线性建筑物的桩号自动生成方法及其应用

王 叶

(上海诺山工程设计咨询有限公司，上海 200333)

1 概述

随着对城市水环境和生态文明的重视，人们对于城镇河道环境改善日益关注[1]，城市河道整治等生态水利工程[2-3]在不断增多。这类线性工程往往长达数公里甚至数十公里[4]，在进行平面设计时，平面布置图上线性建筑物的定位尺寸通常采用标注桩号的方式，手工标注桩号时需要人工计算距离并在指定位置处绘制桩号，计算绘制过程繁琐、枯燥、机械、重复、技术含量低且容易出错[5-6]，但却是必不可少的设计过程。如何快速实现桩号标注的自动化、智能化，将设计工程师从简单、重复、机械的桩号标注等低级劳动中解脱出来是亟需解决的问题，即如何实现参数化[7]、智能化设计[8]，加快水利工程信息化发展[9-11]是当前研究的热点之一。笔者在从事河道、管道及道路等线性工程结构设计工作时，从水利信息化的角度出发，深入研究了线性建筑物桩号标注的实现方法，对于常见的桩号标注方式进行了系统地分析、归纳、整理与总结，按照相关制图标准进行个性化定制，采用AutoCAD VBA语言编写了一套应用于线性建筑物桩号标注的辅助设计工具，可大幅度提高线性建筑物桩号标注的效率和准确性。编制的线性建筑物桩号自动标注程序在上海某河道整治工程中取得了实际应用，应用结果表明了桩号自动生成工具的可靠性与实用性。

2 CAD VBA二次开发技术简介[12]

AutoCAD制图工具已经成为水利工程设计领域中应用最广泛的绘图软件之一，其简单、易操作的使用方式深得用户信赖，由于其作为通用二维制图软件的局限性，在水工专业制图方面，程序提供的专业集成功能较少，绘制专业图纸时费时费力。但AutoCAD提供了丰富的二次开发接口供用户拓展程序功能，其中最简单也最适合工程师使用的工具非VBA莫属，AutoCAD VBA通过ActiveX技术封装了大量底层绘图方式，用户可以方便地调用不同对象的方法与属性，进行个性化定制，以进一步丰富和拓展相关专业功能。AutoCAD VBA编程语言具有面向对象编程的特性，界面定制简单，开发使用方便，编制的程序运行速度快，可按公司制图标准进行定制开发，效率较高[13-15]。本文即是采用AutoCAD VBA开发技术编写了河道等线性建筑物的桩号标注工具，实现了桩号的自动化生成功能。

3 线性建筑物桩号标注工具开发

3.1 主要功能介绍

线性建筑物桩号标注类型基本上可以归纳为顶点桩号、等距桩号及插入桩号三种类型。本文详细分析了这三种类型的桩号标注方式，将其实现过程归纳总结为一款线性建筑物桩号标注工具，工具使用界面如图1所示。以下对该工具的三种桩号标注功能进行简要介绍。

图1 线性建筑物桩号标注工具使用界面

(1)顶点桩号

顶点桩号是指在线性建筑物轴线如河道中心线的各控制点处标注桩号。顶点是指轴线的控制点如轴线起止点、中间转折点等，标注顶点桩号时，程序将会自动计算轴线的每个控制点距离轴线起始点的距离，推演得出各控制点处的桩号数值，并将其作为里程桩号值标注在每个控制点处。

(2)等距桩号

等距桩号是指沿着线性建筑物轴线方向每隔一定距离标注一个桩号。每隔多少米标注一个桩号是线性建筑物设计时最常使用的桩号标注方式之一，其标注方式通常是在轴线起、止点处各标注一个桩号，中间部分则每隔固定长度标注一个桩号。

(3)插入桩号

插入桩号是指线性建筑物沿轴线方向已标注过桩号，后又发现某地方需要补充标注一个桩号，此时则在需要补充标注桩号的位置处插入一个桩号，插入的桩号与原标注桩号样式一致，插入桩号也是线性建筑物桩号标注时经常使用的功能之一。

以上三种线性建筑物桩号标注方式均含有字高、超始值、前缀及小位数4个控制参数，标注桩号时需要由用户输入。字高是指桩号数值的文字高度，字高与绘图比例有关；起始值是指起始点处的里程桩号，其余各点的桩号数值大小是根据起始桩号值大小与各点距离起始点距离进行推算得到，因桩号通常是以m为单位进行标注的，超始值大小也应以m为单位；前缀是指桩号数值前面添加的文字性内容，常用于区分桩号类型；小数位是指桩号数值计算的控制精度。使用上述桩号标注命令时，需要先选中线性建筑物轴线，指定起始点位置，确定后，程序将自动完成相应类型的桩号标注过程。三种桩号标注方式可以分别独立使用，也可以相互配合使用以适应更加复杂的桩号标注需要。

