管道工程施工平面布置圖的簡易繪圖法

滑福昊，劉大明，高豹華

（中國石油天然氣管道局第三工程分公司，河南中牟 451450）

1 概述

筆者曾參加了一個管道工程投標項目，并承擔(dān)了繪制管道線路走向圖和施工平面布置圖的任務(wù)。業(yè)界同行一般采用AutoCAD系列專業(yè)繪圖軟件，但該系列軟件使用較為復(fù)雜，筆者遂嘗試用日常辦公軟件完成此項工作，取得了不錯的效果。

1.1 使用的軟件

在本文所述的這套繪圖方法中，筆者使用了以下軟件：

（1）用于查看pdf文件的Adobe Reader X。

（2）辦公必備的Microsoft Office 2003。

（3）Windows自帶的畫圖功能。

（4）Windows自帶的IE瀏覽器。

1.2 繪制過程概述

本文所述的繪圖方法主要是以中線成果表為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，用Excel自動生成散點圖繪制線路走向，得到的圖表即是前景；利用互聯(lián)網(wǎng)上公開的電子地圖資源，在相應(yīng)的地理位置得到背景；將前景與背景相結(jié)合，形成線路走向圖，再插入其他必要信息后，形成施工平面布置圖。

下面以筆者參與投標的國內(nèi)某管道工程項目為例，介紹繪制線路走向圖和施工平面布置圖的具體方法。

2 繪制步驟

2.1 分析招標文件，明確繪圖比例

為方便起見，以下將本例中的管道工程簡稱為“三號四標”。

根據(jù)圖紙說明及中線成果表，三號四標線路總水平長度為78.28 km，起點為ZY077樁，終點為LZG120樁。在業(yè)主提供的1∶50000線路路由圖中找到這兩個樁點。從圖1可見，ZY077位于招遠市、萊州市交界處，地標為 “西肇甲溝”；LZG120位于萊州市、青島市交界處，地標為 “膠萊河”、“澤河”、 “海滄劉家”。

圖1 線路路由ZY077、LZG120樁地理位置

同時在電子地圖上找到上述地標，并通過對比地標標注出ZY077、LGZ120兩個樁點的近似位置（操作時瀏覽器不要關(guān)閉，后續(xù)步驟還要用到這兩個點）。

通過百度地圖自帶工具測得標注的ZY077與LZG120兩樁點間直線距離約為64.8 km。根據(jù)招標文件要求的比例尺，兩樁點在紙上的直線距離大于25.92 cm，大致相當于在一張A3打印紙上繪制出三號四標的整個線路圖，并容納足量信息。

2.2 取得Excel版中線成果表并繪制無背景線路圖

招標文件中提供的圖紙說明為.pdf文件，我們對圖紙說明中的中線成果表作如下操作：

（1）將中線成果表中部分數(shù)據(jù)復(fù)制到Word文檔，并將無用字符 （如空格、“+”等）批量替換為數(shù)據(jù)標記 （西文逗號 “,”）。

（2）再將這批數(shù)據(jù)復(fù)制到記事本文件 （.txt文件），并另存為逗號分隔值文件 （.csv文件）。

（3）用Excel打開上一步生成的逗號分隔值文件，另存為Excel工作簿。

（4）用散點圖繪制線路走向并做出相應(yīng)調(diào)整。

在上一步得到的Excel工作簿中插入散點圖，注意選用 “無數(shù)據(jù)標記帶直線的散點圖”，并將X、Y坐標對換，即：中線成果表中的北坐標應(yīng)為散點圖中的Y軸系列值，中線成果表中的東坐標應(yīng)為散點圖的X軸系列值。

另外，作為整個線路走向圖的前景，只需要一條折線作為線路走向，故應(yīng)將坐標軸、網(wǎng)格和圖例刪除，同時將圖表區(qū)和繪圖區(qū)都調(diào)整為無填充、無邊框線條，以得到透明背景的純線條。圖2為調(diào)整好的線路走向圖，其中灰色背景的數(shù)據(jù)就是散點圖的數(shù)據(jù)源，這張散點圖僅有一條線條，看不到繪圖區(qū)域背景色和邊框，而圖后的數(shù)據(jù)都可以看到。

圖2 調(diào)整好屬性的線路走向圖前景

制作線路走向圖前景的工作至此告一段落，該Excel表格及其內(nèi)部的散點圖一并保存?zhèn)溆谩?/p>

2.3 截取地圖，制作背景，確定線位

再次打開電子地圖，所留存的包含ZY077與LZG120兩個樁點的地圖就是所需要的背景。只需截圖另存為圖片文件直接使用即可。可以通過QQ截圖功能實現(xiàn)，也可以通過Ctrl+PrtScr按鍵實現(xiàn)，具體方法本文不再贅述。

2.4 前景背景整合，得到線路走向圖

作為前景的線路走向和作為背景的地圖都準備好以后，就可以進行前景、背景整合了。新建一個Word文檔，并將頁面設(shè)置為A3幅面，同時設(shè)置合適的頁邊距，將上一步截取的地圖復(fù)制進去。

