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利用Excel绘制原始地表横断面线的一种方法
摘 要：本文主要讲解通过利用Excel配合外业测量所取得的数据（平面坐标和高程）的特点进行绘制横断面地表线的一种方法，这种方法灵活简便，强度小，效率高，特别适合现场横断面测量及复测设计院的原始地表线。 关键词：数据采集 内业处理 横断面绘制 在复测设计院原始横断面线形测量中，尤其是在高差陡变频繁的地区，传统的测量方法（标杆皮尺法、水准仪法）使外业与内业工作繁琐且效率低下。本文通过全站仪置镜于任意控制点测量平面和高程的特点，结合Excel办公软件，介绍一种进行内外业一体化的断面测量方法，这种方法具有灵活简便、劳动量小效率高的特点，特别适合高差变化大的地区。 何为横断面测量？：横断面测量是对线路横向方向剖面的地面起伏进行的测量工作。是在线路上设计院所有提供的断面桩号横向桩位垂直于线路中线的水平方向上，分别测量中线两侧各变坡特征点至中线桩的水平距离和高差（坐标、高程），并据纵断面里程和横断面面积以计算出挖填的方量。 横断面测量介绍： 利用花杆直接测得平距和高差。此法简便、易行，所以被经常采用，它适用于横向变化较多较大的地段，但由于测站较多，测量和积累误差较大。
2、水准仪法： 此法适用于施测横断面较宽的平坦地区。安置水准仪后，以中线桩地面高程点为后视，以中线桩两侧横断面方向的地形特征点为前视，标尺读数读至厘米。用皮尺分别量出各特征点到中线桩的水平距离（也可用视距测量）。高差由后视读数与前视读数求差得到。
3、 全站仪法： 3.1 安置全站仪于中桩上，全站仪定向与切线方向垂直。量出至中桩地面的仪器高，直接测出各特征象限点与中桩间的平距和高差。此法适用于一般地形，必须通视条件好。 测量记录：表中按路线前进方向分左侧和右侧，桩号从下往上记录，表中左侧和右侧记录平距和高差，以分数形式记录分子表示高差，分母表示平距，高差为正号表示上坡，负号表示下坡。
3.2 安置全站仪于控制点上，全站仪定向于相邻控制点。量出控制点至仪器高，直接测出断面桩号横向各特征象限点的坐标、高程。此法适用于普片地形，包括地形复杂、山坡陡峻的线路横断面测量（也可用GPS动态“RTK”）。 测量记录：按横断面桩号实测的数据记录，以路线前进方向分左侧和右侧。 通过以上说明现进一步讲解“全站仪法”置镜于控制点上的测量方法。 示例：复测高速铁路设计院提供的原始横断面线 以下图示为设计院提供的征地红线地形图，横断面左右两边实测宽度可根据设计院提供的偏距进行复测。
工作原理 将全站仪安置于已知平面网控制点上，按照常规测量方法定向于相邻平面网控制点，然后通过坐标正算原理放样出测量横断面范围的左右边桩，最后通过测量法按照从左到右（或从右到左）的方法依次测出变坡特征点的坐标和高程并记录（下图所示）。 测量工作示意图
横断面测量数学模型图示
根据上图提示从左到右（或从右到左）依次测量变坡特征点的坐标和高程数据（需先放样好左右任意点边桩以便前视人员好控制方向），由于是任意点测量所以垂直角度尽量保持到90°左右，数据更准确。
测量记录手薄填写
通过以上测量方法并得到外业数据，现在进行内业数据处理并绘制横断面图。 设计院提供的原始横断面图，如下所示（原图包含在附件中）：
现将外业横断面测量数据坐标粘贴到“曲线坐标计算程序VBA 2.3”坐标反算单元格中然后点击顶部按钮“点击反算”。 附表下载链接：http://www./blog/view.asp?id=142
