線性建筑物的樁號(hào)自動(dòng)生成方法及其應(yīng)用

王 葉

(上海諾山工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司，上海 200333)

1 概述

隨著對(duì)城市水環(huán)境和生態(tài)文明的重視，人們對(duì)于城鎮(zhèn)河道環(huán)境改善日益關(guān)注[1]，城市河道整治等生態(tài)水利工程[2-3]在不斷增多。這類線性工程往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里甚至數(shù)十公里[4]，在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)時(shí)，平面布置圖上線性建筑物的定位尺寸通常采用標(biāo)注樁號(hào)的方式，手工標(biāo)注樁號(hào)時(shí)需要人工計(jì)算距離并在指定位置處繪制樁號(hào)，計(jì)算繪制過(guò)程繁瑣、枯燥、機(jī)械、重復(fù)、技術(shù)含量低且容易出錯(cuò)[5-6]，但卻是必不可少的設(shè)計(jì)過(guò)程。如何快速實(shí)現(xiàn)樁號(hào)標(biāo)注的自動(dòng)化、智能化，將設(shè)計(jì)工程師從簡(jiǎn)單、重復(fù)、機(jī)械的樁號(hào)標(biāo)注等低級(jí)勞動(dòng)中解脫出來(lái)是亟需解決的問(wèn)題，即如何實(shí)現(xiàn)參數(shù)化[7]、智能化設(shè)計(jì)[8]，加快水利工程信息化發(fā)展[9-11]是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。筆者在從事河道、管道及道路等線性工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，從水利信息化的角度出發(fā)，深入研究了線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)于常見(jiàn)的樁號(hào)標(biāo)注方式進(jìn)行了系統(tǒng)地分析、歸納、整理與總結(jié)，按照相關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行個(gè)性化定制，采用AutoCAD VBA語(yǔ)言編寫(xiě)了一套應(yīng)用于線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注的輔助設(shè)計(jì)工具，可大幅度提高線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注的效率和準(zhǔn)確性。編制的線性建筑物樁號(hào)自動(dòng)標(biāo)注程序在上海某河道整治工程中取得了實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)用結(jié)果表明了樁號(hào)自動(dòng)生成工具的可靠性與實(shí)用性。

2 CAD VBA二次開(kāi)發(fā)技術(shù)簡(jiǎn)介[12]

AutoCAD制圖工具已經(jīng)成為水利工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的繪圖軟件之一，其簡(jiǎn)單、易操作的使用方式深得用戶信賴，由于其作為通用二維制圖軟件的局限性，在水工專業(yè)制圖方面，程序提供的專業(yè)集成功能較少，繪制專業(yè)圖紙時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。但AutoCAD提供了豐富的二次開(kāi)發(fā)接口供用戶拓展程序功能，其中最簡(jiǎn)單也最適合工程師使用的工具非VBA莫屬，AutoCAD VBA通過(guò)ActiveX技術(shù)封裝了大量底層繪圖方式，用戶可以方便地調(diào)用不同對(duì)象的方法與屬性，進(jìn)行個(gè)性化定制，以進(jìn)一步豐富和拓展相關(guān)專業(yè)功能。AutoCAD VBA編程語(yǔ)言具有面向?qū)ο缶幊痰奶匦?，界面定制?jiǎn)單，開(kāi)發(fā)使用方便，編制的程序運(yùn)行速度快，可按公司制圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，效率較高[13-15]。本文即是采用AutoCAD VBA開(kāi)發(fā)技術(shù)編寫(xiě)了河道等線性建筑物的樁號(hào)標(biāo)注工具，實(shí)現(xiàn)了樁號(hào)的自動(dòng)化生成功能。

3 線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注工具開(kāi)發(fā)

3.1 主要功能介紹

線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注類型基本上可以歸納為頂點(diǎn)樁號(hào)、等距樁號(hào)及插入樁號(hào)三種類型。本文詳細(xì)分析了這三種類型的樁號(hào)標(biāo)注方式，將其實(shí)現(xiàn)過(guò)程歸納總結(jié)為一款線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注工具，工具使用界面如圖1所示。以下對(duì)該工具的三種樁號(hào)標(biāo)注功能進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

圖1 線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注工具使用界面

(1)頂點(diǎn)樁號(hào)

頂點(diǎn)樁號(hào)是指在線性建筑物軸線如河道中心線的各控制點(diǎn)處標(biāo)注樁號(hào)。頂點(diǎn)是指軸線的控制點(diǎn)如軸線起止點(diǎn)、中間轉(zhuǎn)折點(diǎn)等，標(biāo)注頂點(diǎn)樁號(hào)時(shí)，程序?qū)?huì)自動(dòng)計(jì)算軸線的每個(gè)控制點(diǎn)距離軸線起始點(diǎn)的距離，推演得出各控制點(diǎn)處的樁號(hào)數(shù)值，并將其作為里程樁號(hào)值標(biāo)注在每個(gè)控制點(diǎn)處。

