绘制隧道测量断面程序
AutoCadVBA在绘制隧道断面图中的应用
姬根杰
中铁十七局集团四公司重庆404100
E-mail：jcglj.ji@vip.sina.com
【内容摘要】隧道测量断面图绘制程序以大家熟悉的AutoCad界面为工作平台，利用AutoCadVBA二次开发功能，和Excel表格数据交换，达到在Excel表中批量输入数据，在AutoCad中批量绘制隧道断面图的效果，从而减少我们的工作强度，大大增加工作效率。
【关键词】ExcelAutoCadVBA编程断面图绘制
在隧道施工中，经常测量隧道的开挖断面图、或测量衬砌后的净空断面图，是隧道施工技术人员时常遇到的任务。测量数据枯燥、重复、繁琐的计算，断面图逐点的绘制，超欠挖从图中的量测，以及测量数据成果的整理，你或许感觉到不方便吧？相信大家在工作中经常使用Excel和AutoCad办公软件，Excel办公软件作为最优秀的电子表格处理软件之一，广泛应用于工程计算和报表，而AutoCad在工程制图中更是首选的办公软件。
其实，AutoCad本身为我们提供了强大的二次开发功能AutoCadVBA（VisualBasicforApplication）,使用VBA具有以下优点：1)使重复的批量计算、绘图任务自动化，减轻测量内业计算的工作强度。2)创建满足工程要求的特定图表。3)便于测量数据的管理和维护。
为了方便程序的应用，本断面图绘制程序以大家熟悉的AutoCad界面为工作平台，调用excel表格数据，进行隧道断面图的批量绘制，它将成百倍地减少我们的工作强度，大大增加工作效率，具有以下功能：
1、在excel表中批量输入设计参数和所测量的隧道断面图数据。
2、隧道断面图的批量绘制。3、断面图数据形成excel表格数据。
4、图形的的动态修改以及与excel表格数据的交换。5、隧道断面图的批量打印。一、图绘制程序程序的使用
程序由“断面数据.xls”和“隧道断面.dwg”两个文件组成，且必须放置在同一文件夹中。当绘制新的断面图时，把文件夹整个复制后使用。
打开“隧道断面”CAD文件，（注意“断面数据”excel文件必须和“隧道断面”CAD文件在同一目录下），如果有询问“是否启用宏”的安全警告的对话框，选择“启用宏”；点击鼠标右键，出现人机对话窗口，进入到下图页面。
二、输入数据
可以在excel表中批量输入设计参数和所测量的隧道断面数据。
（一）设计参数的输入1、设计参数数据是指隧道的标准断面的参数。
2、以隧道中心线为Y轴，以轨顶面为X轴建立坐标系。
3、标准断面由直线和圆弧组成的闭合多边形。
4、多边形顶点的坐标，按顺时针顺序，从表格左侧第二行开始依次输入，注意最后一点是第一点的坐标。
5、半径是指本点与下一点之间圆弧的半径，直线时，输入999999即可，表示半径无穷大。
6、数据单位：米。
（二）断面数据的输入1、从第一列开始，每三列为一组断面数据。
2、每组数据第一列（1~4行）为本断面的里程、轨顶面高程、断面类型（可不填）、备注（可不填）。
3、每组数据第二、三列本断面的X,Y坐标，输入时一定按顺序输入，第一点不必重新输入。
（三）完成输入后保存并关闭excel文件。
三、隧道绘图
1、按‘绘制图形’键后，开始绘制隧道断面图。
2、图框部分是个图块，随意按实际要求编辑一个保存后，以后不必每次编辑。
四、断面数据形成表格数据
按‘图到数据’后即在excel文件中输出。五、图形的的动态修改
1、直接在CAD图中移动修改所测点的位置至所需要的位置。2、按‘图到数据’，这样把修改后的断面数据会返回excel表中，并且覆盖原来表中的数据。
3、按‘绘制图形’键后，重新绘制隧道断面图即可得到修改后的图形。
六、批量打印图形
按‘打印图形’后，即可批量打印。七、AutoCadVBA的学习和探讨
本程序是AutoCadVBA在绘制隧道断面图中的一个简单应用，VBA是AutoCad，Excel办公软件和VB设计程序语言的完美结合，自定义AutoCad使其成为开发应用平台，如果我们工程技术人员把ExcelVBA，应用于测量试验等计算、工程制图方面（AutoCadVBA），它将成百倍地减少我们的工作强度，大大增加工作效率。本程序在西溪河水电项目，北天山隧道项目的施工中使用并得到验证，我相信：AutoCadVBA，ExcelVBA将在工程领域得到更加广泛的应用。
本程序在AUTOCAD201*版本和EXCEL201*中编制并正常运行，如有疑问或好的建议，请及时与本人联系：E-mail：jcglj.ji@vip.sina.comQQ：437370491
