建筑施工测量计算机辅助系统的设计与应用

    夏欢

    摘要：建筑施工测量是建筑工程施工中的重要环节。随着建筑信息化建设的不断推进，计算机辅助系统在建筑工程测量中得到了广泛的应用。为了促进计算机辅助系统在建筑施工测量中效用充分发挥，进一步强化计算机辅助系统功能，本文在强调了计算机辅助系统的应用价值之后，对建筑施工测量计算机辅助系统的设计及应用进行了详细阐述。

    关键词：计算机辅助系统；建筑施工测量；系统设计；应用

    前言：CAD、MATLAB、BIM等一系列制图软件、工程软件的开发及应用给建筑工程测量设计及施工带来了前所未有的变革，使建筑施工测量的方式、制图方式发生了巨大变化。而这些软件功能的发挥均需要借助计算机来实现，计算机辅助系统的开发尤为关键，尤其是在今天建筑测量要求较高的情况下。所以，加强计算机辅助系统设计研究具有重要意义。

    1.计算机辅助系统的应用价值

    目前，计算机已普遍应用于各行各业，成为现代人生活办公中一个不可或缺的重要组成部分，在人类的日常生活和社会生产中发挥着至关重要的作用。对于建筑行业而言，计算机技术的引入无疑将其发展推动至一个崭新的阶段，一个全新的高度。计算机设备、计算机技术在建筑施工测量、施工图纸绘制、方案设计、模型构建、仿真分析、数据计算、质量监测等各个方面中的应用，大大提高了整体工作效率，增强了数据采集能力、提高了数据计算的精确度和图纸绘制的科学性。建筑行业是国民经济重要支柱产业之一，关系着民生大计，涵盖了房屋建设、路桥建设、水利水电建设等众多方面[1]。面对人们的高需求、高要求，面对市场激烈的竞争，只有使用计算机技术，开发设计计算机辅助系统，才能满足建筑施工测量等各方面需求，才能适应时代发展要求，才能不被市场所淘汰。且，大量实践效果证明，计算机辅助系统适用于建筑施工测量、管理、验收、监测、计算、设计、施工等全方面，能够实现施工的整体优化和改进。因此，计算机辅助系统在建筑行业具有十分巨大的应用价值和作用。

    2.建筑施工测量计算机辅助系统的设计及应用

    2.1计算机辅助系统简介

    用于建筑施工测量中的计算机辅助系统，现阶段已开发出了较多的相关软件，如Auto CAD、BIM、MATLAB、GIS软件等。CAD是一款制图软件，它改变了传统以人工手绘的制图方式，将制图用计算机来完成，具有制图效率高、制图精确、手工难以绘制的图形通过计算机可以较好的完成，是现代建筑施工图纸绘制中一种不可缺少的计算机辅助系统[2]。BIM软件是一款功能强大的仿真建模软件，不仅拥有庞大的数据库，存储着许多已建工程的数据信息，可以为在建工程提供有效的数据参考和依据，而且可以对建筑进行三维立体建模、仿真分析和碰撞检测，从而保证建筑结构设计的合理性，受力的均衡性。MATLAB软件，根据输入的工程信息可以完成对建筑的结构分析与自动绘图，并能对各参数进行高效准确的计算，也是建筑施工中使用较为广泛的软件之一。GIS软件，即地理信息系统，在获取空间信息（地形地貌、建筑物分布、水文地质等）上拥有独特的优势，可以大大提高建筑施工测量工作效率，打破时空间局限。在实际的工程测量应用中，常与GPS、RS技术结合使用。

    2.2建筑施工测量中计算机辅助系统的设计及应用

    本文以CAD制图软件为例，对其在建筑施工测量中计算与资料管理的设计及应用进行探讨。鉴于全站仪在三维坐标测量中的作用优势尤为突出，但在坐标值的精确计算上却是一个难点，为了克服这一难点，简化坐标计算过程，保证计算结果的准确性，就需要借助计算机辅助系统。将全站仪测量的三维坐标使用CAD软件以图形的方式绘制出来，CAD软件提供的测距和测角功能可以使坐标的计算变得容易得多[3]。