(2)等距樁號(hào)

等距樁號(hào)是指沿著線性建筑物軸線方向每隔一定距離標(biāo)注一個(gè)樁號(hào)。每隔多少米標(biāo)注一個(gè)樁號(hào)是線性建筑物設(shè)計(jì)時(shí)最常使用的樁號(hào)標(biāo)注方式之一，其標(biāo)注方式通常是在軸線起、止點(diǎn)處各標(biāo)注一個(gè)樁號(hào)，中間部分則每隔固定長(zhǎng)度標(biāo)注一個(gè)樁號(hào)。

(3)插入樁號(hào)

插入樁號(hào)是指線性建筑物沿軸線方向已標(biāo)注過(guò)樁號(hào)，后又發(fā)現(xiàn)某地方需要補(bǔ)充標(biāo)注一個(gè)樁號(hào)，此時(shí)則在需要補(bǔ)充標(biāo)注樁號(hào)的位置處插入一個(gè)樁號(hào)，插入的樁號(hào)與原標(biāo)注樁號(hào)樣式一致，插入樁號(hào)也是線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注時(shí)經(jīng)常使用的功能之一。

以上三種線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注方式均含有字高、超始值、前綴及小位數(shù)4個(gè)控制參數(shù)，標(biāo)注樁號(hào)時(shí)需要由用戶輸入。字高是指樁號(hào)數(shù)值的文字高度，字高與繪圖比例有關(guān)；起始值是指起始點(diǎn)處的里程樁號(hào)，其余各點(diǎn)的樁號(hào)數(shù)值大小是根據(jù)起始樁號(hào)值大小與各點(diǎn)距離起始點(diǎn)距離進(jìn)行推算得到，因樁號(hào)通常是以m為單位進(jìn)行標(biāo)注的，超始值大小也應(yīng)以m為單位；前綴是指樁號(hào)數(shù)值前面添加的文字性內(nèi)容，常用于區(qū)分樁號(hào)類型；小數(shù)位是指樁號(hào)數(shù)值計(jì)算的控制精度。使用上述樁號(hào)標(biāo)注命令時(shí)，需要先選中線性建筑物軸線，指定起始點(diǎn)位置，確定后，程序?qū)⒆詣?dòng)完成相應(yīng)類型的樁號(hào)標(biāo)注過(guò)程。三種樁號(hào)標(biāo)注方式可以分別獨(dú)立使用，也可以相互配合使用以適應(yīng)更加復(fù)雜的樁號(hào)標(biāo)注需要。

3.2 基本原理

三種類型的樁號(hào)標(biāo)注實(shí)現(xiàn)原理基本類似，均是通過(guò)后臺(tái)計(jì)算樁號(hào)標(biāo)注點(diǎn)距離起始點(diǎn)的長(zhǎng)度，調(diào)用AutoCAD繪圖工具繪制相應(yīng)位置處的樁號(hào)予以實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)步驟可以歸納如下：

步驟1：選擇線性建筑物軸線，確定樁號(hào)標(biāo)注對(duì)象；

步驟2：按不同樁號(hào)標(biāo)注方式在線性建筑物軸線上確定樁號(hào)標(biāo)注位置點(diǎn)；

步驟3：計(jì)算起始點(diǎn)至樁號(hào)標(biāo)注位置點(diǎn)沿軸線方向的距離，并推算出當(dāng)前樁號(hào)數(shù)值；

步驟4：將當(dāng)前樁號(hào)數(shù)值按照樁號(hào)標(biāo)注要求進(jìn)行格式化處理，加工成里程樁號(hào)形式；

步驟5：在樁號(hào)標(biāo)注位置點(diǎn)處繪制相應(yīng)樁號(hào)內(nèi)容；

步聚6：重復(fù)以上步驟2～5，直至完成整個(gè)線性建筑物的樁號(hào)標(biāo)注過(guò)程。

基于上述步驟，采用VBA語(yǔ)言在AutoCAD平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了頂點(diǎn)樁號(hào)、等距樁號(hào)及插入樁號(hào)三種類型的樁號(hào)自動(dòng)標(biāo)注工具，其實(shí)現(xiàn)流程圖如圖2所示。

圖2 線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注工具流程圖

3.3 程序標(biāo)注優(yōu)勢(shì)