通过点击坐标反算得出了如下结果（里程、偏距）。在实测高程单元格下粘贴现场实测高程数据，并在“断面设计中桩高程、里程范围桩号”处填写相应数据。 “断面设计中桩高程”填写为需要绘制的（设计提供）横断面里程所对应的原始地表线中桩高程（如果设计院没有提供原始横断面图这里的高程可以根据中桩任意点填写）。 “里程范围桩号”的填写，由于测量方法是通过全站仪在任意控制点上进行，所以从左到右（或从右到左）进行测量时，前视人员跑点横向方位不一定是100%垂直于中线桩，所以限定了一个取值范围。 填写数值如下图所示
通过以上数据处理现将到实测横断面线绘制于设计院提供的图纸上。 AutoCAD版本为：AutoCAD 2007中文版，下载地址：http://dl./c0lkkhsk2o 原理：通过UCS建立用户测量坐标系，然后将外业数据反算成果按照该坐标零点起进行自动绘图。 CAD中UCS是什么？：UCS是用户坐标系，是用户可以在绘图中根据自己的需要来定义坐标轴的方向！使用用户坐标系（UCS）实际上，所有坐标输入以及其他许多工具和操作，均参照当前的 UCS。 现在打开AutoCAD在菜单栏上面点击右键弹出下拉式菜单选中ACAD→“UCS、视图”工具：
调用后的“UCS、视图”工具显示如下，将这两个工具用鼠标拖动到右侧工具栏上，然后点击UCS按钮进行下一步“用户坐标”设定。
点击UCS按钮后出现如下提示，然后找到横断面图中DK11+950中桩位置。
在DK11+950横断面原始地表线的中桩位置（自动提示端点）并点击此处。
当提示“指定X轴上的点或<接受>：”时，在这里将鼠标指针向上移动并在竖直任意位置点击确定即可，下图所示。
当提示“指定XY平面上的点或<接受>：”时，在这里将鼠标指针向右移动并在水平面方向横向任意点位置点击确定即可，下图所示。
以下图示为设定好的相对坐标（UCS），坐标X朝上、坐标Y朝右（测量坐标系）：
现在返回Excel电子表格并复制“坐标反算”的“高差范围成图数据”，点击下图左侧第一个“复制数据”按钮即可复制。
现在返回AutoCAD界面在命令行中输入PL并按回车键，然后在命令行上面点击鼠标右键弹出以下对话框选择“粘贴”即可（或用Ctrl+V粘贴）。
以下图示为成功绘制后的横断面线形，红色线形表示刚刚绘制的横断面线。
从上图显示说明复测的横断面线和设计院提供的原始地表横断面线几乎接近一致，所以确定本次复测数据成果准确无误，也可以总结出设计院提供的原始地表线真实有效。 现在返回Excel电子表格复制“高差范围展点数据”点击第二个“复制数据”按钮，下图所示：
然后返回AutoCAD界面在命令行中输入PL按回车，并在上面点击鼠标右键选择粘贴刚才复制的数据（可用Ctrl+V粘贴）即可展点显示每个测量点的高程。
上图的高程数据显示为反向效果（由于测量坐标系和数学坐标系相反，所以当相对坐标系建立到测量坐标系的基础上，标注出来的数据会反向显示），现在点击右侧工具栏的“视图”中的“仰视”按钮即可正常显示高程数据，如需返回正常界面请点击右侧工具栏中的“俯视”按钮即可返回原图样式：
展点后的高程只是作为一个数据参考和对比，并没有其他作用，若不需要则删除即可。
提示：复测设计图的原始横断面线形不是一个看似无所谓的测量工作，因为路基的工程造价几乎70%的份额都在土石方量上面体现，所以复测横断面不可马虎，虽然有绘制横断面的专业软件（如：CASS、纬地等）但是为了确保数据的准确性和保留原始图形则选择了这种最基本的横断面测量方法（这种方法也是最常用，业主认可的测量方法之一）。
结论：通过全站仪获取测量外业数据然后利用Excel处理数据绘制横断面图不仅提高了工作效率，降低劳动强度，取得良好的工作效益，还能保证横断面的精度。
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