司學(xué)成，郭友文，姜寶全

(1.黑龍江省水利第二工程處，哈爾濱150302;2.黑龍江省水利工程建設(shè)局，哈爾濱150081;3.虎林市七虎林澇區(qū)管理站，黑龍江虎林158400)

1 工程概況

穆棱河穆棱鎮(zhèn)堤防工程位于穆棱市穆棱鎮(zhèn)城區(qū)穆棱河左岸。堤防工程按30 a一遇洪水設(shè)計，工程級別為3級。坡水按10 a一遇標準設(shè)計。穿堤建筑物防洪設(shè)計標準與所在堤防相同。工程劃分3個標段，本工程為穆棱市穆棱河穆棱鎮(zhèn)堤防工程第2標段，即1號防洪閘至鐵路橋段堤防工程。本標段主體工程包括堤防、河道治理、防護、道路工程及穿堤涵閘構(gòu)造物等項工程。堤防軸線長度約為1500 m。導(dǎo)線測量儀器為博飛牌全站儀。

2 問題的提出

2.1 問題的產(chǎn)生

在“穆棱市穆棱河穆棱鎮(zhèn)堤防工程第2標段”導(dǎo)線測量施工中，采用閉合導(dǎo)線的布設(shè)形式(導(dǎo)線布設(shè)形式見圖1)。由已知點B和A，以A為起點，按照1→2→3→4→5→A的路線實施測量。測量儀器選用博飛牌全站儀。測量方法采用直接輸入測站和后視已知點坐標讀取測點坐標的方法。

測量后整理測量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線點坐標無法閉合，產(chǎn)生不規(guī)則的大數(shù)誤差。

2.2 問題的分析

經(jīng)多方面技術(shù)分析論證，該問題的產(chǎn)生是由于博飛牌全站儀內(nèi)在缺陷所致。并且該大數(shù)誤差的發(fā)生具有隱蔽性和隨機性，施工測量過程中無法及時發(fā)現(xiàn)和校核。故此在不更換儀器的情況下，采用直接讀取坐標的方法不適合本工程導(dǎo)線施工測量的要求。

圖1 閉合導(dǎo)線示意圖

2.3 實施方案的重新選擇

由于原測量方法存在缺陷，故改變原有的測量方法，采用全站儀邊角測距法進行導(dǎo)線測量施工。全站儀邊角測距法可以準確測量出導(dǎo)線的夾角和距離，但需要復(fù)雜的方位角計算和坐標增量計算。手算方位角和坐標增量工作量大，計算繁瑣，本工程擬采用excel編程技術(shù)，建立自動計算模塊，對測量原始數(shù)據(jù)進行處理，推導(dǎo)出測點坐標。

3 外業(yè)測量數(shù)據(jù)采集

將全站儀架設(shè)在A點，照準B點，測量線段AB與線段A1的夾角β1和A1線段的水平距離［1］。再將全站儀移至點1，照準A點，測量線段1A與線段12的夾角β2和12線段的水平距離。如此反復(fù)測量得到測量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 測量數(shù)據(jù)匯總表

4 excel計算模塊設(shè)計與導(dǎo)線坐標計算

利用excel軟件的公式編輯功能，應(yīng)用Excel內(nèi)置數(shù)學(xué)函數(shù)通過計算機編程技術(shù)，計算出已知線段BA方位角，將夾角轉(zhuǎn)換為度，計算△x和△y。進而推導(dǎo)出測點的坐標x，y。計算模塊設(shè)計如下，黃色區(qū)域為輸入?yún)^(qū)域，白色區(qū)域為自動計算區(qū)域，見圖2。

圖2 導(dǎo)線坐標計算模塊

4.1 方位角自動計算模塊設(shè)計

已知A、B兩點坐標，線段 BA方位角計算公式為:

在表E5中編輯計算代碼“=IF((C6-C4)＞0，IF((ATAN((D6-D4)/(C6-C4))*180/PI())＜0，ATAN((D6-D4)/(C6-C4))

*180/PI()+360，ATAN((D6-D4)/(C6-C4))*180/PI())，ATAN((D6-D4)/(C6-C4))*180/PI()+180)”。

線段A測站1方位角計算公式為:

在表E7中編輯計算代碼如下所示“=IF((E5+I6-180)＜0，E5+I6-180+360，IF((E5+I6-180)＞360，E5+I6-180-360，E5+I6-180))”。

方位角計算模塊編輯完成后，在測站坐標黃色輸入?yún)^(qū)域輸入已知點A、B的坐標。在測站夾角黃色輸入?yún)^(qū)域輸入實測的角度值。白色計算區(qū)域會自動計算出新方位角。

4.2 角度轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計

為計算方便，本次設(shè)計增加了角度轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計，將實測角轉(zhuǎn)換為度。在表格I6中編輯代碼“=F6+G6/60+H6/3600”。下拉表格I6，計算模塊會自動計算測站夾角對應(yīng)的角度數(shù)值。

4.3 坐標增量計算模塊設(shè)計

坐標增量計算公式為:

在表格K7和表格L7中分別編輯代碼“=J7*COS(E7*PI()/180)”和“=J7*SIN(E7*PI()/180)”。在測站間距黃色輸入?yún)^(qū)域輸入測點距離對應(yīng)的數(shù)據(jù)，分別選中表格K7和表格L7進行下拉操作，模塊會自動計算各測點對應(yīng)的坐標增量。

4.4 測站坐標計算模塊設(shè)計

測站坐標計算公式為:

在表格C8和表格D8中分別編輯代碼“=C6+K7”和“=D6+L7”。分別選中表格C8和表格 D8進行下拉操作，模塊會自動計算各測點對應(yīng)的坐標值。

4.5 計算成果

通過excel對各模塊的編輯計算，得到計算成果如下表所示。其中黃色區(qū)域數(shù)值為已知或?qū)崪y數(shù)據(jù)，白色區(qū)域為自動計算成果，見圖3。

圖3 導(dǎo)線坐標計算模塊表

5 結(jié)論

在excel中通過對全站儀基礎(chǔ)測量數(shù)據(jù)的整理，編輯出導(dǎo)線測量中方位角計算程序和坐標增量計算程序，形成了標準的計算模塊。解決了方位角和坐標增量演算復(fù)雜繁瑣的問題，大大提高了測量后期數(shù)據(jù)整理工作效率和計算精度。同時標準化計算模塊的形成也可以為同行業(yè)測量人員提供便利，使初入測量的工作者在不了解導(dǎo)線測量的前提下可以準確完成導(dǎo)線坐標的推導(dǎo)與計算。

［1］姜東.導(dǎo)線測量記錄程序的研發(fā)［J］.大地測量與地球動力學(xué)，2013(S2):136-138.