试析AutoCAD、VisualLisp及全站仪在极坐标法放样中的应用

　　放样是将图纸上的设计位置、形状及大小转移到实地。极坐标法是根据一个角度和一段距离从一个控制点上标定点位的一种便捷放样方法。全站仪集光电测距仪、电子经纬仪和数据记录于一体，具有测距、测高程和测角三重功能，与传统的极坐标法放样采用经纬仪定向、钢尺量距相比，用它进行测设放样速度快、效率高，不受地形、地物等障碍影响，且精度高。极坐标计算是极坐标法放样的重点和难点，一般放样的元素大多为点、线等，故可充分利用AutoCAD系统的自定义坐标系、绘图和取点的功能，并采用VisualLISP编程，直接把测设点的极坐标标注在图纸上，输出到EXCEL或文本文件，打印出来或传输到全站仪，最后结合全站仪进行极坐标法放样，可大大减轻外业工作强度及内业工作量，节约时间，提高效率。

　　1AutoCAD及VisualLISP在内业中的应用

　　测量放样中内业资料计算的准确度及速度直接决定着工作能否快速、顺利地完成。而计算方法及精度又直接取决于外业所用仪器、具体的放样目标和内业计算所用软件及方法。AutoCAD配合VisualLISP语言，编制一些实用程序，可快速得到计算结果，AutoCAD的“可视性”给内业资料计算提供了一种全新直观明了的图形计算方法。

　　坐标及极坐标的计算涉及到大量数据和公式，计算极易出错，如何快速准确地计算是关键。用AutoCAD及VisualLISP编程进行坐标及极坐标定位计算则事半功倍。在测区内加密控制点，常用到测角交会或测距交会或两者相结合的方法，若运用数学公式计算，则非常繁琐，且不易检查错误。相反，用AutoCAD及VisualLISP平台来绘图计算就简单多了。对坐标的应用应注意AutoCAD中的坐标顺序与测量中的大地坐标系的区别：它们的X坐标和Y坐标的对应关系是正好相反的。此外还应注意VisualLISP有关函数对二维及三维坐标的差异。

　　用AutoCAD的测距和测角功能获取极坐标：

　　⑴确定极坐标系原点和极角起始方向

　　选定两个有代表性的点，其中较重要的一个是极坐标原点O(测站点)，最好选择制高点，这样可以减轻跑标尺人员的劳动强度;再一个是确定极角起始方向的方向点P，该点较关键，离原点O的远近要适当，方可减少误差。

　　⑵量取平面距离：极径

　　用AutoCAD的对齐标注命令测量两点的平面距离。先量取原点O与方向点P之间的距离OP，用来复核，再逐个量取放样点n与原点O之间的距离On。

　　⑶量取方位角：极角

　　用AutoCAD的角度标注命令测量出原点O与放样点n间连线On和OP直线间夹角，角度格式采用“度/分/秒”，精度可设为“0d00’00.000””，再逐个量取放样点的方位角。

　　用VisualLISP编程方法获取极坐标：

　　AutoCAD默认零度基准是X轴正向，逆时针为正，VisualLISP函数angle以弧度为单位返回两点间连线与当前UCS下X轴间夹角，此夹角从当前构造平面X轴算起至该直线，以弧度为单位、逆时针为增量计算的夹角数值;函数distance返回两点间距离。有了基本原理及思路，就可建立数学模型，用VisualLISP编程，即可快速获取极坐标标注于图纸上。

　　AutoCAD除对内业资料计算有优势性外，在外业资料管理上同样有着非常广泛的应用。主要是对控制点网络图及其计算资料的管理，以及各种平面图、剖面图等的绘制，相关面积的计算。AutoCAD数学计算功能强，数学精度高，其有效位数完全能够满足测量放样需要。施工期间，将所有图纸、工程量表格及文档进行分类，重点对图纸文件用AutoCAD进行总图绘制，方便以后在总图上进行查找。

　　2全站仪在外业中的应用

　　全站仪是全站型电子速测仪的简称，又称“电子全站仪”，由电子经纬仪、光电测距仪和电子记录器组成，可自动测角测距、自动计算和记录的一种多功能高效率的测量仪器，可进行空间数据采集与更新，实现测绘数字化。

