公路橫斷面圖繪制相關(guān)方法.doc

本文詳細(xì)闡述了在不需要專業(yè)編程知識的情況下，利用AutoCAD和Excel精確自動地繪制道路橫斷面圖的一種新方法。該方法不僅簡單靈活，而且能提高工作效率以及保證工作質(zhì)量。 1 引言傳統(tǒng)橫斷面測量方法有水準(zhǔn)儀皮尺法、橫斷面儀法和經(jīng)緯儀視距法等，簡而言之就是根據(jù)地形的變化對與道路軸線方向相垂直的斷面進(jìn)行測量，其中直線段所測斷面方向與道路中線方向垂直，而曲線路段與測點的切線方向垂直。在對橫斷面測量以后，為計算道路工程土方量，我們緊接著就要繪制道路橫斷面圖。在實際工作中，橫斷面圖的繪制通常是采用手工在米格紙上按照一定比例用卡規(guī)和復(fù)式比例尺按照橫向是距離、縱向是高程刺點，用小鋼筆連接刺點繪制閉合圖形。然后把每一個斷面的橫斷面圖分成若干個梯形用復(fù)式比例尺和卡規(guī)量出每一個梯形的上底、下底和高，計算出每一個梯形的面積，然后把所有的梯形面積相加才得到一個斷面面積。通常道路橫斷面施測要求每20m測一個斷面。在地形變化較大的位置要加測橫斷面，這樣每1km道路至少要繪制50多個橫斷面圖?？梢娙绻脗鹘y(tǒng)的方法繪制一條50km的道路斷面圖工作量是非常巨大的，而且由于是手工繪制，修改起來很麻煩，在實際工作中返工的情況是經(jīng)常發(fā)生的。由此可見快速高效地繪制出道路橫斷面圖是非常重要的。筆者根據(jù)實際情況發(fā)現(xiàn)如果能對Auto CAD系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，運用AutoLISP語言和Visual LISP開發(fā)環(huán)境進(jìn)行編程，創(chuàng)建Auto CAD的新命令或重新定義原有的標(biāo)準(zhǔn)命令，提供系統(tǒng)自動執(zhí)行重復(fù)性的計算與繪圖任務(wù)，此類問題就迎刃而解了，但這要求道路施工人員具備專業(yè)性很強的編程知識。在繪制了大量的橫斷面圖后，筆者總結(jié)出一個非常便捷的方法，這種方法不需要道路工程人員具備很強的編程知識，只要具備常規(guī)的Excel和Auto CAD知識，就可以自動、精確和快速繪制道路橫斷面圖，并且此方法可以推廣至重復(fù)性較強的繪圖工作。下面以一個實例進(jìn)行詳細(xì)說明。2 對橫斷面數(shù)據(jù)的處理2.1確定邊樁位置和高程傾斜地面高等級道路施工測量中的邊樁定位一般用逐漸趨近法。該方法無論采用經(jīng)緯儀或全站儀都不能直接給出邊樁位置，只能通過重復(fù)多次測量和計算，才能確定邊樁的位置，這種方法的野外工作量較大。本文給出了由橫斷面測量數(shù)據(jù)直接計算中樁到邊樁的水平距離和邊樁高程的方法，利用這種新方法可一次性標(biāo)定邊樁位置(如圖1所示)。圖1確定邊樁位置和高程示意圖建立如圖1所示坐標(biāo)系，確定邊樁也就是確定圖中D的位置和高程，假設(shè)B、C點坐標(biāo)分別為(X1，Y1)、C(X2，Y2)、邊樁D坐標(biāo)為(X，Y)，因為B、A是所測原地面的兩點，所以BA的坡度1/M1是可以通過B、A坐標(biāo)反算得出，CD的坡度1/M2是由設(shè)計圖紙給定的填方或者挖方的坡度確定。那么就有公式： 解此方程組得到：Y=(x-x1)m1+y1式中：x是指邊坡點高程;y是指邊坡點到中樁距離。我們在EXCEL中可以通過以上計算公式求出x，y。2.2在EXCEL中處理測量數(shù)據(jù)橫斷圖上的每一點都是由橫坐標(biāo)為距離、縱坐標(biāo)為高程來表示，在Auto CAD中稱為笛卡爾坐標(biāo)系，即：所有的測點都可以用“x，y”表示，為此必須把橫斷面上測量點處理為“x，y”的形式，Auto CAD才能識別。例如：道路中心線右側(cè)16.8m位置的高程為690.513m，可以表示為“16.8，690.513”;在道路中心線左側(cè)15.3m位置的高程為691.560m，可以表示為“-15.3，691.560”。為了作圖方便我們規(guī)定道路左側(cè)的距離為負(fù)，道路右側(cè)的距離為正。這種數(shù)據(jù)處理的方式在EXCEL中是很容易實現(xiàn)。比如：烏魯木齊市迎賓東路新建工程(第二標(biāo)段)部分原地面數(shù)據(jù)填寫如圖2所示。圖2原始地面數(shù)據(jù)在EXCEL中處理測量數(shù)據(jù)是利用函數(shù)“&”對數(shù)據(jù)進(jìn)行連接處理，對所有的測量點都處理成：距中樁距離&“，”&高程，例如在圖2中，樁號為K2+160左12m位置高程為691.420，可以在EXCEL工作表中一個相對應(yīng)的單元格的公式欄中輸入=“-12”&“，”&M307，結(jié)果單元格顯示“-12，691.420”。