2.4.1 前景、背景的整合與調(diào)整

在留存有線路走向的Excel工作簿中，復(fù)制散點圖的整個圖表區(qū)，粘貼到新建的Word文檔中，粘貼后效果如圖3所示，圖中黑色不規(guī)則曲線即為線路走向，但目前與背景的位置、比例均不一致，需要調(diào)整。

圖3 前景、背景初次放在一起的效果

將前景——線路走向的自動換行格式改為“襯于文字下方”或者 “浮于文字上方”，以使其可以自由移動。筆者推薦將其襯于文字下方，以避免其覆蓋其他說明性文字。

調(diào)整線路走向的圖表區(qū)大小和位置，將線路走向的起點、終點與地圖上標注的起點、終點對正，即可得到線路走向全圖。調(diào)整好的效果如圖4所示。

2.4.2 方向標識和比例尺等附件

可以用Word提供的矢量繪圖工具制作方向標識，這個工作比較簡單，此處不再贅述。

關(guān)于比例尺的確定，需要在圖上測量一個已知實際長度的兩點間距，才能計算出比例尺，而已知實際長度的兩點間距只有一個，那就是ZY077與LZG120之間的直線距離，為64.8 km。

圖4 前景、背景整合后的效果

在繪制好的線路走向圖上畫一條線段，并將其起點、終點與上述兩樁點對齊，查看這條線段的布局選項，在 “大小”選項卡內(nèi)可查到其圖上寬度為36.9 cm，高度為17.18 cm（如果讀者在閱讀本文的同時在自己的電腦上進行模擬，那么得到的數(shù)據(jù)極有可能與筆者的不太一致，但不論得到的數(shù)據(jù)是多少，都可以用勾股定理直接算出線段長度）。計算可得其長度為40.703 35 cm，而這兩點間的實際長度為64.8 km，故計算可得本圖比例尺為1∶159 200.7。

鑒于比例尺的數(shù)字不規(guī)整，筆者推薦采用圖解比例尺。結(jié)合實際圖紙尺寸，經(jīng)過計算，5 km的實際距離可以由圖上長31.4 mm的線段表示。于是繪制一條長31.4mm的線段，并標注其長度為5km，作為比例尺放在圖上。圖4中的方向標識和比例尺就是這樣得到的。

2.4.3 其他調(diào)整

經(jīng)過細致調(diào)整，線路走向圖已經(jīng)頗具規(guī)模了，可以將地圖的上、下兩個區(qū)域剪裁掉，把騰出的空間集中到地圖下方，展示工程概況、施工部署等信息。讀者可以嘗試用Word自帶的圖片剪裁工具，也可以用Windows畫圖或其他軟件剪裁。

2.5 繪制其他標志，得到現(xiàn)場平面布置圖

在繪制好的線路走向圖上，用Word自帶的矢量繪圖工具繪制出項目部所在地、機組營地、堆管場地、閥室位置、以標注形式標明穿越點，就形成了現(xiàn)場平面布置圖。

圖5所示的圖標都是用Word自帶的矢量圖形繪制工具繪制的。

3 精度分析、驗證與調(diào)整

圖5 用Word繪制的各類圖標

至此繪圖工作已完成，但是繪制出來的圖是否準確且能夠滿足工程需要呢？這個問題需要驗證。下面介紹一下筆者所用的驗證方法。

由于整張圖的前景是由Excel直接生成的，樁點之間的位置關(guān)系毫無疑問是準確的，而電子地圖本身的準確性也不容置疑。但是前景和背景結(jié)合的方式和依據(jù)有可能不準確——兩者結(jié)合的依據(jù)就是本文2.1節(jié)所述的通過地理標志大致標注的LZG120和ZY077兩個樁點。

換句話說，整張圖的精確度就取決于這兩個點的精確度。但是在之前的步驟中已經(jīng)極盡可能把這兩個點的位置做準確，從邏輯上講，這兩個點的精確度驗證工作應(yīng)該早就完成了，所以不再驗證這兩個點的精確度。而在前景與背景中還有其他的聯(lián)系，這就是沿線各穿越點，從圖上能看到穿越位置，從圖紙說明中可以查到穿越位置，可以通過檢查兩個穿越位置的一致性來驗證整張圖的準確性。

3.1 根據(jù)中線成果表計算樁間距

可以使用兩點間距離計算公式，結(jié)合中線成果表中的坐標數(shù)據(jù)計算出相鄰兩樁的樁間距。

3.2 在中線成果表中插入單出圖穿越點

用同樣方法可以計算出所有的樁間距，再將圖紙說明中給出的穿越點插入到中線成果表中，并將其里程標記在中線成果表中。

3.3 對比穿越點位置

以S217省道頂管穿越為例，從圖紙說明中可見，S217省道頂管穿越位于LZ012樁與LZ013樁間，距離LZ012樁約739 m，距離LZ013樁約97 m，根據(jù)比例尺計算，圖上距離應(yīng)該分別為4.6 mm和0.6 mm。又從表中看到，LZ012是第13個樁點，LZ013是第14個樁點。