　　全站仪以其高精度、使用便捷便的特点在测量放样中得以广泛应用。它将测量从传统的二维测量提升到三维测量的高度，使测量效率大为提高。有全站仪等先进测量仪器和计算机技术的大力支持，就可建立三维数据自动采集、传输、处理的测量数据处理系统，将传统的手薄记录、手工录入、繁琐计算等大量的重复性工作交由计算机处理，工作强度小，效益高，速度快，精度也得到保证和提高。

　　2.1全站仪的优点

　　⑴处理数据快速准确：全站仪自带数据处理系统，可快速准确地对空间数据进行处理，计算出放样点的方位角及该点到测站点的距离。把各放样点坐标数据传输到全站仪中，全站仪便能快速而准确地计算出各放样点间的实际距离及相应的方位角。

　　⑵确定方位角快捷：全站仪能根据输入点的坐标值计算出放样点的方位角，并能显示目前镜头方向与计算方位角的差值，只要将这个差值调为0，就确定了放样点的方向，就可进行测距定位。

　　⑶测距自动、快速：将棱镜对准全站仪的镜头，便可快速读出实际距离，同时比较它自动计算出的理论值，在屏幕显示两者差值，从而判断棱镜应向哪个方向移动多少距离。距离差值显示为0时，此时棱镜所在位置即为要放样点的实际位置。

　　⑷工作方便灵活，受影响因素少：全站仪体积小、重量轻，较少受到地形限制，且不易受外界因素影响。所有计算由仪器自动完成，不受主观影响。

　　2.2全站仪极坐标法放样

　　2.2.1放样前准备

　　①分析检测控制点，制定测量放样方案：获取场地已有平面和高程控制成果资料，现场踏勘，对已有控制点资料进行分析，检查现场控制点标志稳定完好等情况，确定是否全部或部分对控制点进行检测。若控制点不能满足精度要求应重新布设控制，若控制点密度不能满足放样需要应加密控制点，并根据规范规定和设计精度要求，结合人员及仪器设备情况制定测量放样方案(控制点检测与加密、放样依据及方法、精度估算、放样程序、人员及设备配置等)。②读懂图纸，核算数据：仔细阅读设计图纸，校算拟建物轮廓控制点数据和尺寸，记录审图结果。③准备并检查仪器工具：仪器须在有效检定期内检测。给电池等充电，检查仪器常规设置。④准备坐标和极坐标数据：在AutoCAD中用VisualLISP程序将控制点(测站点、检查点、后视点)和放样点的坐标和极坐标量取标注好打印出来或输入仪器内存。

　　2.2.2放样外业工作步骤

　　⑴在测站点架设仪器并对中整平，初始化后检查仪器设置，输入(调入)测站点、后视点坐标，量取并输入仪器高和棱镜高，照准后视点进行后视，对后视点坐标和高程与已知数据核对。

　　⑵瞄准另一控制点即极角零度方向上的点，角度置零，检查方位角或坐标;在另一已知高程点上竖棱镜或尺子检查仪器的视线高。

　　⑶观测员根据极坐标的极角转动仪器至第一个放样点的方位角并锁定，指挥司镜员移动棱镜至仪器视线方向上，测量平距D。根据实测距离D与放样距离D°即极径的差值：△D=D-D°，指挥司镜员在视线上前进或后退直到△D小于放样限差。

　　⑷检查仪器的方位角值，棱镜汽泡严格居中(必要时架设三脚架)，重复过程⑶直到屏幕显示的距离差值△D为0时，表明此时棱镜所在的位置就是要放样点的实际位置。测量并记录现场放样点的坐标和高程，与理论坐标比较检核，确认无误后在标志旁加注记。

　　⑸重复⑴～⑷的过程，放样出该测站上的所有待放样点。

　　⑹若一站不能放样出所有待放样点，可在另一测站点上设站继续放样，但开始放样前须检测已放出的2～3个点位，其差值应不大于放样点的允许偏差值。

　　⑺全部放样点放样完毕后，随机抽检规定数量的放样点并记录，其差值应不大于放样点的允许偏差值。

　　⑻测量放样负责人逐一将标注数据与记录结果比对，同时检查点位间几何尺寸关系及与有关边线的相对关系尺寸并记录，以验证标注数据和所放样点位无误。

　　3结束语

　　针对极坐标法，采用全站仪、AutoCAD、VisualLISP编程相结合应用于测量放样，自动化程度高，放样准确快速，减轻了外业劳动强度，提高了测量放样效率及精度。随着全站仪开发技术的提高和工程技术人员素质的提高，作为施工测量必将拥有一个更加广阔的发展空间。

　　参考文献：