3.2 基本原理

三种类型的桩号标注实现原理基本类似，均是通过后台计算桩号标注点距离起始点的长度，调用AutoCAD绘图工具绘制相应位置处的桩号予以实现。具体实现步骤可以归纳如下：

步骤1：选择线性建筑物轴线，确定桩号标注对象；

步骤2：按不同桩号标注方式在线性建筑物轴线上确定桩号标注位置点；

步骤3：计算起始点至桩号标注位置点沿轴线方向的距离，并推算出当前桩号数值；

步骤4：将当前桩号数值按照桩号标注要求进行格式化处理，加工成里程桩号形式；

步骤5：在桩号标注位置点处绘制相应桩号内容；

步聚6：重复以上步骤2～5，直至完成整个线性建筑物的桩号标注过程。

基于上述步骤，采用VBA语言在AutoCAD平台上实现了顶点桩号、等距桩号及插入桩号三种类型的桩号自动标注工具，其实现流程图如图2所示。

图2 线性建筑物桩号标注工具流程图

3.3 程序标注优势

程序标注的优势在于准确可靠、速度快，标注样式统一。只要选择了相应的桩号标注方式后，标注工具会自动沿着线性建筑物轴线方向搜索桩号标注点并标注相应桩号，标注过程十分简单方便，克服了手工标注桩号时操作繁琐、计算困难、容易出错的缺点。桩号标注自动化工具将设计者从繁杂琐碎的桩号标注工作中解脱出来，大幅降低了设计人员桩号标注的工作量，让设计人员能够更加专注于设计过程本身，具有明显的效率优势，在线性建筑物相对较长时优势更加明显。

图3 某河道等距桩号标注结果

另外本程序按照水工专业制图标准进行个性化定制开发，使用时无需考虑图层和字体样式设置问题，标注程序会自动将相应内容放置在相应图层上，方便快捷，简单易用。而且，对于不同专业，不同的制图标准也可在程序中进行定制设计或修改，以满足不同制图方式的要求，使用方式较为灵活。

4 工程实例应用

将本文的桩号自动生成方法应用于上海某河道整治工程中，该河道长约800m，整治内容主要包括疏浚清淤、护岸及生态化改造等。设计时计划每50m布置一个桩号，手工绘制桩号时相当麻烦费力，采用本文的自动标注方法进行桩号标注，启动桩号标注程序，使用等距桩号命令，设置字高等相关标注参数，选择河道中心线，确定后程序沿河道中心线自动放置相应桩号，整个标注过程简单、快速、准确。桩号标注结果如图3所示。

由图3可以看出，沿河道中心线每50m标注一个桩号，桩号标注样式统一，大小一致，美观大方，经实际测量，各桩号数值与各点实际距离起始点长度大小一致，桩号标注结果准确可靠。如若某处漏标桩号或想在某些关键位置添加桩号，可以使用插入桩号命令在相应位置处直接添加一个桩号。整个桩号标注过程耗时不过数秒，扣除用户输入数据时间，程序运行时长可以忽略不计，而手工标注过程则需要数十分钟，桩号自动化生成工具显著提高了线性建筑物桩号标注的准确度和标注效率，大幅降低了设计者的劳动强度。工程实际应用论证了该桩号标注工具的可靠性、准确性与便捷性。

5 结论

(1)本文系统地分析了线性建筑物桩号标注的三种方式，对于程序化实现方法进行了功能分析与功能总结，按照水利水电专业制图标准进行个性化定制，编写了线性建筑物桩号标注辅助设计工具，实现了多种桩号标注的自动化生成功能，显著提高了标注线性建筑物桩号的效率和准确性。

(2)将本文的桩号自动标注方法应用于上海某河道整治过程中，沿河道中心线自动生成符合要求的桩号数据，桩号标注过程准确可靠、方便快捷，应用结果表明，编制的线性建筑物桩号标注工具具有良好的适用性和实用性，能够大幅降低河道等线性工程平面图桩号标注的劳动强度。

(3)本文仅对河道类等线性建筑物标注桩号的自动化方法进行了初步研究，对于参数化、模块化设计等水利信息化深层次的研究还有待于进一步深入。