基于AutoCAD平台铁路勘测专业调查内业处理软件的设计与实现

蔡建国　林春峰

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都　610031)

Design and Implementation of Railway Investigation System Based on AutoCAD Platform

CAI Jianguo　LIN Chunfeng

基于AutoCAD平台铁路勘测专业调查内业处理软件的设计与实现

蔡建国林春峰

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)

Design and Implementation of Railway Investigation System Based on AutoCAD Platform

CAI JianguoLIN Chunfeng

摘要设计并实现了一个基于AutoCAD平台的铁路勘测调查软件。该软件以房屋、道路、电力线和通讯线为待调查对象，首先设计一个里程类，用于存储铁路中线里程与坐标；然后利用AutoCAD提供的二次开发接口，以交互的方式在修测后的地形图上进行待调查对象的选择，通过相关算法获得里程、面积、方位和距离等信息，材质等其它可选信息以下拉列表的形式供用户选择，最终所有的调查信息以属性形式存储于地形图中，实现图形与属性一体化管理，最后以Excel诸表的形式输出。该软件能够提高铁路勘测调查的速度和精度，减少作业人员工作量。

关键词AutoCAD勘测线路调查诸表输出

铁路勘测在初测和定测阶段需要进行线路调查[1]，待调查的地物包括房屋、道路、电力线和通讯线等；调查结果以线路诸表的形式展现，内容包括：待调查地物位于离铁路中线的里程，距离铁路中线的方位、距离、面积、长宽、材质等属性信息。传统的方式是：外业调查完成后，利用AutoCAD打开勘测修测后的地形图，量取房屋面积、道路宽度、里程位置等，并结合外业调查信息，以手工方式将所有数据和信息输入到Excel诸表中[2]。这种方式工作量大、效率低、易出错。本文设计并实现了一个基于AutoCAD平台的铁路勘测调查软件。该软件以房屋、道路、电力线和通讯线为待调查对象，首先设计一个里程类，用于存储铁路中线里程与坐标；然后利用AutoCAD提供的二次开发接口，以交互的方式在修测后的地形图上进行待调查对象的选择，通过相关算法获得里程、面积、方位和距离等信息，材质等其它可选信息以下拉列表的形式供用户选择，最终所有的调查信息将以属性形式存储于地形图中，实现图形与属性一体化管理；最后将调查信息以Excel诸表的形式输出。

1里程类设计

铁路勘测调查过程中，通常以里程确定待调查对象的位置。为了便于后续计算，设计了一个里程类，该类中包含：里程值和其对应的北坐标值、东坐标值，如图1所示。

里程+里程值:double+北坐标值:double+东坐标值:double

图1里程类定义

为了计算某点位于铁路中线的里程和方位，可以利用一系列、按照里程值从小到大次序排列的里程类实例表示连续的铁路中线。假设用里程类实例集合{Ki|i=0，1，…，n}表示铁路中线，待求里程值点P的坐标值为(N，E)，计算原理如下：

(1)计算点P与{Ki|i=0，1，…，n}各点相连形成多段线最近点(垂足点)的坐标值，即求得点P′的坐标值(N′，E′)，如图2所示。

(2)遍历{Ki|i=0，1，…，n}，依次取Ki和Ki+1。如果坐标值(N′，E′)位于Ki和Ki+1的坐标值之间，取Ki和Ki+1进行下一步计算；否则继续遍历。

(3)计算Ki距离Ki+1的距离Di、点P′距离Ki的距离di，则点P′的里程为

(1)

点P′的里程值即为点P的里程值。

图2　计算最近点

为了计算点P的方位(位于铁路中线的左侧或右侧)，按照如下原理计算：

(1)里程点Ki的坐标为(Ni，Ei)，里程点Ki+1的坐标为(Ni+1，Ei+1)；

(2)按下列公式计算f

(2)

当f>0，点P位于铁路线位左侧；当f<0，点P位于铁路中线右侧。

(3)点P距离铁路中线的距离为

(3)

2线路调查内业处理关键技术

铁路勘测调查按照待调查对象可分为：房屋调查、道路调查、电力线调查和通讯线调查等。不同的调查对象，所录入的信息亦不相同，但是某些信息可以通过地形图图面元素计算得到，另外一些信息需要通过下拉选择或者人工输入方式录入。因此，线路调查内业处理可以归纳为如图3所示的流程。

图3　线路调查内业流程

2.1　房屋调查

房屋调查中，房屋面积、房屋距离中线距离和方位等信息可通过地形图图面元素获取。在地形图上选择待调查的房屋：

(1)可以通过AutoCAD二次开发接口直接获得房屋的面积信息，通过输入房屋层数，可以获得房屋总面积。

(2)可以获得地形图上选择房屋实体的节点集合{Pi|i=1，2，3，…，n}，如图4所示。遍历该集合，通过式(1)、式(2)和式(3)，计算每个节点距离铁路中线的距离、方位和里程，取距离最小的一组值作为最终结果。

