AutoRoad2006Pro辅助计算绘图系统专业版-测量、算量、绘图、导航、手机放样的好帮手

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一、背景技术
在公路市政工程项目施工过程中，施工单位往往要做这样一些工作：对设计图纸中给出的各种设计参数进行复核其正确性；对设计图纸给出的工程量进行核算；施工中在设计所给数据基础上加密计算出新的数据，以满足施工需要；绘制一些辅助施工的图纸；根据纸质版的设计图纸进行数据和工程图纸的电子版再现；在施工现场对测量数据进行实时计算；对在施工现场所处的位置进行实时定位、导航；利用设计图纸、地图进行施工管理决策。这些工作如采用手工方式效率低，易出错，有些工作手工也无法完成，因此为了准确、高效的完成这些工作，必然要采用相关的计算机软件来进行解决。当前能够完成上述工作的软件种类繁多，但普遍存在如下问题：
1、采用专业的设计软件存在的问题
设计软件专业性强，功能强大，例如像纬地、CIVIL三维等，但软件操作复杂，对使用人员要求较高，学习和使用难度大，软件体量庞大，很多功能对于施工单位是多余的，相对于施工单位要解决的问题类似大炮打蚊子，而且软件价格昂贵，对硬件配置要求高，加大了企业经济负担。
2、采用施工专用辅助软件存在的问题
目前施工辅助软件种类繁多，可谓琳琅满目，但是普遍存在如下几方面的问题：
（1）仅面向单一专业问题，多专业间的关联性被割裂。多数施工辅助软件仅面向解决某方面的专业问题，比如测量放样软件只能进行测量坐标、高程等的计算，无土石方工程量计算功能，土石方计算软件可以计算土方量和绘制横断图，但又对测量计算无能为力，而实际上二者往往是有重要关联性的。
（2）计算及绘图灵活性差。大多软件都是采用按工作任务来划分各功能模块的软件结构，所有模块都是按照软件制作者的思路进行的固化，无论计算还是绘图留给用户发挥、控制的余地很小，由于受这种死板的软件结构的限制，导致软件灵活性、适应性、扩展性都非常差，难以面对多样化的工作需求。
（3）数据开放度低。多数软件都是按照输入的参数，通过工作任务模块按照既定程序进行计算，再按照软件既定格式输出结果给用户，这些过程数据对用户是不可见的，比如一个土石方软件在用户输入纵断面、横断面相关参数后，直接输出了土石方计算表和横断图，当用户需要知道横断面上某处（比如边沟外缘）的平距和高程，但是在软件既定的输出报表和横断图中均未设定该数据的输出，而实际上在计算过程中这些数据是都存在的，就是由于数据开放度低，用户将无法达成目的。
（4）数据相互孤立不能形成联动。多数软件的各功能模块数据之间是相互独立的，但它们往往在逻辑关系上却又具有相关性，比如横断面的计算就依赖平面、纵断面的相关参数，而横断面计算产生的数据又需要再次转成平面和纵断面成果，由于各模块数据的独立，数据不能按照这种逻辑关系形成联动，就需要人工再次进行采集、转换和处理，降低了工作效率。比如在绘制横断图后用户想要计算横断图上某个位置（比如边沟、坡脚）等处的测量坐标作为放样数据使用，普通软件只能是在横断图上将对应点平距、高程等数据手工采集出来，然后手工输入到平面、纵断面计算模块中，再逐个计算坐标，而当某个或几个横断图修改后，对应的测量坐标计算也要重复上述手工过程，由于不能形成联动，不但效率低下，而且极易出错。
（5）计算机上的成果不能便捷的在手机端使用。我们最常见做法是打印出纸质报表，然后带到施工现场使用，最大的缺点就是不够灵活，难以应变现场临时需求，比如现场进行实时坐标正反算来，使用手机APP也可以达到目的，但购买的成品软件往往又受到手机机型及操作系统的限制，不是所有人员都能使用，功能也未必能全部满足工作需要，成品手机APP无法进行修改以拓展功能，自己开发APP难度非常大，所以对于专业手机软件欠缺的功能用户将无能为力，而且计算机中已经形成的成果，却不能直接拿到手机中使用，还要重新输入有关数据，这些问题使计算机的强大和手机、计算器的便携两个特性没能有效结合起来。
