公路横断面图绘制相关方法

本文详细阐述了在不需要专业编程知识的情况下，利用AUTOCAD和EXCEL精确自动地绘制道路横断面图的一种新方法。该方法不仅简单灵活，而且能提高工作效率以及保证工作质量。1引言传统横断面测量方法有水准仪皮尺法、横断面仪法和经纬仪视距法等，简而言之就是根据地形的变化对与道路轴线方向相垂直的断面进行测量，其中直线段所测断面方向与道路中线方向垂直，而曲线路段与测点的切线方向垂直。在对横断面测量以后，为计算道路工程土方量，我们紧接着就要绘制道路横断面图。在实际工作中，横断面图的绘制通常是采用手工在米格纸上按照一定比例用卡规和复式比例尺按照横向是距离、纵向是高程刺点，用小钢笔连接刺点绘制闭合图形。然后把每一个断面的横断面图分成若干个梯形用复式比例尺和卡规量出每一个梯形的上底、下底和高，计算出每一个梯形的面积，然后把所有的梯形面积相加才得到一个断面面积。通常道路横断面施测要求每20M测一个断面。在地形变化较大的位置要加测横断面，这样每1KM道路至少要绘制50多个横断面图。可见如果用传统的方法绘制一条50KM的道路断面图工作量是非常巨大的，而且由于是手工绘制，修改起来很麻烦，在实际工作中返工的情况是经常发生的。由此可见快速高效地绘制出道路横断面图是非常重要的。笔者根据实际情况发现如果能对AUTOCAD系统进行二次开发，运用AUTOLISP语言和VISUALLISP开发环境进行编程，创建AUTOCAD的新命令或重新定义原有的标准命令，提供系统自动执行重复性的计算与绘图任务，此类问题就迎刃而解了，但这要求道路施工人员具备专业性很强的编程知识。在绘制了大量的横断面图后，笔者总结出一个非常便捷的方法，这种方法不需要道路工程人员具备很强的编程知识，只要具备常规的EXCEL和AUTOCAD知识，就可以自动、精确和快速绘制道路横断面图，并且此方法可以推广至重复性较强的绘图工作。下面以一个实例进行详细说明。2对横断面数据的处理21确定边桩位置和高程倾斜地面高等级道路施工测量中的边桩定位一般用逐渐趋近法。该方法无论采用经纬仪或全站仪都不能直接给出边桩位置，只能通过重复多次测量和计算，才能确定边桩的位置，这种方法的野外工作量较大。本文给出了由横断面测量数据直接计算中桩到边桩的水平距离和边桩高程的方法，利用这种新方法可一次性标定边桩位置如图1所示。图1确定边桩位置和高程示意图建立如图1所示坐标系，确定边桩也就是确定图中D的位置和高程，假设B、C点坐标分别为X1，Y1、CX2，Y2、边桩D坐标为X，Y，因为B、A是所测原地面的两点，所以BA的坡度1/M1是可以通过B、A坐标反算得出，CD的坡度1/M2是由设计图纸给定的填方或者挖方的坡度确定。那么就有公式解此方程组得到YXX1M1Y1式中X是指边坡点高程Y是指边坡点到中桩距离。我们在EXCEL中可以通过以上计算公式求出X，Y。22在EXCEL中处理测量数据横断图上的每一点都是由横坐标为距离、纵坐标为高程来表示，在AUTOCAD中称为笛卡尔坐标系，即所有的测点都可以用“X，Y”表示，为此必须把横断面上测量点处理为“X，Y”的形式，AUTOCAD才能识别。例如道路中心线右侧168M位置的高程为690513M，可以表示为“168，690513”在道路中心线左侧153M位置的高程为691560M，可以表示为“153，691560”。为了作图方便我们规定道路左侧的距离为负，道路右侧的距离为正。这种数据处理的方式在EXCEL中是很容易实现。比如乌鲁木齐市迎宾东路新建工程第二标段部分原地面数据填写如图2所示。图2原始地面数据在EXCEL中处理测量数据是利用函数“在AUTOCAD命令行中使用CTRLV粘贴所有复制的EXCEL数据AUTOCAD在画直线命令下会从EXCEL粘贴内容中得到12，69142的具体位置，AUTOCAD就会在12，69142位置上展上第一在AUTOCAD键入“LINE”执行画直线命令在AUTOCAD命令行中使用“CTRLV”粘贴所有复制的EXCEL数据AUTOCAD在画直线命令下会从EXCEL粘贴内容中得到“12，69142”的具体位置，AUTOCAD就会在“12，69142”位置上展上第一点，同时AUTOCAD又会自动得到一个回车命令因为在EXCEL中从“12，69142”单元格向右移至“0，69165”单元格，AUTOCAD又要执行“指定下一点”命令，那么会从粘贴内容中得到“0，69165”数据，AUTOCAD就会在“0，69165”位置上绘制直线的第二点，AUTOCAD又会自动要求输入下一点。