斜交断面线形工具的设计与实现
2016-08-01林春峰
林春峰 陈 伟
(中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都 610031)
斜交断面线形工具的设计与实现
林春峰陈伟
(中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都610031)
摘要设计并实现了一个基于AutoCAD平台的斜交断面线形工具。首先根据线位数据,在AutoCAD平台上显示线位、交点和里程等信息;然后可以根据斜交断面的里程和角度自动绘制斜交断面,并创建一条新线位,保证斜交断面在新线位中处于正交。最后获取新线位的信息,并保存为GPS-RTK的线形文件。该工具操作简单,交互性强,具有较强的直观性,在工程实践得到了很好的应用,能有效减少外业工作准备时间。
关键词勘测斜交断面AutoCAD数据结构
横断面(包括正交断面和斜交断面)测量是交通工程在勘测设计初测和定测的一项重要工作,一般采用GPS-RTK进行横断面测量[1,2]。测量前需要根据GPS-RTK仪器的型号建立能够导入到仪器中、不同数据结构的线形文件。各类GPS-RTK对正交断面测量能够有效支持,但是对于斜交断面测量支持力度不够。设计并实现了一个基于AutoCAD平台的斜交断面线形工具。首先根据线位数据,在AutoCAD平台上显示线位、交点和里程等信息;然后可以根据斜交断面的里程和角度自动的绘制斜交断面,并创建一条新线位,保证斜交断面在新线位中处于正交,最后获取新线位的信息,并保存为GPS-RTK的线形文件。
1斜交断面
横断面主要用于土石方量计算,站场、涵洞、隧道进出口、桥墩、路基、边坡以及其它附属结构物设计等[3-5]。横断面可分为以下几类。
(1)正交断面:与里程处切线垂直的断面线。
(2)斜交断面:与里程处切线不垂直的断面线,与切线的夹角为α,如图1所示。
图1 横断面示意
使用GPS-RTK测量横断面时,其默认的是正交断面测量,实测的断面点数据包括“点号、北坐标、东坐标、高程、代码、里程、偏距”等信息,这种数据结构能够被解析、处理,得到横断面数据[2]。对于斜交断面,南方GPS-RTK能够通过输入斜交角度,在仪器内部自动对斜交断面处理,使之施测方式与正交断面实测方式一致;而Trimble等其它型号的仪器则对斜交断面不能有效处理。
2线形文件
交通工程中,一般采用:
“起点,北坐标,东坐标,起点里程
JD1,北坐标,东坐标,圆曲线半径,前缓和长度,后缓和长度
……
JDn,北坐标,东坐标,圆曲线半径,前缓和长度,后缓和长度
终点,北坐标,东坐标”来描述线形[6],如图2所示。
图2 线路线形
不同的GPS-RTK设备识别的线形文件数据格式和数据结构都不一样。南方GPS-RTK识别的是*.rod格式线形文件;Trimble设备识别的是*.tdf、*.rxl格式线形文件。它们都是文本文件,能够方便的访问、读写。以Trimble设备的*.tdf格式线形文件为例说明其数据结构,如图3所示。
(1)第一、二、三、五、七行为固定内容;
(2)第四行为线路起点里程信息;
(3)第六行为TDF文件名称;
(4)从第八行起是线位数据;
“P”为线位起点坐标;
“R.”为HZ点到ZH点的距离和方位角;
“CC”为圆曲线长度和圆曲线半径(交点逆时针旋转为负)。
图3Trimble格式线形文件
3工具的设计与实现
为了使所有的GPS-RTK设备能够有效地处理斜交断面,提出一个处理方法:创建一条新线位,保证斜交断面在新线位中里程不变,且处于正交;施测时使用新线位,以测量正交断面的方法测量斜交断面。
假设线路里程CK(x,y)处需要测量一个斜交断面,该点切线顺时针旋转到斜交断面线的夹角为α,如图4所示。
图4 斜交断面线
创建新中线的方法如下:
(1)根据线路数据,计算得到里程CK处切线的方
位角,可以根据切线与斜交断面线的夹角α,计算得到斜交断面的方位角。
(2)将斜交断面线顺时针旋转90°,可以得到一个新方位角,可以根据新方位角和坐标(x,y),计算得到两点CK1(x1,y1),CK2(x2,y2)
其中:
(3)以CK1(x1,y1)和CK2(x2,y2)为起始点创建一条新线位,导出GPS-RTK能够识别的线位文件数据。施测时,可以测量该新线里程CK处的正交断面,该正交断面也即是待施测的斜交断面。
本文以AutoCAD为基础平台,使用ObjectArx.net开发接口[7-10]开发了一个斜交断面建线形的功能插件工具。运行该工具,可以导入线位信息,并创建线位,通过输入斜交断面的里程和角度,即可在线位上显示斜交断面和新线位示意,并能导出多种格式的线位文件,如图5、图6所示。
图5 斜交断面信息输入
图6 斜交断面示意
4结束语
直接以AutoCAD为平台,设计并实现了一个斜交断面线形工具,可以利用AutoCAD强大的绘制和显示功能,使得斜交断面线形形象直观。工程实践表明,该工具操作简单,交互性强,能有效减少外业工作准备时间,对于勘测工作具有重要意义。
参考文献
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[2]林春峰,张智勇,李纪荣.铁路勘测横断面数据处理软件设计与实现[J].铁道勘察,2015(5)
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[5]柳忠杰.数字化横断面的地质填绘[J].铁道工程学报,2007,24(2):21-24
[6]易思蓉.铁路选线设计[M].重庆:重庆大学出版社,2013
[7]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
[8]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
[9]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
[10]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
收稿日期:2016-02-20
第一作者简介:林春峰(1987—),男,2011年毕业于武汉大学遥感信息工程学院地图学与地理信息系统专业,硕士,工程师。
文章编号:1672-7479(2016)03-0003-02
中图分类号:U412.24
文献标识码:A
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LIN ChunfengCHEN Wei