淺談路線工程縱橫斷面圖的繪制方法

周士民

摘要：本文主要在利用VB編程實現(xiàn)道路斷面測量數(shù)據(jù)提取與圖形的繪制工作。利用VB開發(fā)AutoCAD 要比用其它方法簡單、方便, 且能實現(xiàn)功能較強的數(shù)字測圖系統(tǒng)。VB 是最為常用的支持ActiveX Automation 技術(shù)的開發(fā)工具, 是真正的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具, 其語言簡單, 功能強大。因它繼承了原Basic 的許多內(nèi)容, 相對于其它語言要易于掌握。本文將具有強大的數(shù)據(jù)計算和處理功能的Visual Basic6.0 程序設(shè)計軟件以及AutoCAD 輔助設(shè)計軟件聯(lián)合使用。還分析和總結(jié)了南方CASS以及Excel在縱橫斷面圖繪制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：斷面測量；VB編程；縱斷面；橫斷面；數(shù)據(jù)文件

Abstract: this paper mainly in using VB programming of road section measuring data extraction and graphic rendering work. Using VB development than other methods with AutoCAD simple and convenient, and can realize the function strong digital mapping system. VB is the most commonly used support ActiveX Automation technology development tools, is the real object oriented development tools, the language is simple, the function is strong. Because it inherited the Basic content of many, relative to the other language should be easy to master. This paper will have strong data and processing functions of Visual Basic6.0 program design software and AutoCAD aided design software combined. Also analyzes and summarizes the southern CASS and Excel in the application and the section is drawn.

Keywords: section measurement; VB programming; Longitudinal; Cross-sectional; Data file

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號

0前言

現(xiàn)今，隨著計算機科學技術(shù)的飛速發(fā)展和測繪高新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，以測繪高新技術(shù)為主體的野外數(shù)據(jù)采集，以計算機輔助設(shè)計為核心的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和繪圖，代表著路線工程的發(fā)展方向。在建設(shè)道路、溝渠和敷設(shè)各種管道時, 為了選擇合理的線路和坡度, 通常要測量線路的縱、橫斷面, 為施工提供可靠而準確的依據(jù)和計算土石方量?？梢姡v橫斷面圖的繪制非常重要。

本文主要研究內(nèi)容為縱橫斷面圖的測量方法以及繪制方法。本文是基于導(dǎo)線極坐標法測設(shè)路線曲線的縱橫斷面圖的繪制方法研究，其中闡述了程序的設(shè)計思路和方法。也總結(jié)了CASS中縱橫斷面圖的幾種繪制方法，以及Excel與CAD結(jié)合在縱橫斷面圖繪制中的應(yīng)用。

1 路線工程測量概述

線路工程是指長寬比很大的工程，包括鐵路、公路、供水明渠、輸電線路、各種用途的管道工程等。這些工程的主體一般是在地表，但也有在地下的，還有的在空中，如地鐵、地下管道、架空索道和架空輸電線路等。用發(fā)展的眼光看，地下工程會越來越多。在線路工程遇到障礙物時，要采取不同的工程手段來解決，如遇山打隧道，過江河峽谷架橋梁等。線路工程建設(shè)過程中需要進行的測量工作，稱為線路工程測量，簡稱線路測量。

2 導(dǎo)線極坐標法

導(dǎo)線極坐標法測設(shè)線路，是用導(dǎo)線法設(shè)置測站，在測站上用極坐標法測設(shè)線路。此法在電子計算機和全站儀日益普及的今天，應(yīng)用起來具有靈活、方便、精度高等特點。特別適用現(xiàn)代路線工程測量中修整路線的情況。

3縱、橫斷面測量

線路縱斷面測量又稱線路水準測量。它的任務(wù)是測定中線上各里程樁的地面高程，繪制中線縱斷面圖，作為設(shè)計線路坡度、計算中樁填挖尺寸的依據(jù)。橫斷面測量是測定各中心樁兩側(cè)垂直于線路中線的地面高程，可供路基設(shè)計、計算土石方量及施工放邊樁之用。路線縱橫斷面測量可結(jié)合在一起一次完成，最后根據(jù)測量資料進行斷面圖的繪制。

