地下管線剖面圖的生成與應(yīng)用

孟洋，陳法勇

(1.山東正元地球物理信息技術(shù)有限公司，山東濟南 250101;2.南京金邁監(jiān)理工程有限公司，江蘇南京 210000)

1 引言

隨著城市數(shù)字化、智能化的發(fā)展和“地下空間開發(fā)利用管理辦法”的出臺，地下管線探測作為地理信息工作的一部分，也越來越受到相關(guān)部門的重視。地下管線的建設(shè)也要嚴格遵循設(shè)計規(guī)劃的要求，以滿足城市發(fā)展建設(shè)新形勢的需要。

2 地下管線剖面圖的重要應(yīng)用

現(xiàn)代城市建設(shè)過程中，有很多工程項目的施工，都必須先搞清楚地下管線的現(xiàn)狀。比如人行天橋的建設(shè)，地下管線與人行天橋的位置關(guān)系如圖1所示，橋樁施工的時候，要進行選址鉆探、開挖施工。

圖1 地下管線與人行天橋的位置關(guān)系

再比如地下車行通道建設(shè)，地下管線與地下車行通道的位置關(guān)系如圖2所示，施工之前要通過路面鉆孔進行巖土工程勘察，為通道的規(guī)劃設(shè)計提供重要數(shù)據(jù)參考。

圖2 地下管線與地下車行通道的位置關(guān)系

由于現(xiàn)代城市管網(wǎng)縱橫交織，在新建管線敷設(shè)之前要進行選址，否則既影響已存在管線的安全運行也會影響地下空間的合理規(guī)劃、利用。各種工程施工都存在著破壞地下管線的風(fēng)險，由于暴力施工而造成重大經(jīng)濟損失的事故案例不在少數(shù)，用生命代價換來的慘痛教訓(xùn)，時刻提醒我們要嚴把綜合地下管線普查的質(zhì)量關(guān)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，為準確的規(guī)劃設(shè)計提供數(shù)據(jù)保障。要規(guī)避施工中的風(fēng)險，首先要調(diào)閱地下管線普查資料，搞清施工區(qū)域內(nèi)地下管線的敷設(shè)現(xiàn)狀，通過專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件，設(shè)計出合理的敷設(shè)空間。單一的市政管線設(shè)計項目，施工圖的設(shè)計要求愈發(fā)細化，既要依據(jù)綜合管線的橫剖面圖進行詳細的平面設(shè)計，地下管線橫剖面圖如圖3所示，還需要有管線縱剖面的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，地下管線縱剖面圖如圖4所示，來直觀反映橫穿施工區(qū)域的地下管線的現(xiàn)狀。

如何把地下管線直觀地呈現(xiàn)在工程線路設(shè)計人員面前，為其提供輔助分析，也是很重要的一個環(huán)節(jié)。通過繪制施工區(qū)域內(nèi)的地下管線剖面圖，能夠直觀地反映地下管線敷設(shè)現(xiàn)狀的埋深、斷面規(guī)格、管線高程、地面高程、管線間距等信息。

圖3 地下管線橫剖面圖

圖4 地下管線縱剖面圖

3 軟件設(shè)計

筆者研制的地下管線剖面圖生成軟件，是通過數(shù)據(jù)文件(內(nèi)容包括標識號、點間距、地面高程、管底高程、管線斷面)自動生成施工區(qū)域內(nèi)與設(shè)計線路相交的地下管線的斷面圖，該圖形反映了施工線路下面凹凸不平的管線與地面形成的橫剖面。該軟件是在Auto-CAD的運行環(huán)境下，利用VBA語言進行開發(fā)的，具有以下主要優(yōu)點:

3.1 運行平臺簡單

AutoCAD是非常流行的計算機設(shè)計輔助軟件，廣泛應(yīng)用于各類設(shè)計單位，操作簡單，適合于各類設(shè)計人員。AutoCAD外部接口也比較多，適合多種語言進行二次開發(fā)，如.net、lisp等。在遇到特殊問題時，方便更多的使用人員進行自主修改程序，以滿足特殊的任務(wù)需求。

3.2 支持的數(shù)據(jù)文件靈活

(1)文件類型靈活，可以是文本文件、Excel文件，也可以是dat文件;

(2)文件數(shù)據(jù)的靈活，可以是整條線路的數(shù)據(jù)，也可以是分段線路的數(shù)據(jù)。程序自動判斷分段線路數(shù)據(jù)的起點，與其他分段線路數(shù)據(jù)生成的縱剖面形成無縫連接。

