cè)量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確

的指導(dǎo)施工。三維坐標(biāo)段落法，只需測(cè)量任意位置的三維坐標(biāo)即可計(jì)算其偏差。

關(guān)鍵字：隧道斷面測(cè)量立面坐標(biāo)法三維坐標(biāo)段落法

相關(guān)站中站：工程測(cè)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(nèi)作業(yè)面狹小，如排風(fēng)不暢，空氣質(zhì)量差，紅外線測(cè)量?jī)x器反射信號(hào)太弱，往往無(wú)法進(jìn)行測(cè)量工作。測(cè)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(guān)系到隧道的貫通。為滿足測(cè)量工作需要，需選擇關(guān)鍵工序工作面污染小的時(shí)間，停止一些次要工序,提前加大排風(fēng)來(lái)滿足測(cè)量工作條件。若測(cè)量工作占用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將直接影響工程進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。如何及時(shí)、準(zhǔn)確的提供測(cè)量成果，使用的儀器和方法便成了重要因素�；◣资�萬(wàn)買一臺(tái)隧道斷面儀，僅能用于隧道斷面測(cè)量，投資太大，為節(jié)省投資可采用全站儀配隧道斷面測(cè)量軟件來(lái)完成。用全站儀進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，再對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)分析可用臺(tái)式、便攜電腦，也可用可編程計(jì)算器進(jìn)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(jì)算器進(jìn)行分析，內(nèi)外業(yè)用時(shí)最少，測(cè)量工作對(duì)工程作業(yè)時(shí)間影響最小。本文將對(duì)這種方便、快捷的測(cè)量和計(jì)算方法進(jìn)行

分析與介紹。

隧道斷面單點(diǎn)測(cè)量耗時(shí)比較

表表-1

序儀器型號(hào)號(hào)1天寶234徠卡徠卡徠卡配套設(shè)備筆記本電腦及隧道斷面軟件臺(tái)式電腦及隧道斷面軟件臺(tái)式電腦及隧道斷面軟件CASIOFX4500計(jì)算器外業(yè)平均用時(shí)（min）2586.55內(nèi)業(yè)平均用時(shí)（min）65701極坐標(biāo)斷面測(cè)量法1.1極坐標(biāo)系的建立

圖1是一個(gè)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(biāo)等于路線設(shè)計(jì)高程減設(shè)計(jì)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(biāo)等于１０m（假定線路中心橫坐標(biāo)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(cè)斷面站點(diǎn)放樣

可放出路中線、隧中線或距路中線任意寬度的點(diǎn)位，記錄其地面高程、線路中線至待測(cè)斷面站點(diǎn)的距離等。1.2.2斷面測(cè)量

儀器置于待測(cè)斷面，(豎直度盤定天頂方向?yàn)?度，順時(shí)針注記)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)另一導(dǎo)線點(diǎn)或中線點(diǎn)定向后，轉(zhuǎn)儀器正鏡瞄準(zhǔn)線路邊線法線方向，也就是保證測(cè)量的豎直角讀數(shù)，線路中線一側(cè)為270-360度，線路邊線一側(cè)為0-90度。記錄儀器高、觀測(cè)的豎直角、斜距。根據(jù)個(gè)人習(xí)慣，亦可記錄水平距離和高差。如隧道內(nèi)干擾大，可在儀器定向前，豎直度盤調(diào)至９０度或２７０度，置水準(zhǔn)尺于水準(zhǔn)點(diǎn)上，讀取塔尺讀數(shù)來(lái)校核視線高。測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表--2

1.3測(cè)量數(shù)據(jù)處理

為了與CASIO系列可編程計(jì)算器編程使用附號(hào)一致，部分附號(hào)按漢語(yǔ)拼音首位為代碼，并啟用“軸交點(diǎn)”一詞。FX4500斷面測(cè)量計(jì)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(cè)站地面高程Y--儀器高J--觀測(cè)的豎直角D--斜距

