浅述CAD在工程测量上的应用

沈金芳

摘 要 计算机辅助设计（CAD）可以对设计、测量数据进行创作、修改、分析或者优化进行辅助，极大地提高了测绘设计和数据处理的效率。它加速了测绘技术的发展，是数字化测图不可缺少的一个环节。在CAD的具体实践中，DTM法被广泛接受;竣工图纸上CAD也有不俗的表现。

关键词 CAD;工程测量;测绘技术;fortran;数学建模;DTM法;竣工图

1CAD简介及其发展

1.1 CAD的简介及运用原理

计算机辅助设计是利用计算机系统，对其进行创作、修改、分析。CAD 能提高设计师的效率，提高设计产品质量，通过文档记录提高交流质量，并为制造创建一个数据库，CAD的产品可以以电子形式存档。CAD用于二维空间设计曲线和形状，或者是在三维空间设计线、面、体。它是一种应用广泛的辅助计手段。

最初，CAD软件是由诸如Fortran这样的语言开发的，但是随着面向对象编程方法的进步，CAD软件开发有翻天覆地的变化。“典型的现代参数化特征建模和自由曲面系统都是由有着自己APIs的C键模块建立的”[1]。

1.2 CAD的运用领域及范围

“应用的行业包括汽车制造，造船，航空航天，工业和建筑设计，医用假肢模拟等等[2]。”当然CAD也被測绘工作人员认可，广泛应用在测绘作业中。CAD主要用于3D模型和/或物理组件的2D图纸详细的工程，但是它的应用同样可以贯穿在整个工程，从概念设计到产品的产出，从对于组件的强度的动态分析，到定义组件的制造方法。它也可以被用于设计对象。“此外，许多CAD应用程序提供先进的渲染和动画功能，因此工程师可以更好地使他们的产品视觉化。”

2CAD在工程测绘中的应用

2.1 CAD在数字化测量上的实践

随着计算机成图软件不断升级、功能不断细化具体化和健全，国内的测绘技术不断地进化、发展，使测绘更为精确、具体，整个测绘工程的工作系统化，数据分析更为明晰、具体。

（1）数字化测图的定义和概念。“目前，国内众多测量单位普遍采用全站仪进行野外数据的采集，通过数据电缆将全站仪于计算机相连，利用计算机成图软件直接在电脑上生成矢量化的电子地图，这就是所谓的数字化测图。”数字化测图，简单地具体举例，即使用CAD等绘图软件，把施工测量、放样、竣工测量和变形检测这一系列的作业过程辅助以计算机系统，得到精准高效的成果。

（2）数字化测图的大体步骤。数字化测量并不是纸上谈兵，它应用在实际工作中。首先可以利用电子地图，结合具体测量或者工程考虑中设计的施工场所面积，使用CAD设计出精确的总平面图。地理信息系统是地理编码的，可以精确准确的勾画真实的空间位置。把设计坐标输入到CAD的电子地图中去。CAD不仅仅可以在设计创作中进行参与，还可以利用它进行计算检核，它可以用来检核计算数据的准确性。由于CAD可以进行模拟和具体细节的具体编辑，可以高效率地先模拟上几个环节的设计效果，然后进行反复研究设计和编辑，然后对此阶段的设计成果进行再模拟，再观摩。这个工作链可以按需求数次循环。

2.2 CAD具体的内业处理

在业内人员使用的各种绘图软件中，从容率，图形运行速度及图形所占字节空间等几个方面来看， CAD几乎是最好的。CAD以其强大的使用功能和比较完善成熟的体系远远领先于其他软件。

CAD作为平台配合专业测绘软件计算土方量，可以把所有需要手工计算和绘制的工作全都电算化，使更加精确快捷测算出所要求得的填挖方量。

（1）DTM法。不规则三角网（TIN）是数字地面模型DTM表现形式之一，该法利用实测地形碎部点、特征点在计算机AUTOCAD平台下进行三角构网，对计算区域按三棱柱法计算土方。①三角网中的点和线的分布密度和结构完全可以与地表的特征相协调，直接利用原始资料作为网格结点;不改变原始数据和精度;能够插入地性线以保存原有关键的地形特征，以及能很好地适应复杂、不规则地形，从而将地表的特征表现得淋漓尽致等。因此在利用T1N算出的土方量时就大大提高了计算的精度。②三角网的构建，所谓边扩展法，就是指先从点集中选择一点作为起始三角形的一个端点，然后找离它距离最近的点连成一个边，以该边为基础，遵循角度最大原则或距离最小原则找到第三个点，形成初始三角形。由起始三角形的三边依次往外扩展， 并进行是否重复的检测，最后将点集内所有的离散点构成三角网，直到所有建立的三角形的边都扩展过为止。在生成三角网后调用局部优化算法，使之最优。③三角网法计算土方量，三角网构建好之后，用生成的三角网来计算每个三棱柱的填挖方量，最后累积得到指定范围内填方和挖方分界线。三棱柱体上表面用斜平面拟合，下表面均为水平面或参考面。所以Auto CAD平台下计算土方量可以做到精度高，数据容量大，时间短。因此，CAD作为平台配合专业测绘软件绘制各种比例尺的地形图，把过去三角尺、画图笔加画图板所要花费的时间大大缩减，也使精度满足各种工程施工要求。

（2）CAD在竣工图纸上的应用。竣工图可以使各个房产管理部门更好地了解各项指标是不是按照规划设计要求建设。 在测绘中通过数据通信完成电子手簿或带内存的全站仪与计算机两者之间的数据相互传输，利用“草图法”和“简码法”的作业流程，以CAD作为平台利用绘图软件完成内业作图。①绘平面图，根据野外作业时绘制的草图，移动鼠标至屏幕右侧菜单区选择相应的地形图图式符号，然后在屏幕中将所有的地物绘制出来。系统中所有地形图图式符号都是按照图层来划分的。例如：绘矩形房子时已知三个点1、2、3，建筑物图式都放在“居民地”这一层，只要选择所需要的建筑物就可以绘制出三点房子。利用word编写竣工测量报号书。

3结束语

在测量过程中，测绘技术快速发展是功不可没的;然如果没有以CAD的计算机辅助软件，准确的数据分析不可实现。而在不断数字化的测绘作业中，CAD的应用前在实践中不断探索。DTM法正是这种实践探索的具体表现。

参考文献

[1] 谢刚生，邹时林.数字化成图原理与实践[M].西安：西安地图出版社，2000：101.

[2] 南方软件 CASS6.0 用户手册. p. 3-14.