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1、导线测量及内业计算时的软件应用secret导线测量第1章绪论本文通过对道路工程线路中线和路基边桩关系的分析，总结出一种更精确、更快捷、更方便的路基边桩放样方法以及CASIO编程计算器和AutoCAD相接合在工程测量中的应用。在道路工程施工中，尤其是深路堑、高路堤施工，为了保证线路各部结构符合设计和规范要求，更好地掌握和控制工程施工数量，技术人员需要不断地检查、监控线路中线和开挖（填筑）边线，内、外业工作量极大。近年来，工程施工大多采用项目法管理，人员精简，每个技术人员除了本职的技术工作外，还要参与大量的管理工作。因此，如何使技术人员从繁重的测量放样工作中解脱出来，成了项目法管理实施中的一大课题

2、道路工程线路平面总是由直线和曲线所组成。曲线按其半径的不同分为圆曲线和缓和曲线。在我国，道路工程大多采用螺旋线作为缓和曲线。本文通过对按这种线型设计的线路中线与路基边桩关系的分析，寻求一种更精确、更快捷、更方便的边桩放样方法。结合我们现正使用的徕卡全站仪的情况，其可以很方便地进行三维坐标的测量，通过AutoCAD的内业计算，在放样的过程中，可以用编程计算器结合全站仪，非常方便地、快速地进行作业；运用AutoCAD进行计算结果的验证；随着全站仪的推广和普及，极坐标的放样越来越成为众多放样方法中备受测量人员青睐的一种，而坐标计算又是极坐标放样中的重点和难点，由于一般的红线放样，工程放样中的元素多为

3、点、直线（段）、圆（弧）等，故可以充分利用AutoCAD的设定坐标系、绘图和取点的功能，以及结合我们外业所用计算器的功能，从而大大减轻我们外业的工作强度及内业的工作量。第2章线路测量2.1中线测量概述 线路工程是指长宽比很大的工程，包括公路、铁路、运河、供水明渠、输电线路、各种用途的管道工程等。这些工程的主体一般是在地表，但也有在地下或在空中的，如地铁、地下管道、架空索道和架空输电线路等，工程可能延伸十几公里以至几百公里，它们在勘测设计及施工测量方面有不少共性。相比之下，公路、铁路的工程测量工作较为细致。因此，在本章叙述中大多以公路工程为例。线路工程建设过程中需要进行的测量工作，称为线路工程测

4、量，简称线路测量。 2.1.1线路测量的任务和内容线路测量是为各种等级的公路和各种管道设计和施工服务的。它的任务有两方面：一是为线路工程的设计提供地形图和断面图；二是按设计位置要求将线路(公路和管道)敷设于实地。它包括下列各项工作：收集规划设计区域各种比例尺地形图、平面图和断面图资料，收集沿线水文、地质以及控制点等有关资料。根据工程要求，利用已有地形图，结合现场勘察，在中小比例尺图上确定规划路线走向，编制比较方案等初步设计。根据设计方案在实地标出线路的基本定向，沿着基本走向进行控制测量，包括平面控制测量和高程控制测量。结合线路工程的需要，沿着基本定向测绘带状地形图或平面图，在指定地点测绘工点地

5、形图。测图比例尺根据不同工程的实际要求选定。 根据定线设计把线路中心线上的各类点位测设到实地，称为中线测量。中线测量包括线路起止点、转折点、曲线主点和线路中心里程桩、加桩等。根据工程需要测绘线路断面图和横断面图。比例尺则依据工程的实际要求确定。根据线路工程的详细设计进行施工测量。工程竣工后，对照工程实体测绘竣工平面图和断面图。2.1.2线路测量的基本特点(1)全线性测量工作贯穿于整个线路工程建设的各个阶段。以公路工程为例，测量工作开始于工程之初，深入于施工的具体点位，公路工程建设过程中时时处处离不开测量技术工作。(2)阶段性这种阶段性既是测量技术本身的特点，也是线路设计过程的需要。体现了阶段性