3.3 功能設(shè)計靈活

程序用戶可以自主添加管線種類、更改管線的顏色、管線斷面規(guī)格的表示符號。通過添加一個外部文件(設(shè)置.ini)，在文件中增加管線種類、管線顏色代碼以及管線斷面的表示符號。設(shè)置文件如圖5所示。

圖5 設(shè)置文件

通過for循環(huán)語句讀取設(shè)置文件的程序代碼如下:

4 軟件流程分析

4.1 軟件開發(fā)流程圖

剖面圖開發(fā)流程如圖6所示。

圖6 剖面圖開發(fā)流程圖

4.2 符號設(shè)計

首先，設(shè)計好軟件使用的管線縱橫剖面的表示符號。該符號就是AutoCAD的圖塊，制作圖塊符號時，要注意以下兩點:

(1)符號里的所有對象放在0層，否則，會出現(xiàn)一些清理不掉的無用圖層。

(2)如果想要任意改變圖形中塊的顏色，圖塊中的對象顏色要定義為ByBlock。

4.3 宏自動加載設(shè)計

當AutoCAD啟動時，VBA宏自動加載，例如:

在AutoCAD的菜單文件(.mns)中添加宏名稱和對應(yīng)的過程函數(shù)名稱就可以調(diào)用生成斷面圖的功能。

4.4 界面設(shè)計

該軟件的界面設(shè)計比較直觀，操作簡單。軟件界面如圖7所示。

圖7 軟件界面

5 剖面圖生成軟件的編制

縱剖面的生成是以X軸表示兩個外業(yè)采集點的距離，Y軸表示地面高程，均以米為單位。具體操作步驟如下:

(1)通過一個循環(huán)過程將采集的數(shù)據(jù)讀取到一個動態(tài)五維數(shù)組srr(0 To n－1，0 To 4)中，數(shù)組中的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括標識號、點間距、地面高程、管底高程、管線斷面規(guī)格。

(2)畫縱剖面圖圖頭。通過查詢動態(tài)數(shù)組中地面高程的最大值和最小值，動態(tài)的判斷出縱剖面圖圖頭Y軸的刻度范圍;縱剖面圖X軸的起點位置，以數(shù)組中第一行的點間距為起點，這樣可以保證連續(xù)的兩段數(shù)據(jù)生成的縱剖面圖可以實現(xiàn)無縫銜接。

(3)繪制縱剖面圖并標注。逐行讀取數(shù)組中數(shù)據(jù)，點間距作為X軸移動的幅度，管底高程作為Y軸的高度，繪制線段;依據(jù)管線斷面的表示方法，溝道或管塊(包括塊狀的管埋)用“□”表示，單根圓管或直埋用“○”表示;依據(jù)標識號確定管線種類和表示顏色，并建立相應(yīng)圖層，把該線段和管線斷面符號放到對應(yīng)的管線種類圖層;把數(shù)組中的數(shù)據(jù)內(nèi)容標注到相應(yīng)的位置。

(4)繪制地面線。地面線是以地面高程為Y軸的線段，首尾相連而成的。地面高程與管底高程的差值反映了管線的埋深即管線與地面之間的間隔。

橫剖面是以X軸表示選取橫剖面的起終點，Y軸表示地面高程，生成步驟與上述步驟類似。

6 應(yīng)用實例效果

該軟件已經(jīng)成功應(yīng)用于武漢市城市建設(shè)的部分市政工程中，其中任務(wù)號2011管038的工程，是解放大道上一段設(shè)計電力溝道的重要市政工程，工程路段長度為 5.3 km，地下管網(wǎng)比較復(fù)雜。我們利用剖面圖，把縱橫交織的各類管線，比較直觀地反映出來，提供給工程設(shè)計人員，得到了甲方的贊譽。剖面圖能夠直觀地反映施工區(qū)域下面的管線種類、各類管線的斷面規(guī)格、各類管線的埋深情況以及管線之間的間距，能夠為設(shè)計人員提供比較直觀的輔助參考。

7 結(jié)論

地下管線工作的最終目的就是更好地掌握地下管線的現(xiàn)狀，地下管線剖面圖能夠幫助我們實現(xiàn)這一目的。地下管線剖面分析往往都是以GIS系統(tǒng)為主，然而，GIS系統(tǒng)的專業(yè)性、復(fù)雜性也是不利的一方面。筆者從廣泛應(yīng)用AutoCAD的角度，介紹了認識地下管線空間關(guān)系的一種方法。該軟件雖然在生產(chǎn)中取得了的較好的應(yīng)用效果，但是也還有不足之處，期待更多的專業(yè)人員繼續(xù)研究探索，進一步深入挖掘地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)。

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