L--線路中線至測(cè)站的距離S--線路中線設(shè)計(jì)高程R--半徑H--實(shí)測(cè)縱坐標(biāo)B--實(shí)測(cè)橫坐標(biāo)

O--圓心處的設(shè)計(jì)縱坐標(biāo)

C--實(shí)測(cè)偏差（輸出用‘pc=’表示）I--T為計(jì)算過(guò)程對(duì)J的替換

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

線路邊線一側(cè)不是0-90度時(shí)，計(jì)算結(jié)果偏差超常，無(wú)需重測(cè)，輸“-1”修正即可。其它情況輸入“+1”，測(cè)站不能設(shè)在隧道中線時(shí)，測(cè)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(cè)量，如遇多心圓隧道，可根據(jù)實(shí)測(cè)的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)，用判斷語(yǔ)句確定采用不同的半經(jīng)和設(shè)計(jì)坐標(biāo)，只需對(duì)程序適作調(diào)整。1.3.1計(jì)算軸交點(diǎn)坐標(biāo)

軸交點(diǎn)縱坐標(biāo)等于測(cè)站地面高程加儀器高；軸交點(diǎn)橫坐標(biāo)等于１０加線路中心至測(cè)站的距離。

1.3.2計(jì)算所測(cè)斷面各點(diǎn)的實(shí)測(cè)坐標(biāo)

實(shí)測(cè)縱坐標(biāo)等于軸交點(diǎn)縱坐標(biāo)加豎直角的余弦乘斜距。實(shí)測(cè)橫坐標(biāo)等于軸交點(diǎn)橫坐標(biāo)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(shí)測(cè)縱坐標(biāo)G測(cè)站地面高程Y-儀器高

I--觀測(cè)的豎直角J，計(jì)算過(guò)程中，程序用I對(duì)J進(jìn)行了替換D斜距B實(shí)測(cè)橫坐標(biāo)

L--線路中線至測(cè)站的距離

1.3.3計(jì)算所測(cè)斷面各點(diǎn)的實(shí)測(cè)偏差

實(shí)測(cè)偏差等于斷面各點(diǎn)的實(shí)測(cè)坐標(biāo)與圓心處的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，進(jìn)行坐標(biāo)反算，求得測(cè)點(diǎn)至圓心的距離--實(shí)際半徑減設(shè)計(jì)半徑。(設(shè)計(jì)半徑按不同工序分別計(jì)算,如開挖、初期支護(hù)、臺(tái)車、二襯等。并考慮預(yù)留量)C=√(（B-15.11）+(H-O))-R(13)式中C實(shí)測(cè)偏差（輸出用‘pc=’表示）B實(shí)測(cè)橫坐標(biāo)H實(shí)測(cè)縱坐標(biāo)

O圓心處的設(shè)計(jì)縱坐標(biāo)R設(shè)計(jì)半徑

15.11---圓心處的設(shè)計(jì)橫坐標(biāo)2三維坐標(biāo)段落測(cè)量法

在隧道施工斷面測(cè)量工作中，無(wú)論采用隧道斷面儀，還是采用全站儀配隧道斷面測(cè)量軟件來(lái)完成，一般用測(cè)量一個(gè)斷面來(lái)代表一個(gè)段落，用一個(gè)斷面代表一個(gè)段落，有一定的片面性，在隧道開挖斷面測(cè)量工作中，其缺點(diǎn)極為明顯。若采用三維坐標(biāo)段落測(cè)量法進(jìn)行隧道測(cè)量，可全面反映整個(gè)段落任意樁號(hào)各個(gè)點(diǎn)的超欠挖情況。2.1數(shù)據(jù)采集