6、，反映了实地勘察、平面设计、竖向设计与初测、定测、放样各阶段的对应关系。阶段性有测量工作反复进行的含义。(3)渐近性线路工程从规划设计到施工、竣工经历了一个从粗到精的过程。线路工程的完美设计是逐步实现的。完美设计需要勘测与设计的完美结合，设计技术人员懂测量，测量技术人员懂设计，完美结合在线路工程建设的过程中实现。 2.1.3线路测量的基本过程2.1.3.1规划选线阶段规划选线阶段是线路工程的开始阶段，一般内容包括图上选线、实地勘察和方案论证。 (1)图上选线根据建设单位提出的工程建设基本思想，选用合适比例尺(1：5000-1：50000)的地形图，在图上比较、选取线路方案。现实性好的地形图是规

7、划选线的重要图件，为线路工程初步设计提供地形信息，可以依此测算线路长度、桥梁和涵洞数量、隧道长度等项目，估算选线方案的建设投资费用等。 (2)实地勘察 根据图上选线的多种方案，进行野外实地视察、踏勘、调查，进一步掌握线路沿途的实际情况，收集沿线的实际资料。特别注意以下信息：有关的控制点；沿途的工程地质情况；规划线路所经过的新建筑物及交叉位置；有关土、石建筑材料的来源。地形图的现实性往往跟不上经济建设的速度，实际地形与地形图可能存在差异。因此，实地勘察获得的实际资料是图上选线的重要补充资料。 (3)方案论证 根据图上选线和实地勘察的全部资料，结合建设单位的意见进行方案论证，经比较后确定规划线路方

8、案。2.1.3.2线路工程的勘测阶段图2-1线路工程的勘测通常分初测和定测两个阶段(1)初测阶段在确定的规划线路上进行勘测、设计工作。主要技术工作有：控制测量和带状地形图的测绘，为线路工程设计、施工和运营提供完整的控制基准及详细的地形信息。进行图上定线设计，在带状地形图上确定线路中线直线段及其交点位置，标明直线段连接曲线的有关参数。 带状地形图上连贯首尾的粗线是定线设计的公路中线的局部(经过编者缩印处理)。图中的Kl、K2等是导线点，BMl等是水准点，JD是公路直线段的交点。方格线所注参数是方格的平面直角坐标。例如N2876600，E38638000，前者表示x坐标，后者表示y坐标。在JD两侧

9、的ZH、HY、QZ、YH、HZ表示与直线段相连的曲线主点。(2)定测阶段主要的技术工作内容是将定线设计的公路中线(直线段及曲线)放样于实地；进行线路的纵、横断面测量，线路竖向设计等。2.1.3.3线路工程的施工放样阶段根据施工设计图纸及有关资料，在实地放样线路工程的边桩、边坡及其他的有关点位，指导施工，保证线路工程建设则顺利进行。2.1.3.4工程竣工运营阶段的监测对竣工工程，要进行竣工验收，测绘竣工平面图和断面图，为工程运营做准备。在运营阶段，还要监测工程的运营状况，评价工程的安全性。2.2交点和转点的测设线路工程的中心线由直线和曲线构成，中线测量就是通过线路的测设，将线路工程中心线标定在实

10、地上。中线测量主要包括测设中心线起点、终点，各交点(JD)和转点(ZD)，量距和钉桩，测量线路各偏角()，测设圆曲线等。2.2.1中线定线测量2.2.1.1交点的测设 图2-2线路的转折点称为交点，它是布设线路、详细测设直线和曲线的控制点。对于低等级的线路，常采用一次定测的方法直接在现场测设出交点的位置。对于等级高的线路或地形复杂的地段，一般先在初测的带状地形图上进行纸上定线，然后实地标定交点位置。定线测量中，当相邻两交点互不通视或直线较长时，需要在其连线上测定一个或几个转点，以便在交点测量转折角和直线量距时作为照准和定线的目标。直线上一般每隔200-300m设一转点，此外，在线路与其他线路交

11、叉处，以及线路上需设置构筑物(如桥、涵等)时也要设置转点。由于定位条件和现场情况的不同，交点测设的方法也需灵活多样，工作中应根据实际情况合理选择测量方法。(1)根据地物测设交点根据交点与地物的关系测设交点。交点JD12的位置已在地形图上确定，可在图上量出交点到两房角和电杆的距离，在现场根据相应的房角和电杆，用皮尺分别量取相应尺寸，用距离交会法测设出JD12交点。图2-3(2)根据导线点和交点的设计坐标测设交点根据附近导线点和交点的设计坐标，反算出有关测设数据，按坐标法、角度交会法或距离交会法测设出交点。根据导线点6、7和JD1三点的坐标，反算出方位角和6点到JD1之间的距离D，按极坐标法测设J