参考文献:
[1]张立科.《VisualBasic6.0程序设计与开发技术》[M]，北京：人民邮电出版社，201*.9。
[2]夏强.《ExcelVBA应用开发与实例精讲》[M]，北京：科学出版社，201*.3。
[3张帆.《AutoCadVBA二次开发教程》[M]，北京：清华大学出版社，201*.1。
扩展阅读：隧道断面测量
简介：隧道施工断面测量工作，不需专用软件，采用立面坐标法也能及时为施工提供可靠测量数据，准确
的指导施工。三维坐标段落法，只需测量任意位置的三维坐标即可计算其偏差。
关键字：隧道断面测量立面坐标法三维坐标段落法
相关站中站：工程测量
前言
隧道施工中各种工序衔接紧凑，平行作业、交叉施工的工程很多，且洞内作业面狭小，如排风不畅，空气质量差，红外线测量仪器反射信号太弱，往往无法进行测量工作。测量工作在隧道开挖施工中非常重要，它控制着隧道开挖的平面、高程和断面几何尺寸，关系到隧道的贯通。为满足测量工作需要，需选择关键工序工作面污染小的时间，停止一些次要工序,提前加大排风来满足测量工作条件。若测量工作占用时间过长，将直接影响工程进度和经济效益。如何及时、准确的提供测量成果，使用的仪器和方法便成了重要因素。花几十万买一台隧道断面仪，仅能用于隧道断面测量，投资太大，为节省投资可采用全站仪配隧道断面测量软件来完成。用全站仪进行外业数据采集后，再对采集的数据进行分析。数据分析可用台式、便携电脑，也可用可编程计算器进行。现将三数据分析方法列于表-1,
从表-1可以看出，采用可编程计算器进行分析，内外业用时最少，测量工作对工程作业时间影响最小。本文将对这种方便、快捷的测量和计算方法进行
分析与介绍。
隧道断面单点测量耗时比较
表表-1
序仪器型号号1天宝234徕卡徕卡徕卡配套设备笔记本电脑及隧道断面软件台式电脑及隧道断面软件台式电脑及隧道断面软件CASIOFX4500计算器外业平均用时（min）2586.55内业平均用时（min）65701极坐标断面测量法1.1极坐标系的建立
图1是一个隧道断面，垂直方向（高程）为纵轴，用H表示；水平方向（距线路中线的距离）为横轴，用B表示。
图---1
圆心纵坐标等于路线设计高程减设计高程线至隧道中心的距离乘横坡比，加圆心至路面的高度。用公式（1-1）表示。
O=S-b×i+h＝Ｓ－4.11×0.02+1.69（1--1）
圆心横坐标等于１０m（假定线路中心横坐标为１０米）。加线路中心至隧道中心的距离1.2数据采集：
1.2.1待测断面站点放样
可放出路中线、隧中线或距路中线任意宽度的点位，记录其地面高程、线路中线至待测断面站点的距离等。1.2.2断面测量
仪器置于待测断面，(竖直度盘定天顶方向为0度，顺时针注记)望远镜瞄准另一导线点或中线点定向后，转仪器正镜瞄准线路边线法线方向，也就是保证测量的竖直角读数，线路中线一侧为270-360度，线路边线一侧为0-90度。记录仪器高、观测的竖直角、斜距。根据个人习惯，亦可记录水平距离和高差。如隧道内干扰大，可在仪器定向前，竖直度盘调至９０度或２７０度，置水准尺于水准点上，读取塔尺读数来校核视线高。测量数据记录于表--2
1.3测量数据处理
为了与CASIO系列可编程计算器编程使用附号一致，部分附号按汉语拼音首位为代码，并启用“轴交点”一词。FX4500断面测量计算程序如下：程序名：SDDM(隧道断面-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--测站地面高程Y--仪器高J--观测的竖直角D--斜距
L--线路中线至测站的距离S--线路中线设计高程R--半径H--实测纵坐标B--实测横坐标
O--圆心处的设计纵坐标
C--实测偏差（输出用‘pc=’表示）I--T为计算过程对J的替换
N--修正符(当仪器不是置在中线上，且各种原因引起测量的竖直角读数，线路中线一侧不是270-360度，
线路边线一侧不是0-90度时，计算结果偏差超常，无需重测，输“-1”修正即可。其它情况输入“+1”，测站不能设在隧道中线时，测站至隧道中线的距离尽可能大于一米为益)
角度输入，如203°23′12″输入203231266°03′18″输入6603180°0′10″输入10即可。
其它输入单位均为m，输出单位为cm。
本程序仅适用于单心圆隧道断面测量，如遇多心圆隧道，可根据实测的横坐标或纵坐标，用判断语句确定采用不同的半经和设计坐标，只需对程序适作调整。1.3.1计算轴交点坐标