4 應(yīng)用VB編制程序繪制斷面圖

本程序，先對外業(yè)采集回來的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，去除錯誤點位信息，先對數(shù)據(jù)進行初步整理；后由坐標數(shù)據(jù)生成縱、橫斷面的里程文件；后在CAD中完成縱橫斷面圖的繪制工作。

4.1縱斷面的設(shè)計計算及繪制

縱坡設(shè)計資料數(shù)據(jù)文件格式:

起點設(shè)計高程

各坡段起點里程, 縱坡, 豎曲線半徑……

程序調(diào)用縱斷面地面線資料數(shù)據(jù)文件和上述縱坡設(shè)計資料數(shù)據(jù)文件, 即可求出路線設(shè)計高程和曲線要素及填挖高度, 這時可以反復(fù)調(diào)整各坡段設(shè)計坡度, 以符合設(shè)計及規(guī)范的要求。

1)變坡點設(shè)計高程：如下圖

圖4-1 變坡點高程設(shè)計

設(shè)路線起點設(shè)計高程為 ，起點里程為 ,任一變坡點里程為 ，相應(yīng)豎曲?線半徑為 ,變坡點之后一般縱坡為 ，則有下面變坡點高程遞推公式：

H(I)=H(I-1)+G(I-1)?[L(I)-L(I-1)]

2)豎曲線要素計算：

坡度差 W=G(I)-G(I-1)

切線長 T=R(I)?|W|/2

曲線長 L=2T

外矢距 E=T?|W|/4

豎曲線起點里程 BL(I)=L(I)-T

豎曲線終點里程 EL(I)=L(I)+T

3)中線點設(shè)計高程計算

（4-1）

SGB為VB函數(shù)，其功能是返回變量 W 的符號，若變量為正值，則返回1，為負值返回-1，為0返回0.

4）填挖值計算

TW=HS-DH

路線豎曲線設(shè)計完成以后可進行路線縱斷面的繪制。

4.2橫斷面的繪制

1）點位排序

因為外業(yè)實際地形的復(fù)雜性和考慮到盡可能的減少外業(yè)的工作量，所以，采集到的原始數(shù)據(jù)中各斷面點并非按照其點號大小沿著某一方向依次排列。但為了繪圖的方便，就必須將每個斷面上的各點按其Y值的大小依次排列。這樣，才可以在CAD下，將各斷面點順次連接，勾繪出斷面的實際形狀。排序方法可采用“冒泡排序法”。

2）繪圖

繪圖部分，最主要的是坐標系的繪制?？紤]到坐標系的直觀性，豎曲線的起點不放在水平軸的原點處，在原點的右上方某個位置開始，即①求出各斷面點中最大的高程值與最小的高程值，并把最小的高程值減去一個縱軸間距和最大的高程值加上一個縱軸間距作為縱軸的起點和終點，并在縱軸的終點處繪出箭頭。②同理將負的最大平距減去一個橫軸間距和正的最大平距加上一個橫軸間距作為水平軸的起點和終點，并在終點處繪出箭頭。

接下來就是坐標系的標注，斷面點的連接，圖名及中線樁里程和比例尺的標注。最終完成橫斷面圖的繪制。

5 CASS縱橫斷面圖的繪制方法總結(jié)

表5-1 CASS繪制斷面方法

方法 縱斷面繪制 橫斷面繪制

①根據(jù)已知坐標文件繪制

（原始坐標文件） 先用多段線連接出縱斷面線，后選擇已知坐標文件進行繪制。 先用多段線連接出橫斷面線，后選擇已知坐標文件進行繪制。一次只能繪制一個斷面。

②根據(jù)生成的里程文件繪制

（由縱斷面線生成，需要結(jié)合原始坐標文件） 直接由縱斷面線繪制，后選擇已知坐標文件進行繪制?！救绻M行土方計算，則還需要編輯好橫斷面設(shè)計文件，繪制方法：[工程應(yīng)用]菜單－＞[斷面法土方計算]－＞[道路斷面]，繪制縱、橫斷面；[工程應(yīng)用]菜單－＞[斷面法土方計算]－＞[圖面土方計算]，進行土方計算】 [工程應(yīng)用] 菜單－＞[繪制斷面] －＞[根據(jù)里程文件]（選擇由縱斷面線生成的里程文件）

③根據(jù)生成的里程文件繪制

（由坐標文件生成，該里程文件只用于繪制橫斷面） 直接由已知坐標繪制

（繪制的方法同上述縱斷面） [工程應(yīng)用] 菜單－＞[繪制斷面] －＞[根據(jù)里程文件]