儀器置于任意點(diǎn)(做自由設(shè)站)或?qū)Ь�點(diǎn)上，有針對(duì)性的對(duì)一個(gè)段落的特征點(diǎn)或任意點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，記錄x、y、z三維坐標(biāo)。2.2確定測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)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(diǎn)B，為起算里程，坐標(biāo)反算分別求得，測(cè)站A，起算點(diǎn)B，到圓心O的距離和方位角，兩方位角之差（OAOB=α）和半徑計(jì)算曲線長(zhǎng)L，B點(diǎn)里程加L等于C點(diǎn)里程，測(cè)站至圓心的距離減半徑等于測(cè)站至中線距離。測(cè)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(zhǎng)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(diǎn)的法線方向十分簡(jiǎn)單，但要求測(cè)站要對(duì)應(yīng)那個(gè)樁號(hào)法線上的點(diǎn)，相當(dāng)復(fù)雜。采用近似法，完全能滿足測(cè)量精度要求。在測(cè)站前后的線路上,各選一距離合適的點(diǎn)做為計(jì)算點(diǎn)，把兩點(diǎn)當(dāng)作直線看，按直線計(jì)算即可。測(cè)點(diǎn)見圖3所示。2.2.3直線

在直線段上選任意點(diǎn)B作為起算點(diǎn)，已知直線段方位角BC，用坐標(biāo)法反算求得BA方位角，通過(guò)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(diǎn)的樁號(hào)加L等于測(cè)站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的樁號(hào)。測(cè)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(cè)點(diǎn)的樁號(hào)計(jì)算線路的設(shè)計(jì)高程，通過(guò)線路的設(shè)計(jì)高程和隧道圓心的關(guān)系，計(jì)算隧道圓心的設(shè)計(jì)高程和線路中線到隧道圓心的距離。經(jīng)計(jì)算已知隧道圓心的設(shè)計(jì)高程；線路中線到隧道圓心的距離；經(jīng)測(cè)量已知測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)高程；測(cè)點(diǎn)至線路中線的距離。按(1--3)式計(jì)算即可。無(wú)論是那一種線型，在CASIO系列可編程計(jì)算器，如FX4500的幫助下，都可以采用漸進(jìn)法編程(另文專述)解決�？此茝�(fù)雜的方法，變得非常簡(jiǎn)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(dǎo)(子程序另文專述)DE測(cè)點(diǎn)大地坐標(biāo)B+10測(cè)點(diǎn)橫坐標(biāo)G測(cè)點(diǎn)高程Z+1.6圓心高程

R隧道半徑C實(shí)測(cè)偏差（輸出用‘pc=’表示）

三維坐標(biāo)段落法隧道斷面測(cè)量表--3隧道名稱樁號(hào)大地坐標(biāo)X檢查項(xiàng)目大地坐標(biāo)Y初期支護(hù)圓心橫坐標(biāo)實(shí)測(cè)高程圓心高程隧道半徑實(shí)測(cè)橫坐標(biāo)實(shí)測(cè)偏差3結(jié)語(yǔ)

極坐標(biāo)斷面測(cè)量法在隧道施工斷面測(cè)量中，不需要專用的軟件，且更為方便、快

捷、準(zhǔn)確、實(shí)用。如有可編程全站儀，測(cè)量結(jié)果可直接顯示偏差。是隧道斷面測(cè)量工作可選用方法之一。比較適用于隧道的初期支護(hù)、二襯的斷面測(cè)量，尤其適用于臺(tái)車就位調(diào)試工作，能邊測(cè)量邊出成果，及時(shí)正確的指導(dǎo)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(shí)測(cè)量人員也從繁忙的工作中得到了解放。三維坐標(biāo)段落法適合于施工中隧道開挖斷面測(cè)量，可做到那里需要測(cè)后馬上出結(jié)果，一次置鏡能有效的測(cè)量全段落的特征點(diǎn)和任意點(diǎn)，可根據(jù)面積與點(diǎn)數(shù)的頻率進(jìn)行測(cè)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(hù)、二襯施工的斷面測(cè)量。還可用于對(duì)大型球體、球面進(jìn)行精確的測(cè)量。！

友情提示：本文中關(guān)于《繪制隧道測(cè)量斷面程序》給出的范例僅供您參考拓展思維使用，繪制隧道測(cè)量斷面程序：該篇文章建議您自主創(chuàng)作。

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