（6）无电子桩号和电子沙盘功能。同类软件没有将测量、施工等数据与手机定位相结合，在手机端进行工程桩号定位和导航的能力，即电子桩号功能，该功能对于工程外业导航、定位及辅助施工管理等应用意义十分重大。绝大多数同类软件也无法制作、输出工程项目的三维模型，本系统可以在CAD中生成三维模型。将工程三维模型用SketchUp软件转换成dae文件，然后将电子桩号kml文件和三维模型dae文件导入到谷歌地球中就制作成了漂亮直观的三维电子沙盘。电子沙盘可以帮助工程施工人员对本项目建立一个直观的认识，对于施工决策、方案及措施编制、施工组织、交底培训等方方面面都有较大帮助。
二、具体案例
以下结合实例对本软件进行进一步详细说明。
实例1：本实例为用户根据设计图纸所给平面、纵断面、横断面设计参数及实测地面数据，首先校核所给的设计参数是否正确，然后计算路基土石方量和按监理业主要求绘制带有地面线表格的路基横断图，再提取横断面计算出的特征点高程和平距数据，计算出相应的测量放样坐标数据，通过本实例阐述积木式系统结构对于解决传统软件存在的不同专业被割裂、数据开放度低、数据无法实时联动、计算绘图灵活性差等四方面问题的效果。
由用户使用本系统封装的积木式功能模块块，在交互式核心计算表中，按照实际工作任务的流程和需求，自行定义数据逻辑关系和计算流程，当任何数据发生变化，则会依据已建立的数据逻辑关系重算全部数据。实现的具体步骤为：
首先由测量人员用设计图纸所给出的设计参数，用能模块计算出结果数据，然后与设计图纸中所给成果进行对比，如果能互相吻合则验证了图纸所给的各种设计参数和计算结果的准确无误。测量人员通过实地测量原地表和填前压实地表得到数据，并经监理批复认可。工程核算人员可直接利用这些经过验证的数据通过横断面积木式功能模块去计算土石方量，形成土石方成果表，利用数据开放性直接从表中取得高程、平距数据，输入到平面计算模块中计算出中边桩坐标形成坐标成果表，供测量人员施工放样使用，工程人员利用测量原始数据及有关设计参数，通过绘图模块绘制满足监理业主要求的带有地面数据表格的横断面图。
实例2：本实例为使用本系统经验证后的设计参数制作跨平台路线计算表，在手机上进行任意匝道、任意桩号的实时坐标正反算、高程计算，通过本实例阐述跨平台路线计算表的跨平台、易学习、易扩展、易使用的效果。
通过系统提供的跨平台路线计算表模板，即路线坐标的正、反算和竖曲线高程excel计算表模板，直接将本系统中经过验证无误的项目平面中线设计参数和竖曲线设计参数，在计算机端直接复制到跨平台路线计算表的对应参数位置并保存好后，再将该电子表格复制到手机上，用手机端电子表格软件打开，仅需输入要计算的桩号或坐标，即可实现对整个项目任意匝道、任意位置的坐标正反算和竖曲线高程的实时计算。实现的具体步骤为：
首先由用设计图纸所给出的设计参数，用对应模块计算出结果数据，然后与设计图纸给出的成果进行对比验证无误，将验证后的设计参数到跨平台路线计算表内对应工作簿中需输入设计参数的单元格，然后将制作的表格传输至手机，使用时在手机端用电子表格软件打开，然后即可在手机端实现各种计算操作。
采用这种电子表格的方式，主要借助了excel表格的通用性、易用性和强大的计算能力及与手机操作系统无关的跨平台特性，只要用户会使用excel，就可以在此基础上轻松的拓展自己的计算内容，用户不需要掌握高深的手机软件开发知识，不需要面对不同的操作系统，开发制作迅速、灵活，电子表格做成后，无论电脑、手机还是任何操作系统，只要能够支持excel电子表格文件就可使用。
实例3：本实例为利用电子桩号解决工程中对所处位置桩号进行实时定位、导航和查询工程信息的问题，同时也便于发布分享、保存成果，通过本实例阐述电子桩号从工程投标至工程施工各个阶段应用的效果。
在本系统中可将测量坐标转换为经纬度坐标，通过电子桩号生成模块生成电子桩号kml文件，导入到手机地图中，便可将工程的路线、桩号以及其他有关工程信息，直接展现在电子地图上，同时结合手机GPS定位，即实现了对用户所处工程位置桩号的实时定位、导航和查询工程信息的功能。
