浅谈路线工程纵横断面图的绘制方法

周士民

摘要：本文主要在利用VB编程实现道路断面测量数据提取与图形的绘制工作。利用VB开发AutoCAD 要比用其它方法简单、方便, 且能实现功能较强的数字测图系统。VB 是最为常用的支持ActiveX Automation 技术的开发工具, 是真正的面向对象的开发工具, 其语言简单, 功能强大。因它继承了原Basic 的许多内容, 相对于其它语言要易于掌握。本文将具有强大的数据计算和处理功能的Visual Basic6.0 程序设计软件以及AutoCAD 辅助设计软件联合使用。还分析和总结了南方CASS以及Excel在纵横断面图绘制中的应用。

关键词：断面测量；VB编程；纵断面；横断面；数据文件

Abstract: this paper mainly in using VB programming of road section measuring data extraction and graphic rendering work. Using VB development than other methods with AutoCAD simple and convenient, and can realize the function strong digital mapping system. VB is the most commonly used support ActiveX Automation technology development tools, is the real object oriented development tools, the language is simple, the function is strong. Because it inherited the Basic content of many, relative to the other language should be easy to master. This paper will have strong data and processing functions of Visual Basic6.0 program design software and AutoCAD aided design software combined. Also analyzes and summarizes the southern CASS and Excel in the application and the section is drawn.

Keywords: section measurement; VB programming; Longitudinal; Cross-sectional; Data file

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号

0前言

现今，随着计算机科学技术的飞速发展和测绘高新技术的不断出现，以测绘高新技术为主体的野外数据采集，以计算机辅助设计为核心的内业数据处理和绘图，代表着路线工程的发展方向。在建设道路、沟渠和敷设各种管道时, 为了选择合理的线路和坡度, 通常要测量线路的纵、横断面, 为施工提供可靠而准确的依据和计算土石方量。可见，纵横断面图的绘制非常重要。

本文主要研究内容为纵横断面图的测量方法以及绘制方法。本文是基于导线极坐标法测设路线曲线的纵横断面图的绘制方法研究，其中阐述了程序的设计思路和方法。也总结了CASS中纵横断面图的几种绘制方法，以及Excel与CAD结合在纵横断面图绘制中的应用。

1 路线工程测量概述

线路工程是指长宽比很大的工程，包括铁路、公路、供水明渠、输电线路、各种用途的管道工程等。这些工程的主体一般是在地表，但也有在地下的，还有的在空中，如地铁、地下管道、架空索道和架空输电线路等。用发展的眼光看，地下工程会越来越多。在线路工程遇到障碍物时，要采取不同的工程手段来解决，如遇山打隧道，过江河峡谷架桥梁等。线路工程建设过程中需要进行的测量工作，称为线路工程测量，简称线路测量。

2 导线极坐标法

导线极坐标法测设线路，是用导线法设置测站，在测站上用极坐标法测设线路。此法在电子计算机和全站仪日益普及的今天，应用起来具有灵活、方便、精度高等特点。特别适用现代路线工程测量中修整路线的情况。

3纵、横断面测量

线路纵断面测量又称线路水准测量。它的任务是测定中线上各里程桩的地面高程，绘制中线纵断面图，作为设计线路坡度、计算中桩填挖尺寸的依据。横断面测量是测定各中心桩两侧垂直于线路中线的地面高程，可供路基设计、计算土石方量及施工放边桩之用。路线纵横断面测量可结合在一起一次完成，最后根据测量资料进行断面图的绘制。

4 应用VB编制程序绘制断面图

本程序，先对外业采集回来的数据进行预处理，去除错误点位信息，先对数据进行初步整理；后由坐标数据生成纵、横断面的里程文件；后在CAD中完成纵横断面图的绘制工作。

4.1纵断面的设计计算及绘制

纵坡设计资料数据文件格式:

起点设计高程

各坡段起点里程, 纵坡, 竖曲线半径……

程序调用纵断面地面线资料数据文件和上述纵坡设计资料数据文件, 即可求出路线设计高程和曲线要素及填挖高度, 这时可以反复调整各坡段设计坡度, 以符合设计及规范的要求。

1)变坡点设计高程：如下图

图4-1 变坡点高程设计

设路线起点设计高程为 ，起点里程为 ,任一变坡点里程为 ，相应竖曲•线半径为 ,变坡点之后一般纵坡为 ，则有下面变坡点高程递推公式：

H(I)=H(I-1)+G(I-1)•[L(I)-L(I-1)]

2)竖曲线要素计算：

坡度差 W=G(I)-G(I-1)

切线长 T=R(I)•|W|/2

曲线长 L=2T

外矢距 E=T•|W|/4

竖曲线起点里程 BL(I)=L(I)-T

竖曲线终点里程 EL(I)=L(I)+T

3)中线点设计高程计算

（4-1）

SGB为VB函数，其功能是返回变量 W 的符号，若变量为正值，则返回1，为负值返回-1，为0返回0.