（選擇由坐標文件生成的里程文件）

6 EXCEL在繪制縱橫斷面圖中的應(yīng)用

6.1利用Excel建立里程數(shù)據(jù)文件

將距離與高程數(shù)據(jù)輸入Excel中，如下表6-1所示，第一列為里程樁號，第二列為斷面上各點的高程，第三列是相應(yīng)各點相對于該斷面點起點的水平距離。在第四列中的第一行中輸入命令：=C1&“，”&B1，回車，往下拉，就出現(xiàn)了距離與高程的坐標對。復(fù)制到剪切板上。

表6-1 距離高程數(shù)據(jù)

6.2 在AutoCAD中繪制橫斷面圖

先打開CAD，選擇菜單命令Draw →Point →Multiple Point (多點) 命令，在命令行選擇鼠標右鍵中的粘貼，就將剪貼板上的水平距離和高程數(shù)據(jù)以點的形式在CAD中展繪出來了。要改變點的顯示樣式，可以在命令行中鍵入命令：ddptype，通過regen生成新模型。

然后用多段線從左至右依次連接屏幕中的各點，即得橫斷面的斷面線，如圖6-1所示，在適當?shù)奈恢锰砑由纤骄嚯x和豎直高程標尺，這樣就得出了完整的橫斷面圖，其比例尺為1:1，即在圖中量得的距離數(shù)據(jù)為實地的長度和高差，而坐標查詢命令I(lǐng)D所量得的數(shù)據(jù)為實地的距離和高程的坐標數(shù)據(jù)。在圖中繪出斷面的設(shè)計線后，可以比較方便的測出填挖區(qū)域的面積，從而計算出土石方量。

圖6-1 縱斷面

6.3在AutoCAD中繪制縱斷面圖

首先在Excel中編制好縱斷面里程和高程的坐標數(shù)據(jù)組文件。因為縱斷面的高差和距離比相對橫斷面來說要小得多，所以在繪制縱斷面時水平距離和高程的比例尺是不一樣的，水平距離的比例尺常采用1:1000～1:10000，高程比例尺常采用1:100～1:200。與橫斷面的繪制方法相似，將Excel中的里程與高程數(shù)據(jù)計算為坐標數(shù)據(jù),在AutoCAD 中粘貼展點,連線成圖,在適當位置畫上里程與高程標尺,就得到了1∶1 的縱斷面圖,為了使縱橫向比例得到改變,可以將縱斷面圖當成塊文件,在新建的AutoCAD文件中插入該塊，在縮放比例中更改X與Y的比例，從而使里程和高程的比例符合。

7結(jié)束語

隨著計算機科學技術(shù)的不斷發(fā)展，縱橫斷面圖的繪制方法也不斷更新。縱橫斷面圖的繪制軟件也不少。作者所做的工作總結(jié)起來，得出以下結(jié)論：

（1）本文介紹了導(dǎo)線極坐標法的測設(shè)內(nèi)容和方法以及路線工程測量的基本過程和特點；

（2）還歸類闡述了縱橫斷面的測設(shè)測量方法；

（3）表述了斷面繪制程序的設(shè)計思路，數(shù)據(jù)處理的方法以及縱橫斷面圖的繪制方法；

（4）本文還總結(jié)了南方CASS中縱橫斷面圖的繪制方法；

（5）介紹了Excel與CAD結(jié)合的方法在縱橫斷面圖繪制中的應(yīng)用。

但是還有些許不足和需要改進之處：

（1）程序不能直接根據(jù)坐標文件生成里程文件，還需要借助于CASS；

（2）程序繪圖缺少填挖高度等項目，有待加強；

（3）程序代碼編寫有點繁雜，有待改進。

參考文獻

[1] 李正中，任秀，周涌波，武文波.現(xiàn)代路線工程測量[M]. 北京：教育科學出版社，2000.

[2] 李青岳，陳永奇.工程測量學[M].測繪出版社，1995年5月第二版

[3] 何景華主編：公路勘測設(shè)計[M].人民交通出版社，1990年8月第一版

[4] 白康生 .Visual Basic 程序設(shè)計[M]. 北京：清華大學出版社，2006年9月第一版.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。