在这个过程中将自动实现AUTOCAD要求画线的点位数据和EXCEL所提供测量数据相对应自动绘制完毕后AUTOCAD会得到下一个“C”命令即闭合，就完成一个横断面图的自动绘制同时AUTOCAD在命令行又会自动得到“UCS”命令即要求建立个新的坐标系，粘贴的内容是“0，4”，即新坐标原点移动至0，4位置，之所以在EXCEL中键入“UCS”命令是为了在图上错开每一个横断面图的位置，如果没有这个命令，所有断面的横断图就会重叠在一起，我们可以根据最大填挖高度确定断面图之间的间隔，如果最大填挖高度是6M，那么在EXCEL中的“0，4”就要用“0，9”比较适合AUTOCAD会在命令行中又得到一个“L”命令，AUTOCAD将重复执行25步骤，画线点位数据是EXCEL提供的相应K2180断面数据AUTOCAD又会自动绘制K2180断面图，并依次循环完成所有横断面的绘制按照所选择打印图纸绘制图框，把绘制好的每一个横断面图复制到图框中，并标注桩号。32计算填挖方面积在AUTOCAD中选择所有绘制好的横断面图单击建立的面域，对于全填或者是全挖的断面其断面横断面图是一个闭合非相交的图形，可以在命令行中执行“AREA”或者左键单击，根据提示选择“AREA”中的“对象O”选项，然后选择一个横断面在命令行中会显示该横断面的面积和周长。不能建立面域的断面是一种半填半挖的断面，对于这种情况，首先要分析每一个闭合图形是填方还是挖方，通过手工“捕捉”每一个闭合区域的角点即测量点，分别求出面积，最后相加求出该段面的填方面积和挖方面积。33打印出图常规绘制横断图比例尺是1200或者1100，开始绘图之前，需要决定一个单位代表多大距离，然后使用该惯例创建图形。对于横断面图形我们一般采用以M作为图形单位，根据图纸大小和比例尺，调整打印机选项中的“调整打印比例”项中图形单位的大小。4结束语以上实例是笔者利用测量人员最常用的数据处理软件EXCEL和绘图软件AUTOCAD发现的一种绘制道路横断面图的新方法。这个方法不需要测量人员对软件进行二次开发，仅利用EXCEL和AUTOCAD各自的优势对数据进行处理。这个方法也有很大的借鉴性和扩展性，即可以利用道路数据、管沟数据、房屋数据等自动绘制道路纵断面图、绘制管沟横断面图和成批绘制地籍图等等。当然在重复性越高的绘图工作中此方法的快捷性和准确性会体现得更加明显。1生成里程文件工程应用菜单生成里程文件由纵断面线生成功能由道路中桩线即纵断面线生成里程文件。操作过程（1）在图上画出的道路纵断面线（必须是复合线）；（2）点取由纵断面线生成命令下的新建；（3）提示选择纵断面线，请选择（1）中画好的纵断面线；（4）出现由纵断面生成里程文件窗口，中桩点获取方式可选择1结点，2等分，3等分且处理结点。输入横断面间距XX米，请给出相邻横断面的间距；输入横断左边长度XX米请给出横断面线左侧的长度；输入横断右边长度XX米请给出横断面线右侧的长度；单击确定按钮后，图面上可见在（1）中画出的道路纵断面线上生成多条相应的横断面线。（5）点取由纵断面线生成命令下的生成；提示选择纵断面线，请选择在（1）中画好的纵断面线；（6）出现生成里程文件窗口，请浏览定位须打开的高程点数据文件名（即原始地形图的坐标数据文件），和指定需要保存的生成的里程文件名和里程文件对应的数据文件名；并指定断面线插值间距（是横断面线上的采样间距，而非纵断面线上的中桩间距），以及横断面的起始里程。通过以上6个步骤，就可生成道路各个中线桩处的多个横断面的里程文件。2编辑好道路横断面设计文件。在断面法土方计算中的道路断面和场地断面命令中，弹出的窗口都需要定位里程文件和横断面设计文件，只有里程文件而没有横断面设计文件，是不能生成原始地形与设计平面闭合的断面图的。DEMO文件夹下的就有一个横断面设计文件ZHDTXT,格式如下1,H89,I11,W10,A002,WG15,HG052,H89,I11,W10,A002,WG15,HG053,H89,I11,W10,A002,WG15,HG054,H89,I11,W10,A002,WG15,HG055,H89,I11,W10,A002,WG15,HG056,H89,I11,W10,A002,WG15,HG057,H89,I11,W10,A002,WG15,HG058,H89,I11,W10,A002,WG15,HG059,H89,I11,W10,A002,WG15,HG05END其中，第一列序号为横断面序号，H为中桩设计高，I为坡度，W为路宽，A为横坡率，WG为沟上宽，HG为沟高；以上文件定义了9个横断面的中线桩设计高，坡比和宽度等参数，只有编辑好横断面设计文件才能生成你需要的各个横断面的断面图。3生成道路纵断面和多个横断面图（1）工程应用菜单断面法土方计算道路断面，在弹出的“断面设计参数”对话框中，指定步骤1中生成的里程文件，和步骤2中编辑好的横断面设计文件，并输入路宽后，单击确定按钮。（2）弹出“绘制纵断面图”对话框，设置道路纵断