在EXCEL中一般按照下列原則處理橫斷面測量數(shù)據(jù)：1)每一個數(shù)據(jù)都要處理成(距離，高程)的形式且占用一個單元格。2)每一個橫斷面數(shù)據(jù)(包括原地面測量數(shù)據(jù)和路床數(shù)據(jù))只占用一行。3)每一行中的橫斷面數(shù)據(jù)自左向右順序依次是：原地面數(shù)據(jù)一路床數(shù)據(jù)，其中原地面數(shù)據(jù)的順序是距離中樁最左邊的數(shù)據(jù)依次到距離中樁最右邊的數(shù)據(jù)，路床數(shù)據(jù)是距離中樁最右邊數(shù)據(jù)依次到距離中樁最左邊的數(shù)據(jù)。4)每一行結(jié)尾幾個單元格分別輸入Auto CAD命令C、ucs、0,4、L。最后在EXCEL中拖動填充柄或左鍵雙擊K2+160每一個單元格填充柄，EXCEL就會進(jìn)行自動填充K2+180-K2+240 中的所有數(shù)據(jù)。3 使用功能3.1道路橫斷圖自動繪制因為Auto CAD默認(rèn)EXCEL從左面單元格移至右面單元格是一個鍵入回車鍵(Enter)，這是Auto CAD能自動繪制橫斷面圖形的一個關(guān)鍵。對于道路橫斷圖自動繪制，我們首先啟動Auto CAD并打開一張新圖，在命令行中輸入“l(fā)ine”劃線命令，Auto CAD在命令行中會提示“ _line指定第一點：”，然后打開EXCEL表格并復(fù)制整理完畢的所有測量數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到Auto CAD軟件中，在命令行中“_line指定第一點：”后右鍵單擊進(jìn)行粘貼(或者Ctrl+V)，AutoCAD會自動繪制橫斷面圖。一般繪制200-500個橫斷面圖僅僅需要1-3s時間就可以自動完成，非常方便快捷。下面我們來通過繪制K2+160斷面圖實例來具體說明Auto CAD如何自動繪圖的全過程：在Auto CAD鍵入line執(zhí)行畫直線命令; 在AutoCAD命令行中使用Ctrl+V粘貼所有復(fù)制的EXCEL數(shù)據(jù); Auto CAD在畫直線命令下會從EXCEL粘貼內(nèi)容中得到-12，691.42的具體位置，Auto CAD就會在-12，691.42位置上展上第一在Auto CAD鍵入“l(fā)ine”執(zhí)行畫直線命令;在AutoCAD命令行中使用“Ctrl+V”粘貼所有復(fù)制的EXCEL數(shù)據(jù);Auto CAD在畫直線命令下會從EXCEL粘貼內(nèi)容中得到“-12，691.42”的具體位置，Auto CAD就會在“-12，691.42”位置上展上第一點，同時Auto CAD又會自動得到一個回車命令(因為在EXCEL中從“-12，691.42”單元格向右移至“0，691.65”單元格)，Auto CAD又要執(zhí)行“指定下一點”命令，那么會從粘貼內(nèi)容中得到“0，691.65”數(shù)據(jù)，Auto CAD就會在“0，691.65”位置上繪制直線的第二點，Auto CAD又會自動要求輸入下一點。在這個過程中將自動實現(xiàn)Auto CAD要求畫線的點位數(shù)據(jù)和EXCEL所提供測量數(shù)據(jù)相對應(yīng);自動繪制完畢后Auto CAD會得到下一個“C”命令即閉合，就完成一個橫斷面圖的自動繪制;同時Auto CAD在命令行又會自動得到“UCS”命令即要求建立個新的坐標(biāo)系，粘貼的內(nèi)容是“0，4”，即新坐標(biāo)原點移動至(0，4)位置，之所以在EXCEL中鍵入“UCS”命令是為了在圖上錯開每一個橫斷面圖的位置，如果沒有這個命令，所有斷面的橫斷圖就會重疊在一起，我們可以根據(jù)最大填挖高度確定斷面圖之間的間隔，如果最大填挖高度是6m，那么在EXCEL中的“0，4”就要用“0，9”比較適合;Auto CAD會在命令行中又得到一個“L”命令，AutoCAD將重復(fù)執(zhí)行2-5步驟，畫線點位數(shù)據(jù)是EXCEL提供的相應(yīng)K2+180斷面數(shù)據(jù);Auto CAD又會自動繪制K2+180斷面圖，并依次循環(huán)完成所有橫斷面的繪制;按照所選擇打印圖紙繪制圖框，把繪制好的每一個橫斷面圖復(fù)制到圖框中，并標(biāo)注樁號。3.2計算填挖方面積在Auto CAD中選擇所有繪制好的橫斷面圖單擊建立的面域，對于全填或者是全挖的斷面其斷面橫斷面圖是一個閉合非相交的圖形，可以在命令行中執(zhí)行“area”(或者左鍵單擊)，根據(jù)提示選擇“area”中的“對象O”選項，然后選擇一個橫斷面在命令行中會顯示該橫斷面的面積和周長。