4）填挖值计算

TW=HS-DH

路线竖曲线设计完成以后可进行路线纵断面的绘制。

4.2横断面的绘制

1）点位排序

因为外业实际地形的复杂性和考虑到尽可能的减少外业的工作量，所以，采集到的原始数据中各断面点并非按照其点号大小沿着某一方向依次排列。但为了绘图的方便，就必须将每个断面上的各点按其Y值的大小依次排列。这样，才可以在CAD下，将各断面点顺次连接，勾绘出断面的实际形状。排序方法可采用“冒泡排序法”。

2）绘图

绘图部分，最主要的是坐标系的绘制。考虑到坐标系的直观性，竖曲线的起点不放在水平轴的原点处，在原点的右上方某个位置开始，即①求出各断面点中最大的高程值与最小的高程值，并把最小的高程值减去一个纵轴间距和最大的高程值加上一个纵轴间距作为纵轴的起点和终点，并在纵轴的终点处绘出箭头。②同理将负的最大平距减去一个横轴间距和正的最大平距加上一个横轴间距作为水平轴的起点和终点，并在终点处绘出箭头。

接下来就是坐标系的标注，断面点的连接，图名及中线桩里程和比例尺的标注。最终完成横断面图的绘制。

5 CASS纵横断面图的绘制方法总结

表5-1 CASS绘制断面方法

方法 纵断面绘制 横断面绘制

①根据已知坐标文件绘制

（原始坐标文件） 先用多段线连接出纵断面线，后选择已知坐标文件进行绘制。 先用多段线连接出横断面线，后选择已知坐标文件进行绘制。一次只能绘制一个断面。

②根据生成的里程文件绘制

（由纵断面线生成，需要结合原始坐标文件） 直接由纵断面线绘制，后选择已知坐标文件进行绘制。【如果要进行土方计算，则还需要编辑好横断面设计文件，绘制方法：[工程应用]菜单－＞[断面法土方计算]－＞[道路断面]，绘制纵、横断面；[工程应用]菜单－＞[断面法土方计算]－＞[图面土方计算]，进行土方计算】 [工程应用] 菜单－＞[绘制断面] －＞[根据里程文件]（选择由纵断面线生成的里程文件）

③根据生成的里程文件绘制

（由坐标文件生成，该里程文件只用于绘制横断面） 直接由已知坐标绘制

（绘制的方法同上述纵断面） [工程应用] 菜单－＞[绘制断面] －＞[根据里程文件]

（选择由坐标文件生成的里程文件）

6 EXCEL在绘制纵横断面图中的应用

6.1利用Excel建立里程数据文件

将距离与高程数据输入Excel中，如下表6-1所示，第一列为里程桩号，第二列为断面上各点的高程，第三列是相应各点相对于该断面点起点的水平距离。在第四列中的第一行中输入命令：=C1&“，”&B1，回车，往下拉，就出现了距离与高程的坐标对。复制到剪切板上。

表6-1 距离高程数据

6.2 在AutoCAD中绘制横断面图

先打开CAD，选择菜单命令Draw →Point →Multiple Point (多点) 命令，在命令行选择鼠标右键中的粘贴，就将剪贴板上的水平距离和高程数据以点的形式在CAD中展绘出来了。要改变点的显示样式，可以在命令行中键入命令：ddptype，通过regen生成新模型。

然后用多段线从左至右依次连接屏幕中的各点，即得横断面的断面线，如图6-1所示，在适当的位置添加上水平距离和竖直高程标尺，这样就得出了完整的横断面图，其比例尺为1:1，即在图中量得的距离数据为实地的长度和高差，而坐标查询命令ID所量得的数据为实地的距离和高程的坐标数据。在图中绘出断面的设计线后，可以比较方便的测出填挖区域的面积，从而计算出土石方量。

图6-1 纵断面

6.3在AutoCAD中绘制纵断面图

首先在Excel中编制好纵断面里程和高程的坐标数据组文件。因为纵断面的高差和距离比相对横断面来说要小得多，所以在绘制纵断面时水平距离和高程的比例尺是不一样的，水平距离的比例尺常采用1:1000～1:10000，高程比例尺常采用1:100～1:200。与横断面的绘制方法相似，将Excel中的里程与高程数据计算为坐标数据,在AutoCAD 中粘贴展点,连线成图,在适当位置画上里程与高程标尺,就得到了1∶1 的纵断面图,为了使纵横向比例得到改变,可以将纵断面图当成块文件,在新建的AutoCAD文件中插入该块，在缩放比例中更改X与Y的比例，从而使里程和高程的比例符合。

7结束语

随着计算机科学技术的不断发展，纵横断面图的绘制方法也不断更新。纵横断面图的绘制软件也不少。作者所做的工作总结起来，得出以下结论：

（1）本文介绍了导线极坐标法的测设内容和方法以及路线工程测量的基本过程和特点；

（2）还归类阐述了纵横断面的测设测量方法；

（3）表述了断面绘制程序的设计思路，数据处理的方法以及纵横断面图的绘制方法；

（4）本文还总结了南方CASS中纵横断面图的绘制方法；

（5）介绍了Excel与CAD结合的方法在纵横断面图绘制中的应用。

但是还有些许不足和需要改进之处：

（1）程序不能直接根据坐标文件生成里程文件，还需要借助于CASS；

（2）程序绘图缺少填挖高度等项目，有待加强；

（3）程序代码编写有点繁杂，有待改进。

参考文献

[1] 李正中，任秀，周涌波，武文波.现代路线工程测量[M]. 北京：教育科学出版社，2000.

[2] 李青岳，陈永奇.工程测量学[M].测绘出版社，1995年5月第二版

[3] 何景华主编：公路勘测设计[M].人民交通出版社，1990年8月第一版

[4] 白康生 .Visual Basic 程序设计[M]. 北京：清华大学出版社，2006年9月第一版.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。