圖庫交互自動繪制任意管線橫斷面圖

羅凌燕，李育東，賀軍政

(深圳市勘察測繪院有限公司，廣東深圳 518028)

1 引言

城市地下管線是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是城市運行的“動脈”和“生命線”。查清城市地下管線現(xiàn)狀是城市規(guī)劃、設(shè)計、施工、和管理的重要依據(jù)，是城市得以順利運行的保障。地下管線的探測主要包括野外數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)建庫，常用的數(shù)據(jù)處理工具為CAD和Access數(shù)據(jù)庫。地下管線橫斷面圖作為地下管線探測成果圖的一種，對于設(shè)計、施工、管理部門有著重要的指導(dǎo)意義。

2 地下管線橫斷面圖的繪制流程

地下管線橫斷面圖是表示同一斷面里各種管線之間、管線與地面建(構(gòu))筑物之間豎向關(guān)系的管線圖，對于復(fù)雜綜合管線或是管線密集交叉的十字路口，橫斷面圖的繪制對于施工設(shè)計更有著重要的現(xiàn)實意義。根據(jù)斷面圖的制作要求，橫斷面圖的主要內(nèi)容包括:斷面位置的地面高程、管線與斷面相交的各種管線的位置及相對關(guān)系，管線高程、管線規(guī)格、管線點水平間距等。通常橫斷面圖的繪制是根據(jù)實際需要確定斷面線，然后通過野外斷面測量的成果資料進行內(nèi)業(yè)處理和編繪，其過程如圖1所示。

圖1 常規(guī)斷面圖繪制過程

3 圖庫交互平臺下橫斷面圖自動繪制的實現(xiàn)

根據(jù)常規(guī)地下管線橫斷面圖的繪制流程，可以看出作業(yè)過程中野外作業(yè)占據(jù)作業(yè)流程的大部分時間，本文研究通過CAD圖庫交互平臺實現(xiàn)橫斷面圖的自動繪制，其目的是為了充分利用已有數(shù)據(jù)資源，節(jié)省外業(yè)工作量，實現(xiàn)管線斷面圖的標(biāo)準(zhǔn)化自動輸出。

3.1 圖庫交互界面的開發(fā)實現(xiàn)

CAD不僅具有強大的圖形功能、友好的用戶界面、易操作等特性外，還在于它具有的開放式結(jié)構(gòu)，使得用戶可以用自己的語言開發(fā)自己的命令、標(biāo)準(zhǔn)庫文件以及各種應(yīng)用程序，結(jié)合Access強大的數(shù)據(jù)存儲管理功能，從而使圖庫交互成為可能。本文利用的軟件版本為AutoCAD 2008及Access 2003，開發(fā)語言為C#。根據(jù)易管網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件建立用于存儲管線點、線屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，并生成相應(yīng)的管線成果圖。通過圖庫交互界面開發(fā)可以實現(xiàn)圖庫聯(lián)動，圖庫交互界面如圖2所示。

圖2 圖庫交互界面

3.2 斷面圖自動繪制程序設(shè)計思路

依據(jù)制作要求程序設(shè)計的思路如圖3所示。

圖3 程序設(shè)計思路

3.3 任意位置斷面圖自動繪制

實際應(yīng)用中需要根據(jù)測區(qū)地形條件先選取斷面線，然后沿著斷面進行測量和探測，以收集斷面數(shù)據(jù)。對于任意位置斷面圖的繪制則可能由于采集點密度不夠而影響成圖效果。因此，利用圖庫交互繪制斷面圖可以充分利用已有管線數(shù)據(jù)庫的地面高程數(shù)據(jù)選用適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)模型模擬當(dāng)前斷面的地形變化，從而節(jié)省野外采集工作量，提高工作效率。

(1)任意斷面位置的選取

通過鼠標(biāo)拾取獲得任意斷面的位置，并分別求取斷面與已存在各種地下管線的交點。

(2)斷面相交管線高程計算。

通過斷面與管線交點數(shù)據(jù)可以根據(jù)內(nèi)插原理計算管線的高程。已知管線段始、終端點的地面高程和埋深數(shù)據(jù)，可以計算管線段兩端的管頂(底)高程Hi，Hi+1，根據(jù)管線埋設(shè)的特點可采用線性內(nèi)插式(1)計算交點位置的管線高程Hp，其中Lpi為交點到管段始點的平面距離，Li，i+1為相交管線段的地面投影長度。

(3)斷面相交管線地面投影高程模擬計算。

利用斷面交點一定半徑區(qū)域內(nèi)的已知管線點的三維坐標(biāo)進行高程擬合求取交點處的地面高程。根據(jù)地下管線分布的特點，選取多個鄰近點之加權(quán)平均水平面移動擬合法內(nèi)插式(2)，即可以獲得較好的擬合高程。

其中n為鄰近數(shù)據(jù)點數(shù);pi為第i個數(shù)據(jù)點的權(quán)，見式(3);Zi為第i個數(shù)據(jù)點的高程。對于權(quán)pi確定的原則應(yīng)與該數(shù)據(jù)點與待定點的距離di有關(guān)，di愈小，它對待定點影響愈大，則權(quán)應(yīng)愈大;反之當(dāng)di愈大，權(quán)應(yīng)愈小。

(4)斷面交點位置管線屬性的提取。

同一管線段的數(shù)據(jù)為一個不可分割整體，其中任何一點數(shù)字型屬性數(shù)據(jù)如管徑或斷面尺寸可取兩端點數(shù)據(jù)的平均值，其余屬性取與端點相同。

(5)斷面相交管線水平間距計算;

由于斷面位置選取的任意性，在計算水平距離時應(yīng)根據(jù)斷面線與相鄰兩管線間的夾角θ，兩管線間的水平距離Si即可兩交點的距離Li算出:

(6)圖面整飾輸出。

包括圖面布局，比例尺設(shè)置，文字說明，輸出設(shè)置。

3.4 圖庫交互自動繪制管線橫斷面圖程序?qū)崿F(xiàn)及效果

通過以上技術(shù)設(shè)計思路，運用C#語言進行開發(fā)得到圖庫交互實現(xiàn)橫斷面圖的自動繪制界面如圖4所示，成果輸出放大效果如圖5所示，得到了較好的正式界面。

圖4 程序?qū)崿F(xiàn)界面

圖5 輸出效果圖

4 結(jié)論

圖庫交互實現(xiàn)橫斷面圖的自動繪制充分利用野外采集數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合管線埋設(shè)的特點，可以彌補常規(guī)測量信息量不足、工作強度大、內(nèi)外業(yè)不能一體化等缺點，提高作業(yè)效率及成果輸出的規(guī)范性。

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