12、Dl。图2-4按上述方法依次测设各交点时，由于测量和绘图都带有误差，测设交点越多，距离越远，误差积累就越大。因此，在测设一定里程后，应和附近导线点联测。联测闭合差限差与初测导线相同。限差符合要求后，应进行闭合差的调整。(3)穿线交点法测设交点穿线交点法是利用图上就近的导线点或地物点与纸上定线的直线段之间的角度和距离关系，用图解法求出测设数据，通过实地的导线点或地物点，把中线的直线段独立地测设到地面上，然后将相邻直线延长相交，定出地面交点桩的位置。其程序是：放点、穿线、交点。放点放点常用的方法有极坐标法和支距法。P l、P 2、P3、P4为纸上定线的某直线段欲放的临时点。在图上以附近的导线点4、

13、5为依据，用量角器和比例尺分别量出放样数据。实地放点时，可用经纬仪和皮尺分别在4、5点按极坐标法定出各临时点的位置。图2-5按支距法放出中线上的各临时点Pl、P2、P3、P4。即在图上从导线点14、15、16、17作导线边的垂线，分别与中线相交得各临时点，用比例尺量取各相应的支距和。在现场以相应导线点为垂足，用方向架标定垂线方向，按支距测设出相应的各临时点。图2-6穿线放出的临时各点理论上应在一条直线上，由于图解数据和测设工作均存在误差，实际上并不严格在一条直线上，在这种情况下可根据现场实际情况，采用目估法穿线或经纬仪视准法穿线，通过比较和选择，定出一条尽可能多的穿过或靠近临时点的直线AB。最

14、后在A、B或其方向上打下两个以上的转点校，取消临时点桩。图2-7交点图2-8当两条相交的直线AB、CD在地面上确定后，可进行交点。将经纬仪置于B点瞄准A点，倒镜，在视线上接近交点JD的概略位置前后打下两桩(骑马桩)。采用正倒镜分中法在该两桩上定出a,b两点，并钉以小钉，挂上细线。仪器搬至C点，同法定出c,d点，挂上细线，两细线的相交处打下木桩，并钉以小钉，得到JD点。2.2.1.2转点的测设当相邻两交点互相不通视时，需要在其连线上，测设一点或数点，以供交点、测转折点、量距或延长直线时瞄准之用。这样的点称为转点(ZD)。其测设方法如下：(1) 两交点间设转点JD5和JD6为相邻而互不通视的两个交

15、点，ZD为初定转点。欲检查ZD是否在两交点的连线上，可将经纬仪安置在ZD上，用正倒镜分中法延长直线0s-2Df至tJ0；，与JD6的偏差为人用视距法测定a,b，则Zd应移动的距离可按下式图2-8计算：将ZD按值移至ZD。在ZD上安置经纬仪，按上述方法逐渐趋近，直至符合要求为止。(2)延长线上设转点延长线上设转点图2-9 在图12-11中，JD8、JD9，互不通视，可在其延长线上初定转点ZDf。在ZDf上安置经纬仪，用正倒镜照准JD8，固紧水平制动螺旋俯视JD9，两次取中得到中点JD9。若JD9与JD9。重合或偏差值f在容许范围内，即可将Jd9作为转点，否则应重设转点。用视距法定出a、6，则ZD

16、应横向移动的距离可按下式计算：将Z0按值移至ZD。重复上述方法，直至符合要求为止。2.2.1.3转角测定和里程桩设置线路的交点和转点确定后，可测量各交点的转向角。通常是测定线路前进方向的右角氏如图12-12所法。用DJ6经纬仪按测回法观测一个测回。为了测设曲线，还要通过所测的右角计算出线路的偏角。图2-10当多180。时为右偏角(线路向右转)，当泻180。时为左偏角(线路向左转)。右偏角或左偏角的计算按下式进行：图2-11在雇角测定后，定出其分角线方向C，在此方向上钉临时桩，以便日后测设线路曲线的中点，如图12-13所示。2.2.2中桩测设为了测定线路的长度。进行线路中线测量和测绘纵横断面图，