程序標(biāo)注的優(yōu)勢(shì)在于準(zhǔn)確可靠、速度快，標(biāo)注樣式統(tǒng)一。只要選擇了相應(yīng)的樁號(hào)標(biāo)注方式后，標(biāo)注工具會(huì)自動(dòng)沿著線性建筑物軸線方向搜索樁號(hào)標(biāo)注點(diǎn)并標(biāo)注相應(yīng)樁號(hào)，標(biāo)注過(guò)程十分簡(jiǎn)單方便，克服了手工標(biāo)注樁號(hào)時(shí)操作繁瑣、計(jì)算困難、容易出錯(cuò)的缺點(diǎn)。樁號(hào)標(biāo)注自動(dòng)化工具將設(shè)計(jì)者從繁雜瑣碎的樁號(hào)標(biāo)注工作中解脫出來(lái)，大幅降低了設(shè)計(jì)人員樁號(hào)標(biāo)注的工作量，讓設(shè)計(jì)人員能夠更加專注于設(shè)計(jì)過(guò)程本身，具有明顯的效率優(yōu)勢(shì)，在線性建筑物相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)優(yōu)勢(shì)更加明顯。

圖3 某河道等距樁號(hào)標(biāo)注結(jié)果

另外本程序按照水工專業(yè)制圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行個(gè)性化定制開(kāi)發(fā)，使用時(shí)無(wú)需考慮圖層和字體樣式設(shè)置問(wèn)題，標(biāo)注程序會(huì)自動(dòng)將相應(yīng)內(nèi)容放置在相應(yīng)圖層上，方便快捷，簡(jiǎn)單易用。而且，對(duì)于不同專業(yè)，不同的制圖標(biāo)準(zhǔn)也可在程序中進(jìn)行定制設(shè)計(jì)或修改，以滿足不同制圖方式的要求，使用方式較為靈活。

4 工程實(shí)例應(yīng)用

將本文的樁號(hào)自動(dòng)生成方法應(yīng)用于上海某河道整治工程中，該河道長(zhǎng)約800m，整治內(nèi)容主要包括疏浚清淤、護(hù)岸及生態(tài)化改造等。設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)劃每50m布置一個(gè)樁號(hào)，手工繪制樁號(hào)時(shí)相當(dāng)麻煩費(fèi)力，采用本文的自動(dòng)標(biāo)注方法進(jìn)行樁號(hào)標(biāo)注，啟動(dòng)樁號(hào)標(biāo)注程序，使用等距樁號(hào)命令，設(shè)置字高等相關(guān)標(biāo)注參數(shù)，選擇河道中心線，確定后程序沿河道中心線自動(dòng)放置相應(yīng)樁號(hào)，整個(gè)標(biāo)注過(guò)程簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確。樁號(hào)標(biāo)注結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出，沿河道中心線每50m標(biāo)注一個(gè)樁號(hào)，樁號(hào)標(biāo)注樣式統(tǒng)一，大小一致，美觀大方，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，各樁號(hào)數(shù)值與各點(diǎn)實(shí)際距離起始點(diǎn)長(zhǎng)度大小一致，樁號(hào)標(biāo)注結(jié)果準(zhǔn)確可靠。如若某處漏標(biāo)樁號(hào)或想在某些關(guān)鍵位置添加樁號(hào)，可以使用插入樁號(hào)命令在相應(yīng)位置處直接添加一個(gè)樁號(hào)。整個(gè)樁號(hào)標(biāo)注過(guò)程耗時(shí)不過(guò)數(shù)秒，扣除用戶輸入數(shù)據(jù)時(shí)間，程序運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)可以忽略不計(jì)，而手工標(biāo)注過(guò)程則需要數(shù)十分鐘，樁號(hào)自動(dòng)化生成工具顯著提高了線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注的準(zhǔn)確度和標(biāo)注效率，大幅降低了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。工程實(shí)際應(yīng)用論證了該樁號(hào)標(biāo)注工具的可靠性、準(zhǔn)確性與便捷性。

5 結(jié)論

(1)本文系統(tǒng)地分析了線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注的三種方式，對(duì)于程序化實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了功能分析與功能總結(jié)，按照水利水電專業(yè)制圖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行個(gè)性化定制，編寫(xiě)了線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注輔助設(shè)計(jì)工具，實(shí)現(xiàn)了多種樁號(hào)標(biāo)注的自動(dòng)化生成功能，顯著提高了標(biāo)注線性建筑物樁號(hào)的效率和準(zhǔn)確性。

(2)將本文的樁號(hào)自動(dòng)標(biāo)注方法應(yīng)用于上海某河道整治過(guò)程中，沿河道中心線自動(dòng)生成符合要求的樁號(hào)數(shù)據(jù)，樁號(hào)標(biāo)注過(guò)程準(zhǔn)確可靠、方便快捷，應(yīng)用結(jié)果表明，編制的線性建筑物樁號(hào)標(biāo)注工具具有良好的適用性和實(shí)用性，能夠大幅降低河道等線性工程平面圖樁號(hào)標(biāo)注的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(3)本文僅對(duì)河道類等線性建筑物標(biāo)注樁號(hào)的自動(dòng)化方法進(jìn)行了初步研究，對(duì)于參數(shù)化、模塊化設(shè)計(jì)等水利信息化深層次的研究還有待于進(jìn)一步深入。