轴交点纵坐标等于测站地面高程加仪器高；轴交点横坐标等于１０加线路中心至测站的距离。
1.3.2计算所测断面各点的实测坐标
实测纵坐标等于轴交点纵坐标加竖直角的余弦乘斜距。实测横坐标等于轴交点横坐标加竖直角
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实测纵坐标G测站地面高程Y-仪器高
I--观测的竖直角J，计算过程中，程序用I对J进行了替换D斜距B实测横坐标
L--线路中线至测站的距离
1.3.3计算所测断面各点的实测偏差
实测偏差等于断面各点的实测坐标与圆心处的设计坐标，进行坐标反算，求得测点至圆心的距离--实际半径减设计半径。(设计半径按不同工序分别计算,如开挖、初期支护、台车、二衬等。并考虑预留量)C=√(（B-15.11）+(H-O))-R(13)式中C实测偏差（输出用‘pc=’表示）B实测横坐标H实测纵坐标
O圆心处的设计纵坐标R设计半径
15.11---圆心处的设计横坐标2三维坐标段落测量法
在隧道施工断面测量工作中，无论采用隧道断面仪，还是采用全站仪配隧道断面测量软件来完成，一般用测量一个断面来代表一个段落，用一个断面代表一个段落，有一定的片面性，在隧道开挖断面测量工作中，其缺点极为明显。若采用三维坐标段落测量法进行隧道测量，可全面反映整个段落任意桩号各个点的超欠挖情况。2.1数据采集
仪器置于任意点(做自由设站)或导线点上，有针对性的对一个段落的特征点或任意点进行测量，记录x、y、z三维坐标。2.2确定测点对应的里程与距路线中线的距离2.2.1圆曲线
在圆曲线上选任意点B，为起算里程，坐标反算分别求得，测站A，起算点B，到圆心O的距离和方位角，两方位角之差（OAOB=α）和半径计算曲线长L，B点里程加L等于C点里程，测站至圆心的距离减半径等于测站至中线距离。测量参数见图2所示。L由公式21求得。L=πrα/180(2-1)式中L弧长r半径α圆心夹角
2.2.2缓和曲线
在缓和曲线上求任意点的法线方向十分简单，但要求测站要对应那个桩号法线上的点，相当复杂。采用近似法，完全能满足测量精度要求。在测站前后的线路上,各选一距离合适的点做为计算点，把两点当作直线看，按直线计算即可。测点见图3所示。2.2.3直线
在直线段上选任意点B作为起算点，已知直线段方位角BC，用坐标法反算求得BA方位角，通过两方位角之差α，和BA的距离解直角三角形可得BC距离L和AC的距离b。B点的桩号加L等于测站点对应的桩号。测量参数图---4。b=AB×Sinα（2-2）L=AB×Cosα（2-2）2.3数据分析
根据测点的桩号计算线路的设计高程，通过线路的设计高程和隧道圆心的关系，计算隧道圆心的设计高程和线路中线到隧道圆心的距离。经计算已知隧道圆心的设计高程；线路中线到隧道圆心的距离；经测量已知测点的实测高程；测点至线路中线的距离。按(1--3)式计算即可。无论是那一种线型，在CASIO系列可编程计算器，如FX4500的帮助下，都可以采用渐进法编程(另文专述)解决。看似复杂的方法，变得非常简便。
程序名：SDDM(隧道断面-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子程序循环LJYD：子程序路径引导(子程序另文专述)DE测点大地坐标B+10测点横坐标G测点高程Z+1.6圆心高程
R隧道半径C实测偏差（输出用‘pc=’表示）
三维坐标段落法隧道断面测量表--3隧道名称桩号大地坐标X检查项目大地坐标Y初期支护圆心横坐标实测高程圆心高程隧道半径实测横坐标实测偏差3结语
极坐标断面测量法在隧道施工断面测量中，不需要专用的软件，且更为方便、快
捷、准确、实用。如有可编程全站仪，测量结果可直接显示偏差。是隧道断面测量工作可选用方法之一。比较适用于隧道的初期支护、二衬的断面测量，尤其适用于台车就位调试工作，能边测量边出成果，及时正确的指导施工。更适用于政府、监理部门的检查工作，彻底的杜绝了施工单位弄虚作假的可能。同时测量人员也从繁忙的工作中得到了解放。三维坐标段落法适合于施工中隧道开挖断面测量，可做到那里需要测后马上出结果，一次置镜能有效的测量全段落的特征点和任意点，可根据面积与点数的频率进行测量。人和仪器都不需要到开挖面下去，安全上也得到了保障。该方法也适用于初期支护、二衬施工的断面测量。还可用于对大型球体、球面进行精确的测量。！
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