    前方测角交会设计应用。已知两个控制点A、B和待求点P，PA与PB间夹角为a，PB和AB间夹角为b，如图1。使用CAD软件在计算机平台上先绘制出A、B两点，并将两点连接起来，接着分别以A、B为圆心，以1为半径，逆时针旋转角度a，顺时针旋转角度b。旋转完成后，点击CAD中的ID命令即可求出P点的坐标值。前方测距交会对于待求点坐标的求解方法与前方测角交会基本过程大致相同，同样是分别以A、B两点为圆心画圆，然后两圆相交中的两点，一点为虚点，没有存在意义，可以忽略，而另一点则为要求的点，使用ID命令便可以求出其坐标。可见，在CAD软件的辅助下，以图形的方式对坐标进行求解，求解过程可以被大大简化，使三维坐标的计算变得相对容易得多[4]。

    除了在坐标计算上计算机辅助系统有着良好的应用效果之外，在公路建设上计算机辅助系统同样十分重要。对公路建设进行建模和数据设计，将整条公路在空间维度上进行分解，分析每点横纵距离和路程距离与中桩距离之间的关系，并根据坐标和测量参数绘制出公路的横断面和纵断面。建立公路的平面模型和三维立体模型，输入相关工程参数，计算机辅助系统自动计算出边沟、高程、宽度等数值。系统的功能设计，包括资料文件的输入、点桩的反算、中桩和边桩坐标计算、控制网平差计算、土石方量计算、图表图形输出等[5]。公路工程建设包含多种设计文件资料，应用计算机辅助系统，需要将这些资料信息以数字化形式输入到计算机系统当中，在保存的同时实现通过计算机辅助系统来完成工程的施工设计与计算。控制网平差的计算，需要使用3S技术来获取施工场地的空间地理位置信息，所有控制网点的分布及周边建筑物等物体分布情况，然后根据测得的信息对导线平差和控制网进行计算。根据需求对计算机辅助系统各功能模块的科学设计，从而满足工程施工测量要求。

    例如，某电站工程建设包括主厂房、安装车间、变电站、通风洞、压力管道等多个子工程，工程整体规模大，跨越复杂地形多，测量难度高。为了保证施工测量满足工程建设要求，决定采用计算机辅助系统。首先，建立一级导线闭合环，测量导线平差，然后将测量数据输入到CAD软件当中。接着，将陆续增多的导线支点所对应的坐标测量数据全部输入到CAD当中，通过调用ID命令对待测点三维坐标进行求解。通过CAD图形绘制和计算机辅助系统自动化、数字化的处理，从而实现对该工程施工测量工作的高效完成和测量數据的有效管理。

    总结：总而言之，计算机辅助系统在建筑施工测量中发挥着极其重要的作用。通过对计算机辅助系统的良好设计与合理应用，从而为建筑施工测量提供强大的系统支持。随着建筑行业的不断发展，施工测量要求将会进一步提高，因而计算机辅助系统设计也要不断的更新优化，完善系统设计，提升系统功能，推动我国建筑行业更好更快发展。

    参考文献

    [1]徐建国. 光伏建筑一体化计算机辅助设计系统开发[D].浙江大学，2011.

    [2]覃斌. 建筑金属桁架结构计算机辅助设计系统研究[D].重庆大学，2009.

    [3]刘学. 基于AutoCAD的民用建筑并网光伏发电系统计算机辅助设计系统研究与实现[D].天津城市建设学院，2012.

    [4]郭定国. 基于BIM的计算机辅助建筑设计与施工管理研究[D].厦门大学，2014.

    [5]王晋. 基于MATLAB/Simulink的建筑环境控制系统的计算机辅助设计与仿真分析[D].天津大学，2014.