快速繪制道路橫斷面圖的一種新方法

1、快速繪制道路橫斷面圖的一種新方法1 引言    傳統(tǒng)橫斷面測(cè)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(jiǎn)而言之就是根據(jù)地形的變化對(duì)與道路軸線方向相垂直的斷面進(jìn)行測(cè)量，其中直線段所測(cè)斷面方向與道路中線方向垂直，而曲線路段與測(cè)點(diǎn)的切線方向垂直。在對(duì)橫斷面測(cè)量以后，為計(jì)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(shí)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(diǎn)，用小鋼筆連接刺點(diǎn)繪制閉合圖形。然后把每一個(gè)斷面的橫斷面圖分成若干個(gè)梯形用復(fù)式比例尺和卡規(guī)量出每一個(gè)梯形的上底、下底和高，計(jì)算出每一個(gè)梯

2、形的面積，然后把所有的梯形面積相加才得到一個(gè)斷面面積。    通常道路橫斷面施測(cè)要求每20m測(cè)一個(gè)斷面。在地形變化較大的位置要加測(cè)橫斷面，這樣每1km道路至少要繪制50多個(gè)橫斷面圖。可見如果用傳統(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(lái)很麻煩，在實(shí)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(shí)際情況發(fā)現(xiàn)如果能對(duì)Auto CAD系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，運(yùn)用AutoLISP語(yǔ)言和Visual LISP開發(fā)環(huán)境進(jìn)行編程，創(chuàng)建Auto CAD的

3、新命令或重新定義原有的標(biāo)準(zhǔn)命令，提供系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行重復(fù)性的計(jì)算與繪圖任務(wù)，此類問(wèn)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(qiáng)的編程知識(shí)。在繪制了大量的橫斷面圖后，筆者總結(jié)出一個(gè)非常便捷的方法，這種方法不需要道路工程人員具備很強(qiáng)的編程知識(shí)，只要具備常規(guī)的Excel和Auto CAD知識(shí)，就可以自動(dòng)、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(qiáng)的繪圖工作。下面以一個(gè)實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。2 對(duì)橫斷面數(shù)據(jù)的處理    21確定邊樁位置和高程    傾斜地面高等級(jí)道路施工測(cè)量中的邊樁定位一般用逐漸趨近法。該方法無(wú)論采用

4、經(jīng)緯儀或全站儀都不能直接給出邊樁位置，只能通過(guò)重復(fù)多次測(cè)量和計(jì)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(cè)量數(shù)據(jù)直接計(jì)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(diǎn)坐標(biāo)分別為(X1，Y1)、C(X2，Y2)、邊樁D坐標(biāo)為(X，Y)，因?yàn)锽、A是所測(cè)原地面的兩點(diǎn)，所以BA的坡度1M1是可以通過(guò)B、A坐標(biāo)反算得出，CD的坡度1M2是由設(shè)計(jì)圖紙給

5、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(diǎn)高程；y是指邊坡點(diǎn)到中樁距離。我們?cè)贓XCEL中可以通過(guò)以上計(jì)算公式求出x，y。    22在EXCEL中處理測(cè)量數(shù)據(jù)    橫斷圖上的每一點(diǎn)都是由橫坐標(biāo)為距離、縱坐標(biāo)為高程來(lái)表示，在Auto CAD中稱為笛卡爾坐標(biāo)系，即：所有的測(cè)點(diǎn)都可以用“x，y”表示，為此必須把橫斷面上測(cè)量點(diǎn)處理為“x

6、，y”的形式，Auto CAD才能識(shí)別。例如：道路中心線右側(cè)168m位置的高程為690513m，可以表示為“168，690513”；在道路中心線左側(cè)153m位置的高程為691560m，可以表示為“-153，691560”。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(shí)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(cè)量數(shù)據(jù)是利用函數(shù)“”對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行連接處理，對(duì)所有的測(cè)量點(diǎn)都處理成

7、：距中樁距離&“，”高程，例如在圖2中，樁號(hào)為K2+160左12m位置高程為691420，可以在EXCEL工作表中一個(gè)相對(duì)應(yīng)的單元格的公式欄中輸入=“-12”“，”&M307，結(jié)果單元格顯示“-12，691420”。在EXCEL中一般按照下列原則處理橫斷面測(cè)量數(shù)據(jù)：    1)每一個(gè)數(shù)據(jù)都要處理成(距離，高程)的形式且占用一個(gè)單元格。    2)每一個(gè)橫斷面數(shù)據(jù)(包括原地面測(cè)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)

