斜交斷面線形工具的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

林春峰　陳　偉

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都　610031)

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斜交斷面線形工具的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

林春峰陳偉

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031)

摘要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于AutoCAD平臺(tái)的斜交斷面線形工具。首先根據(jù)線位數(shù)據(jù)，在AutoCAD平臺(tái)上顯示線位、交點(diǎn)和里程等信息；然后可以根據(jù)斜交斷面的里程和角度自動(dòng)繪制斜交斷面，并創(chuàng)建一條新線位，保證斜交斷面在新線位中處于正交。最后獲取新線位的信息，并保存為GPS-RTK的線形文件。該工具操作簡(jiǎn)單，交互性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的直觀性，在工程實(shí)踐得到了很好的應(yīng)用，能有效減少外業(yè)工作準(zhǔn)備時(shí)間。

關(guān)鍵詞勘測(cè)斜交斷面AutoCAD數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

橫斷面(包括正交斷面和斜交斷面)測(cè)量是交通工程在勘測(cè)設(shè)計(jì)初測(cè)和定測(cè)的一項(xiàng)重要工作，一般采用GPS-RTK進(jìn)行橫斷面測(cè)量[1，2]。測(cè)量前需要根據(jù)GPS-RTK儀器的型號(hào)建立能夠?qū)氲絻x器中、不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的線形文件。各類GPS-RTK對(duì)正交斷面測(cè)量能夠有效支持，但是對(duì)于斜交斷面測(cè)量支持力度不夠。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于AutoCAD平臺(tái)的斜交斷面線形工具。首先根據(jù)線位數(shù)據(jù)，在AutoCAD平臺(tái)上顯示線位、交點(diǎn)和里程等信息；然后可以根據(jù)斜交斷面的里程和角度自動(dòng)的繪制斜交斷面，并創(chuàng)建一條新線位，保證斜交斷面在新線位中處于正交，最后獲取新線位的信息，并保存為GPS-RTK的線形文件。

1斜交斷面

橫斷面主要用于土石方量計(jì)算，站場(chǎng)、涵洞、隧道進(jìn)出口、橋墩、路基、邊坡以及其它附屬結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)等[3-5]。橫斷面可分為以下幾類。

(1)正交斷面：與里程處切線垂直的斷面線。

(2)斜交斷面：與里程處切線不垂直的斷面線，與切線的夾角為α，如圖1所示。

圖1　橫斷面示意

使用GPS-RTK測(cè)量橫斷面時(shí)，其默認(rèn)的是正交斷面測(cè)量，實(shí)測(cè)的斷面點(diǎn)數(shù)據(jù)包括“點(diǎn)號(hào)、北坐標(biāo)、東坐標(biāo)、高程、代碼、里程、偏距”等信息，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠被解析、處理，得到橫斷面數(shù)據(jù)[2]。對(duì)于斜交斷面，南方GPS-RTK能夠通過輸入斜交角度，在儀器內(nèi)部自動(dòng)對(duì)斜交斷面處理，使之施測(cè)方式與正交斷面實(shí)測(cè)方式一致；而Trimble等其它型號(hào)的儀器則對(duì)斜交斷面不能有效處理。

2線形文件

交通工程中，一般采用：

“起點(diǎn)，北坐標(biāo)，東坐標(biāo)，起點(diǎn)里程

JD1，北坐標(biāo)，東坐標(biāo)，圓曲線半徑，前緩和長(zhǎng)度，后緩和長(zhǎng)度

……

JDn，北坐標(biāo)，東坐標(biāo)，圓曲線半徑，前緩和長(zhǎng)度，后緩和長(zhǎng)度

終點(diǎn)，北坐標(biāo)，東坐標(biāo)”來描述線形[6]，如圖2所示。

圖2　線路線形

不同的GPS-RTK設(shè)備識(shí)別的線形文件數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都不一樣。南方GPS-RTK識(shí)別的是*.rod格式線形文件；Trimble設(shè)備識(shí)別的是*.tdf、*.rxl格式線形文件。它們都是文本文件，能夠方便的訪問、讀寫。以Trimble設(shè)備的*.tdf格式線形文件為例說明其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

(1)第一、二、三、五、七行為固定內(nèi)容；

(2)第四行為線路起點(diǎn)里程信息；

(3)第六行為TDF文件名稱；

(4)從第八行起是線位數(shù)據(jù)；

“P”為線位起點(diǎn)坐標(biāo)；

“R.”為HZ點(diǎn)到ZH點(diǎn)的距離和方位角；

“CC”為圓曲線長(zhǎng)度和圓曲線半徑(交點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為負(fù))。