不能建立面域的斷面是一種半填半挖的斷面，對于這種情況，首先要分析每一個閉合圖形是填方還是挖方，通過手工“捕捉”每一個閉合區(qū)域的角點(即測量點)，分別求出面積，最后相加求出該段面的填方面積和挖方面積。3.3打印出圖常規(guī)繪制橫斷圖比例尺是1：200或者1：100，開始繪圖之前，需要決定一個單位代表多大距離，然后使用該慣例創(chuàng)建圖形。對于橫斷面圖形我們一般采用以m作為圖形單位，根據(jù)圖紙大小和比例尺，調(diào)整打印機選項中的“調(diào)整打印比例”項中圖形單位的大小。4 結(jié)束語以上實例是筆者利用測量人員最常用的數(shù)據(jù)處理軟件EXCEL和繪圖軟件Auto CAD發(fā)現(xiàn)的一種繪制道路橫斷面圖的新方法。這個方法不需要測量人員對軟件進(jìn)行二次開發(fā)，僅利用EXCEL和Auto CAD各自的優(yōu)勢對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。這個方法也有很大的借鑒性和擴展性，即可以利用道路數(shù)據(jù)、管溝數(shù)據(jù)、房屋數(shù)據(jù)等自動繪制道路縱斷面圖、繪制管溝橫斷面圖和成批繪制地籍圖等等。當(dāng)然在重復(fù)性越高的繪圖工作中此方法的快捷性和準(zhǔn)確性會體現(xiàn)得更加明顯。1.生成里程文件：工程應(yīng)用菜單生成里程文件由縱斷面線生成功能：由道路中樁線即縱斷面線生成里程文件。操作過程：（1）在圖上畫出的道路縱斷面線（必須是復(fù)合線）；（2）點取由縱斷面線生成命令下的新建；（3）提示：選擇縱斷面線，請選擇（1）中畫好的縱斷面線；（4）出現(xiàn)由縱斷面生成里程文件窗口，中樁點獲取方式可選擇1結(jié)點，2等分，3等分且處理結(jié)點。輸入橫斷面間距:xx(米)，請給出相鄰橫斷面的間距；輸入橫斷左邊長度:xx(米) 請給出橫斷面線左側(cè)的長度；輸入橫斷右邊長度:xx(米) 請給出橫斷面線右側(cè)的長度；單擊確定按鈕后，圖面上可見在（1）中畫出的道路縱斷面線上生成多條相應(yīng)的橫斷面線。（5）點取由縱斷面線生成命令下的生成；提示：選擇縱斷面線，請選擇在（1）中畫好的縱斷面線；（6）出現(xiàn)生成里程文件窗口，請瀏覽定位須打開的高程點數(shù)據(jù)文件名（即原始地形圖的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件），和指定需要保存的生成的里程文件名和里程文件對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件名；并指定斷面線插值間距（是橫斷面線上的采樣間距，而非縱斷面線上的中樁間距），以及橫斷面的起始里程。通過以上6個步驟，就可生成道路各個中線樁處的多個橫斷面的里程文件。2.編輯好道路橫斷面設(shè)計文件。 在斷面法土方計算中的道路斷面和場地斷面命令中，彈出的窗口都需要定位里程文件和橫斷面設(shè)計文件，只有里程文件而沒有橫斷面設(shè)計文件，是不能生成原始地形與設(shè)計平面閉合的斷面圖的。DEMO文件夾下的就有一個橫斷面設(shè)計文件ZHD.TXT,格式如下：1,H=89,I=1:1,W=10,A=0.02,WG=1.5,HG=0.52,H=89,I=1:1,W=10,A=0.02,WG=1.5,HG=0.53,H=89,I=1:1,W=10,A=0.02,WG=1.5,HG=0.54,H=89,I=1:1,W=10,A=0.02,WG=1.5,HG=0.55,H=89,I=1:1,W=10,A=0.02,WG=1.5,HG=0.56,H=89,I=1:1,W=10,A=0.02,WG=1.5,HG=0.57,H=89,I=1:1,W=10,A=0.02,WG=1.5,HG=0.58,H=89,I=1:1,W=10,A=0.02,WG=1.5,HG=0.59,H=89,I=1:1,W=10,A=0.02,WG=1.5,HG=0.5END 其中，第一列序號為橫斷面序號，H為中樁設(shè)計高，I為坡度，W為路寬，A為橫坡率，WG為溝上寬，HG為溝高；以上文件定義了9個橫斷面的中線樁設(shè)計高，坡比和寬度等參數(shù)，只有編輯好橫斷面設(shè)計文件才能生成你需要的各個橫斷面的斷面圖。3.生成道路縱斷面和多個橫斷面圖：（1）工程應(yīng)用菜單斷面法土方計算道路斷面，在彈出的“斷面設(shè)計參數(shù)”對話框中，指定步驟1中生成的里程文件，和步驟2中