8、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(gè)單元格分別輸入Auto CAD命令C、ucs、0,4、L。    最后在EXCEL中拖動(dòng)填充柄或左鍵雙擊K2+160每一個(gè)單元格填充柄，EXCEL就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)填充K2+180-K2+240 中的所有數(shù)據(jù)。3 使用功能    31道路橫斷圖自動(dòng)繪制    因?yàn)锳uto CAD默認(rèn)EXCEL從左面單元格移至右面單元格是一個(gè)鍵入回車鍵

9、(Enter)，這是Auto CAD能自動(dòng)繪制橫斷面圖形的一個(gè)關(guān)鍵。對(duì)于道路橫斷圖自動(dòng)繪制，我們首先啟動(dòng)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(huì)提示“ _line指定第一點(diǎn)：”，然后打開EXCEL表格并復(fù)制整理完畢的所有測(cè)量數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到Auto CAD軟件中，在命令行中“_line指定第一點(diǎn)：”后右鍵單擊進(jìn)行粘貼(或者Ctrl+V)，AutoCAD會(huì)自動(dòng)繪制橫斷面圖。一般繪制200-500個(gè)橫斷面圖僅僅需要1-3s時(shí)間就可以自動(dòng)完成，非常方便快捷。下面我們來(lái)通過(guò)繪制K2+160斷面圖實(shí)例來(lái)具體說(shuō)明Auto CAD如何自動(dòng)繪圖的全過(guò)程：

10、60;   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(huì)從EXCEL粘貼內(nèi)容中得到“-12，69142”的具體位置，Auto CAD就會(huì)在“-12，69142”位置上展上第一點(diǎn)，同時(shí)Auto CAD又會(huì)自動(dòng)得到一個(gè)回車命令(因?yàn)樵贓XCEL中從“-12，69142”單元格向右移至“0，69165”單元格)，Auto CAD又要執(zhí)行“指定下一點(diǎn)”命令，那么會(huì)從粘貼內(nèi)容中得到“0，69165”

11、數(shù)據(jù)，Auto CAD就會(huì)在“0，69165”位置上繪制直線的第二點(diǎn)，Auto CAD又會(huì)自動(dòng)要求輸入下一點(diǎn)。在這個(gè)過(guò)程中將自動(dòng)實(shí)現(xiàn)Auto CAD要求畫線的點(diǎn)位數(shù)據(jù)和EXCEL所提供測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)；    自動(dòng)繪制完畢后Auto CAD會(huì)得到下一個(gè)“C”命令即閉合，就完成一個(gè)橫斷面圖的自動(dòng)繪制；    同時(shí)Auto CAD在命令行又會(huì)自動(dòng)得到“UCS”命令即要求建立個(gè)新的坐標(biāo)系，粘貼的內(nèi)容是“0，4”，即新坐標(biāo)原點(diǎn)移動(dòng)至(0，4)位置，之所以在EXCEL中鍵入“UCS”命令是為了在圖上錯(cuò)開每一個(gè)橫斷面圖的位置，如果沒(méi)有這個(gè)命令，所有

12、斷面的橫斷圖就會(huì)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(huì)在命令行中又得到一個(gè)“L”命令，AutoCAD將重復(fù)執(zhí)行2-5步驟，畫線點(diǎn)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(huì)自動(dòng)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(gè)橫斷面圖復(fù)制到圖框中，并標(biāo)注樁號(hào)。  

13、0; 32計(jì)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(duì)于全填或者是全挖的斷面其斷面橫斷面圖是一個(gè)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(duì)象O”選項(xiàng)，然后選擇一個(gè)橫斷面在命令行中會(huì)顯示該橫斷面的面積和周長(zhǎng)。不能建立面域的斷面是一種半填半挖的斷面，對(duì)于這種情況，首先要分析每一個(gè)閉合圖形是填方還是挖方，通過(guò)手工“捕捉”每一個(gè)閉合區(qū)域的角點(diǎn)(即測(cè)量點(diǎn))，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。    33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(gè)單位代表多大距離，然后使用該慣例創(chuàng)建圖形。對(duì)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(jī)選項(xiàng)中的“調(diào)整打印比例”項(xiàng)中圖形單位的大小。4 結(jié)束語(yǔ)    以上實(shí)例是筆者利用測(cè)量人員最常用的數(shù)據(jù)處理軟件E