圖3Trimble格式線形文件

3工具的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為了使所有的GPS-RTK設(shè)備能夠有效地處理斜交斷面，提出一個(gè)處理方法：創(chuàng)建一條新線位，保證斜交斷面在新線位中里程不變，且處于正交；施測(cè)時(shí)使用新線位，以測(cè)量正交斷面的方法測(cè)量斜交斷面。

假設(shè)線路里程CK(x，y)處需要測(cè)量一個(gè)斜交斷面，該點(diǎn)切線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到斜交斷面線的夾角為α，如圖4所示。

圖4　斜交斷面線

創(chuàng)建新中線的方法如下：

(1)根據(jù)線路數(shù)據(jù)，計(jì)算得到里程CK處切線的方

位角，可以根據(jù)切線與斜交斷面線的夾角α，計(jì)算得到斜交斷面的方位角。

(2)將斜交斷面線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，可以得到一個(gè)新方位角，可以根據(jù)新方位角和坐標(biāo)(x，y)，計(jì)算得到兩點(diǎn)CK1(x1，y1)，CK2(x2，y2)

其中：

(3)以CK1(x1，y1)和CK2(x2，y2)為起始點(diǎn)創(chuàng)建一條新線位，導(dǎo)出GPS-RTK能夠識(shí)別的線位文件數(shù)據(jù)。施測(cè)時(shí)，可以測(cè)量該新線里程CK處的正交斷面，該正交斷面也即是待施測(cè)的斜交斷面。

本文以AutoCAD為基礎(chǔ)平臺(tái)，使用ObjectArx.net開發(fā)接口[7-10]開發(fā)了一個(gè)斜交斷面建線形的功能插件工具。運(yùn)行該工具，可以導(dǎo)入線位信息，并創(chuàng)建線位，通過輸入斜交斷面的里程和角度，即可在線位上顯示斜交斷面和新線位示意，并能導(dǎo)出多種格式的線位文件，如圖5、圖6所示。

圖5　斜交斷面信息輸入

圖6　斜交斷面示意

4結(jié)束語(yǔ)

直接以AutoCAD為平臺(tái)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)斜交斷面線形工具，可以利用AutoCAD強(qiáng)大的繪制和顯示功能，使得斜交斷面線形形象直觀。工程實(shí)踐表明，該工具操作簡(jiǎn)單，交互性強(qiáng)，能有效減少外業(yè)工作準(zhǔn)備時(shí)間，對(duì)于勘測(cè)工作具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]徐亞楠.基于GPS-RTK技術(shù)的道路橫斷面測(cè)量方法研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2013：34-36

[2]林春峰，張智勇，李紀(jì)榮.鐵路勘測(cè)橫斷面數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].鐵道勘察，2015(5)

[3]張金水，張廷楷.道路勘測(cè)與設(shè)計(jì)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2005

[4]范東明.道路橫斷面成圖及土石方計(jì)算軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[J].測(cè)繪通報(bào)，2004(5):47-48

[5]柳忠杰.數(shù)字化橫斷面的地質(zhì)填繪[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2007，24(2):21-24

[6]易思蓉.鐵路選線設(shè)計(jì)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2013

[7]杜剛，劉學(xué)東，張磊.基于ObjectArx的AutoCAD二次開發(fā)及應(yīng)用實(shí)例[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2004(3):30-32

[8]于蕭榕，郭昌言，陳剛.結(jié)合Objectarx和C#進(jìn)行AutoCAD二次開發(fā)框架的研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2010，10(20):5085-5090

[9]林春峰，黃華平，閔世平.基于AutoCAD平臺(tái)的線路橫斷面線提取系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].鐵道勘察，2013(4):6-9

[10]楊鋒，程昂，林春峰.基于ObjectArx的地形圖數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].鐵道勘察，2014(5):5-7

收稿日期：2016-02-20

第一作者簡(jiǎn)介：林春峰(1987—)，男，2011年畢業(yè)于武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)專業(yè)，碩士，工程師。

文章編號(hào)：1672-7479(2016)03-0003-02

中圖分類號(hào)：U412.24

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Design and Implementation of Center-Line-Maker Toolkit for Oblique Section Survey

LIN ChunfengCHEN Wei