17、从线路起点开始，需沿线路方向在地面上设置整桩和加桩，这项工作称为中桩测设。从起点开始，按规定每隔某一整数设一桩，此为整桩。根据不同的线路；整柱之间的距离也不同，一般为20m、30m、50m等(曲线上根据不同半径及，每隔20m、10m或5m)。在相邻整桩之间线路穿越的重要地物处(如铁路、公路、日有管道等及地面坡度变化处要增设加桩。因此，加桩又分为地形加桩、地物加桩、曲线加桩和关系加桩等。为了便于计算，线路中桩均按起点到该桩的里程进行编号，并用红油漆写在木桩侧面，如整桩号为0十100，即此桩距起点100m(十号前的数为公里数)。整桩和加桩统称为里程桩，如图12-14中的a、b、c图。图2-12为避

18、免测设中桩错误，量距一般用钢尺丈量两次，精度为l1000。在钉桩时，对于交点桩、转点桩、距线路起点每隔500m处的整桩、重要地物加桩(如桥、隧道位置桩)，以及曲线主点校，都要打下方桩(如图12-14d所示)，桩顶露出地面约20cm，在其旁边钉一指示桩(如图12。14e所示)，指示桩为板桩。交点桩的指示校应钉在曲线圆心和交点连线外距交点20cm的位置，字面朝向交点。曲线主点的指示桩字面朝向圆心。其余的里程桩一般使用板桩，一半露出地面，以便书写校号，字面一律背向线路前进方向。2.3线路工程施工测量线路工程施工测量的主要工作包括：恢复中线测量，施工控制桩、边桩和竖曲线的测设。从工程勘测开始，经过工程

19、设计到开始施工这段时间里，往往会有一部分中线桩被碰动或丢失。为了保证线路中线位置的正确可靠，施工前应进行一次复核测量，并将已经丢失或碰动过的交点桩、里程桩恢复和校正好，其方法与中线测量相同。其余各项施工测量工作，结合道路工程分述如下。2.3.1施工控制桩的测设中线桩在施工过程中要被挖掉或填埋。为了在施工过程中及时、方便、可靠地控制中线位置，需要在不易受施工破坏、便于引测、易于保存桩位的地方测设施工控制桩。有以下两种测设方法：（1）平行线法平行线法是在设计路基宽度以外，测设两排平行于中线的施工控制桩，如图12-23所示。控制桩的间距一般取10-20m。（2）延长线法延长线法是在线路转折处的中线延

20、长线上以及曲线中点至交点的延长线上测设施工控制桩，如图12-24所示。控制桩至交点的距离应量出并作记录。2.3.2边桩的测设施工前，要把设计路基的边坡与地面相交的点测设出来，该点称为边桩。边桩测设方法有：（1）图解法 在线路工程设计时，地形横断面及设计标准断面都已绘制在横断面图上，边桩的位置可用图解法求得，即在横断面图上量取中线桩至边桩的距离，然后到实地在横断面方向上用卷尺量出其位置。2.4圆曲线里程桩放样当线路由一个方向转向另一个方向时，必须用曲线来连接。曲线的形式有多种，如圆曲线、缓和曲线及回头曲线等。本节主要少绍圆曲线里程桩的具体放样方法。圆曲线是最常用的一种平面曲线，又称单曲线，一般分

21、两步放样。先测设出圆曲线的主点，即起点、中点和终点；然后在主点间进行加密，在加密过程中同时测设里程桩，也称圆曲线细部放样。具体选用何种方法，应根据实际工程要求和条件选择。现以某公路圆曲线放样为例，介绍用偏角法测设圆曲线的过程。设某公路圆曲线交点tDK4十52231m，以半径尺1200m，偏角10。49测设圆曲线，整校间距J。20m，全站仪放样。图2-132.4.1圆曲线主点放样(1)主点参数计算(2)主点测设将全站仪置于0上，望远镜照准后视相邻交点或转点，沿此方向线量取切线长7、，得曲线起点2y，插上一测针。丈量ZY点至最近一个直线桩距离，如两桩号之差等于这段距离或相差在容许范围内，即可用方桩