在繪制完成的線路走向圖上，找到第13個樁點和第14個樁點 （見圖6）。

進行圖上目測，可得出LZ012距離S217省道約4 mm，LZ013距離S217省道約1 mm，繪圖誤差0.4～0.6 mm。

圖6 樁點與省道的位置關(guān)系

以同樣方法，還可以目測其他穿越點的位置誤差，根據(jù)最后獲得的整體誤差對前景做相應(yīng)調(diào)整。對此，筆者建議在實際使用中至少進行四處穿越點驗證，兩處東西方向穿越，靠近起點和終點各一次；兩處南北方向穿越，靠近起點和終點各一次。如此得到的驗證數(shù)據(jù)足以用來調(diào)整繪圖使其達到施工平面布置圖要求。

4 本繪圖方法的優(yōu)缺點

以上就是使用常用辦公軟件繪制線路走向圖和施工平面布置圖的全過程。筆者認為，相對于傳統(tǒng)繪圖法，這套繪圖方法有一定的優(yōu)勢。

（1）對電腦適應(yīng)性強。目前工程制圖領(lǐng)域常使用AutoCAD系列軟件繪圖，這類軟件對電腦硬件平臺有較高的要求。如果不能滿足這些要求，輕則軟件啟動慢，反應(yīng)慢，重則電腦死機，或出現(xiàn)卡滯、停頓。雖然筆者繪圖的全過程使用的是老舊的Intel集顯平臺筆記本電腦，但繪圖過程中未出現(xiàn)死機、卡滯現(xiàn)象。換句話說，這套繪圖方法幾乎可以在任何一臺在役電腦上實現(xiàn)。

（2）大大節(jié)省硬盤占用空間。眾所周知，專業(yè)圖片文件占用硬盤空間較大，如果用AutoCAD軟件繪圖，在地圖中容納這么多的信息，那么電子版成品單個文件大小一定會超過100 MB，硬盤內(nèi)的臨時緩存文件則可能超過1 GB。本套方法繪圖過程中所生成的圖片文件均小于3 MB，再加上生成的Word文檔、Excel工作表、Power Point演示文稿等過程性文件，都放在一起也未超過20 MB，電子版成品僅為2.67 MB。所以采用本套方法繪圖時，硬盤上有100 MB的空閑空間即足夠用。

（3）軟件資源占用少。完全按照本文的繪圖方法去繪制，僅需要使用6款軟件，而且這6款軟件要么是常用的辦公軟件，要么是操作系統(tǒng)自帶的軟件。一臺普通的辦公用電腦上都會有這些軟件，換句話說，如果你接到這項任務(wù)的話，不必下載任何新軟件，就可以完成這項工作了。

（4）人力資源占用少。在整個制作過程中，基本無需手工輸入數(shù)據(jù)，大批量的數(shù)據(jù)直接通過格式轉(zhuǎn)換導(dǎo)入Excel工作表；也很少需要手工繪圖，描點繪圖的工作由電腦自動完成。

（5）無需坐標轉(zhuǎn)換。其實本文介紹的方法一定早就有人想到，但是無論是誰想到，都會受到坐標轉(zhuǎn)換問題的困擾：地圖上的坐標都是球面坐標 （經(jīng)緯度），而中線成果表基本上是平面坐標 （即常說的北京54、西安80等大地坐標系）。要把這兩個坐標系中的點建立一一對應(yīng)需要比較專業(yè)的測繪知識，而且轉(zhuǎn)換過程相當繁瑣，準確性往往不高。而本文所提出的方法，指導(dǎo)思想就是繞開 “坐標轉(zhuǎn)換陷阱”，無需進行坐標變換。

當然，這套繪圖方法的缺點也是顯而易見的，一是受限于所用地圖分辨率和提供的信息量，這套方法并不適合于繪制10 km以內(nèi)的線路，但是這個缺陷可以通過使用更精細的地圖來克服，比如采用谷歌地球；二是地圖上某些重要信息會被省略，比如本文例子中LZ007與LZ008樁間的王河大開挖穿越，雖然可以通過計算間距標明其位置，但無法在地圖上找到相應(yīng)的河流；三是這套方法形成的圖是點位圖，精確度不很高，并且很難再有大的提高，所以不能無限放大打印，而只能在一定范圍內(nèi)縮放打印出圖。

基于以上認識，筆者認為，雖然這套繪圖方法有一定缺陷，且使用范圍受限，但其既不需要繪圖人員掌握專業(yè)軟件的使用技能，也不需要使用生僻的功能，而且對硬件和軟件也幾乎沒有任何限制，所以適合推薦給廣大的管道施工技術(shù)人員使用。