图4　房屋调查

2.2　道路调查

道路调查信息中，道路中心位于铁路中线里程、道路宽度、道路与铁路中线夹角可通过地形图图面元素计算得到。通过一根拉线，可以选择铁路中心和双线道路，如图5所示。

图5　道路调查

计算铁路中线与双线道路的交点P1和P2；计算拉线与铁路中线、双线道路的交点P3、P4和P5，则：

(1)则α=∠P3P1P4为道路与铁路中线的夹角。

(2)点P1和点P2连接线的中点处的里程即为道路中心位于铁路中线的里程，确定里程算法见公式(1)。

(3)点P1和P2之间的距离l可以近似当作道路宽度，若需精确计算，则道路宽度为l×sinα。

2.3　电力线及通信线调查

电力线和通信线调查信息中，电力线或通信线与铁路中线交点里程、交叉角度、左右电杆距中线距离等信息可通过地形图图面元素计算得到。通过一根拉线，可以选择铁路中心和电力线或通信线，如图6所示。

图6　电力线及通信线调查

计算铁路中线与电力线或通信线的交点P1；计算拉线与铁路中线、电力线或通信线的交点P2、P3，则：

(1)则α=∠P2P1P3为道路与铁路中线的夹角。

(2)计算电力线或通信线上位于点P1两端的节点N1和N2；

(3)按照式(2)和式(3)计算N1和N2距离铁路中线的距离和方位。

3软件实现

软件以AutoCAD为基础平台，利用其提供的ObjectArx.net开发接口进行功能插件开发[3-6]。由于线路调查中不同调查对象待调查的信息不同，需要结合上述思路分对象建立信息录入模板。以道路调查为例进行阐述，设计了如图7所示的信息录入界面。

图7　道路调查信息录入界面

该界面中，里程、道路宽度和交叉角度都是利用地形图中的元素计算得到；道路等级种类、孔跨样式等常用信息以下拉列表的方式供用户选择。当信息完成旋转或录入后，所有的信息将以XData[7]的形式保存到地形图中。

当所有的调查信息录入完成后，可以将保存到地形图中的调查信息以Excel诸表的形式导出，如图8、图9所示。

图8　输出设置

里程起道口(平立交)中心讫改移道路长度/m道路等级 种类宽度/m交叉角度/(°)交叉方式有无看守道口工程轨枕铺面防护种类间距/cm宽度/m钢轨类型/(kg/m)板厚/mm栅栏及护桩/处杆栏类型铁路在上或下跨线桥孔跨式样铁路桥涵/(座/m)道路路面宽度/m材料路面厚度/cm道路(口)土方/m3填方挖方土石附注DK0+14机耕道4.876相交〛土DK0+45机耕道11.066相交〛土DK0+82机耕道5.958相交〛土

图9输出诸表

4结束语

采用人机交互的方式直接在AutoCAD平台内部，利用勘测修测地形图进行铁路勘测调查内业处理，一方面可以利用地形图中图面元素直接计算某些信息；另一方面可以将常用的录入信息以下拉列表的方式集成在属性录入对话框中，较少人工输入。最终所有的信息都将存入地形图几何实体中，实现图形与属性一体化管理，最后将录入信息以Excel诸表形式输出。

参考文献

[1]张金水，张廷楷.道路勘测与设计[M].上海:同济大学出版社，2005

[2]刘小龙，赖国泉.基于ObjectArx铁路线路调查内业处理系统的研究[J].铁道勘察，2011(2):31-33

[3]杜刚，刘学东，张磊.基于ObjectArx的AutoCAD二次开发及应用实例[J].机械设计与制造，2004(3):30-32

[4]于萧榕，郭昌言，陈刚.结合Objectarx和C#进行AutoCAD二次开发框架的研究[J].科学技术与工程，2010，10(20):5085-5090

[5]林春峰，黄华平，闵世平.基于AutoCAD平台的线路横断面线提取系统的设计与实现[J].铁道勘察，2013(4):6-9

[6]杨锋，程昂，林春峰.基于ObjectArx的地形图数据标准统一软件的设计与实现[J].铁道勘察，2014(5):5-7

[7]唐红鹰.基于AutoCAD平台的shapefile数据生产[J].铁道勘察，2015(1):32-35

中图分类号：U212.24

文献标识码：A

文章编号：1672-7479(2015)04-0001-03

作者简介：第一蔡建国(1974—)，男，1997年毕业于西南交通大学铁道工程专业，高级工程师。

收稿日期：2015-04-14