22、在测钎处打下Zy桩，否则应查明原因，进行处理，以保证点位的正确性。用望远镜照准前进方向的交点或转点，按上述方法，定出丫2桩，并进行检核。2.4.2圆曲线细部放样(1)纫部放样参数计算(2)细部点放样将全站仪安置在起点2予上，后视D点，使度盘读数为0。0000。转动照准部，正拨(顺时针方向)使度盘读数为61，沿此方向从2y点量弦长众l，定出曲线上第一个整桩1。转动照准部，使度盘读数为62，量出弦长众2，依此类推，直到测设出各整桩点。图2-14第3章CASIO编程计算器在工程放样中的应用3.1工程放样根据施工设计图纸及有关资料，在实地放样线路工程的边桩、边坡及其它的有关点位，指导施工，保证线路工程

23、建设的顺利进行。工程放样工作大体可归结为在地面上测设出点的平面坐标和高程两个问题。对导线点进行复核联测。测量过程严格按照级导线点测量方法进行。测量前可以根据设计单位所给坐标先计算好转折角和边长，与实测结果相比较，当误差较大时应查明原因，是导线点挪动或仪器故障。当该段导线点观测角和相邻导线点边长都已实测完毕，导线点复测的外业工作即宣告结束。 接下来进行导线点坐标复测计算。一般来说，以前两个导线点和最后两个导线点为已知边进行方位角闭合计算，以监理要求的允许闭合差衡量其是否闭合。根据坐标和导线长度计算导线精度，看其是否满足其导线要求的精度。如果满足精度要求，说明导线测量准确，同时整理出导线点成果表。

24、 3.1.1传统放样阶段在路线穿过复杂地区（山地、沟槽地段），会设计有高填、高挖路基，一般高度从几米到几十米不等，高达10米以上填挖还设有台阶。这样给我们的测量放样工作带来了很大的麻烦，放样工作量、工作难度都加大很多，更重要的是放样准确性很难控制。高填挖边线放样需要数据较多，首先要有平面、纵断面，横断面这些数据，还要与现场地形线情况比较，得出设计线与地面线的交叉点即为高填、高挖边线。在传统的工程放样方法中，必须求出设计图中的放样点或线相对于控制网或，即求出其间的角度及间距和高程，这些数据称为放样数据。然后按照放样数据利用传统光学经纬仪、皮尺、钢尺、水准仪等工具测设出点位和高程。通常，测设点和高

25、程是分开进行的。测设点位的常用方法有：直角坐标法，极坐标法、角度交会法和距离交会法等。高程放样最常用的是几何水准测量，对于工程精度要求稍低的，可用钢卷尺直接丈量或用三角高程测量等方法。由于测量仪器等的限制，以前放样路基边桩大多采用如下的方法：(1)首先用全站仪放出中线。(2)采用水准仪、全站仪或其它办法测出每个桩号的横断面。(3)再到现场放出高填、挖边线。在直线段还好用些而圆曲线和缓和曲线的放样最为繁杂，我国多采用螺旋线作为缓和曲线，测设方法多采用切线支距法和偏角法。这种放样方法最大的弊病在于放样误差会不断累积，尤其是长大曲线，曲线的闭合差往往会很大，为了消除这些误差，往往需要多次测量进行分配

26、误差。因此施工时不得不采用分段的方法进行测设，不但浪费了工时，而且精度不高。此外，工序繁琐，外业工作量大，需要人员多，而且对施工现场干扰很大。3.1.2坐标放样阶段全站仪等先进测距仪器和 CASIO可编程计算器、PC-E500电子手簿及南方仪器公司新近推出的测绘通（SPDA，掌上电脑）等先进袖珍型计算机在施工现场的广泛应用，使得极坐标法放样的优越性得到了充分的体现，也为路基边桩放样方法的改进提供了前提条件。 路基边桩点是从线路中线点沿其横断面方向量取一定的距离得到的点位。在一定的坐标系中，线路中线点的坐标一般设计单位都能给出，所以就不需要在计算，边线桩的坐标需要我们计算，可以求出路基边桩的坐标

27、值（X，Y），计算坐标可以用CASIO计算器通过计算程序（事先就编好的）计算出来，然后通过极坐标反算得到其与任意已知坐标点的位置关系（极角和极距），据此即可在任意点上直接放样出路基边桩的桩位。那么简、快、准的方法是有的，原理与上面是一样的，也要通过以上说的平、纵，横断面及原地面数据来确定高填高挖边线，只是采用先进办法集中对这些数据进行快速处理，现场实时得到这些数据，进行准确、快速的放样。具体过程如下：(1)充分利用全站仪的功能，进行三维放样，就是在平面坐标放样的同时进行高程放样。(2)采用三维坐标测量程序，计算断面的三维坐标数据，与全站仪配合，在现场实时完成高填高挖边线。分别要放出填方边线及开