电子桩号文件制作好后，提供给任何一个拥有智能手机的其他用户，就可让其享有电子桩号功能，发布十分简单，利于大规模使用。当一个用户在使用电子桩号过程中形成了工作成果，可以将其导出为文件，发布给其他用户使用，使工作成果得以保存和继承。
电子桩号功能从工程的投标阶段一直到工程施工的各个阶段都具有非常重要的辅助作用，下面结合工作中的一些实例加以说明。
在工程的投标阶段，需要进行现场踏勘、取土场调查、走访地材价格等工作，为编制施工组织设计及投标报价搜集相关数据。
传统现场踏勘方法是拿着地图和施工图对工程全线进行查看，由于此时拟建路线并不存在，没有参照，十分费时、费力而且容易迷路，而且难免会有遗漏，这种传统调查方式的位置不准确，工作效率低下，而采用电子桩号功能后彻底解决了这些问题，通过电子桩号在电子地图的直观展示，便于在电子地图上确定需要踏勘的重点并做好标记，然后再通过手机定位导航功能，直接抵达目的地进行实地踏勘，并能准确的确定调查的位置，由于有目标、有定位、有导航，踏勘工作效率和准确度都得到大幅提高。
对于取土场和地材调查，其中运距的确定是决定造价的一个关键因素，以往存在的问题是，调查点太多用车全部跑一遍时间上不允许，即使时间允许也会消耗大量的人力物力，询问当地人得到的运距往往并不一定准确，而利用电子桩号功能，只要调查者将调查地点的位置在手机地图上标出，就可以方便的利用电子桩号在电子地图中查询得到二者间距离，这样不但高效而且准确，形成的成果也有很好的继承性，将这种直观的成果由调查人员交给实际操作人员，可以让实际操作人员快速、深入的了解情况，以便能在实际工作中做好控制。
在施工阶段，开工前施工测量人员在设计人员带领下对控制点进行现场交接桩工作，控制桩布设往往比较分散、隐蔽，传统交接桩记录中对于导线点的位置一般是通过语言描述和简图进行记录的，对于没有参与交桩的其他测量人员来讲十分不形象，到现场后仍然需要反复对照，寻找桩位十分吃力，而将这些桩位根据设计给出的坐标转成电子桩号，任何在手机内导入了该电子桩号的人员都可以通过手机定位导航直接找到该点，无论他是否参与了交接桩工作。
项目进场后要对现场进行详细踏勘，比如调查地表障碍、软弱地基等，需要有测量人员陪同。在施工管理过程中，很多人员往往对现场桩号位置不是很了解，也需要测量人员陪同，这种无需高精度定位的工作，无形中增加了测量人员的工作负担，浪费了人力。如果这些人员手机中有电子桩号后，通过手机定位就可以快速准确的知道自己当前所处位置的桩号，消除人为影响因素带来的误判，增加了这些人员独立完成工作的能力，而且也不再需要测量人员的陪同，减轻了测量人员的工作压力，让其有更多精力投入到对精度要求更高的施工测量放样工作中去。
实例4：本实例为电子沙盘在施工决策、方案及措施编制、施工组织、交底培训等方面的应用，通过本实例阐述在工程决策和管理过程中，电子沙盘为协调施工管理、加快施工进度、节约工程成本等方面带来的良好效果。
通过将本系统生成的电子桩号和工程项目三维模型导入谷歌地球，在谷歌地球上形成直观形象的三维虚拟电子沙盘，对于施工决策、方案及措施编制、施工组织、交底培训等方方面面都有较大帮助。比如三维卫星地图与三维工程实体的结合可以直观形象的让用户看到整个工程项目模型，尽在发现设计和施工中潜在的问题，及时上报工程变更，为项目施工赢得时间，减少经济损失；在沙盘中根据所穿越的河流、路线，用户就可以初步拟定跨河、跨路施工的技术方案和安全措施，然后再结合现场实际情况，进行细化和优化，这样可以减少用户往返工地的次数，节约大量的时间和精力；方案、措施实施前可以通过电子沙盘将技术方案和措施对有关施工人员进行形象直观的施工交底和培训，确保各层施工人员对方案了然于胸，快速准确的落实方案和措施，保证了施工的顺畅，避免出现各种返工、失误造成进度上和经济上的损失，为协调施工管理、加快施工进度、节约工程成本起到很好的辅助作用。