28、挖线，要在测站点上直接放出这两个点，包括平面和高程，平面放样大家都知道，就是指挥棱镜到要求的角度和距离上，那么高程放样也一样，指挥棱镜到要求高度上，可以由设计数据计算出仪器放样时所需的高差读数，计算式如下：仪器高差读数设计线高程棱镜高度全站仪视线高程仪器视线高程测站点高程测站点到仪器视轴的高度，或仪器视线高程后视点高程棱镜高度后视读数填方边线设计高程中桩设计高程横坡高差边坡宽度/边坡坡度填方边线设计高程中桩设计高程横坡高差边坡宽度/边坡坡比挖方边线设计高程中桩设计高程横坡高差碎落台高差边坡宽度/边坡坡比平台高差（如果有），在没放样时，边坡宽度还不知道，怎么计算设计高程啊，有了宽度不就可以直接放

29、了吗？所以，边坡放样就是一个寻找边坡宽度的过程，这个过程大至为以下几个步骤：（以填方边线为例）（1）数据计算处理，采用高性能的计算程序，将路线的平、纵、横全部数据输入计算程序。（2）置仪器于放样测站点上，后视其它控制点，设置仪器水平角，量取或后视高程读数，将仪器高程数据和棱镜高度输入计算程序。（3）根据现场大致填挖情况，粗略定一个可能的填方边线，在程序中输入待放样点的桩号和距中桩距离，计算出该点的放样方位角、距离、高差读数。（4）按计算数据进行放样，当棱镜到达放样点上时，读出仪器高差读数，与计算的高差读数进行比较，由于你是第一次试放，两者肯定是有差距的，再根据这个差值，判断这次试放是宽了还是窄

30、了。（5）根据宽窄情况与地形情况变化，调整第二次试放宽度，这是要目测的，目测准确性关系到你的试放次数，在计算程序中输入你调整后的宽度值，再计算出放样方位角、距离、高差读数，进行第二次试放，如果你的目测够准的话，这次棱镜到达平面的同时，测量的高差读数就可能等于或十分接近计算的高差读数，这个点就是你想要放的边线位置了。（6）重复3-5步，继续进行其它桩号的边线放样。当然，开挖边线也是一样啦。3.1.3极坐标法放样的优点及应用路基边桩的传统放样方法与改进的放样方法，其工作流程如图所示。从图中可以很明显地看出改进的放样方法在外业方面的优点。此外，改进的放样方法很大程度上减少了测量放样对现场施工的干扰。

31、从内业精度上分析，极坐标法测设曲线的测设元素（极角和极距），对于在同一个测站上所测设的各点，除后视定向误差（即导线点本身的误差、仪器安置误差、后视瞄准误差等综合影响的反映）外，各测点拨角和量距误差都是独立的。也就是说，同一个测站所测设各点误差不积累、不传递，即点与点之间的误差是独立的。此外，极坐标法可以在导线点上直接放样线路中线点和路基边桩点，较之传统的放样方法减少了测设线路主要控制桩的误差、护桩的误差、恢复桩的误差、中桩测设误差等的影响第4章Excel和 AutoCAD在工程内业计算中的应用Excel 内在的强大计算功能和单元格编辑功能，是现今任何编程计算器不能比拟的。运用范围广，计算速度快，精度高，加之人性化显示格式决定了它在数值计算中的优势。为什么暂时不被多数测量人看好？问题在于大家对Excel 主要依托于PC 、笔记本电脑为硬件支撑，携带不方便和电能消耗问题的担忧，没有花大力气向这方面攻关。但随着PDA、PPC（智能手机）性能日益完善、运算速度日益加快、价格日益被普通人群所接受，硬件和能耗已经不是主要问题了。Excel 最大的特点在于只需要通过数据线就能实现PC、PPC、PDA的数据交换，因此，PPC、PDA最终将取代编程计算器。4.1 CXCELL和CAD相结合画图在工程计算时，经常要用AutoCAD画出一条曲线，而这条