地下管线剖面图的生成与应用

孟洋，陈法勇

(1.山东正元地球物理信息技术有限公司，山东济南 250101;2.南京金迈监理工程有限公司，江苏南京 210000)

1 引言

随着城市数字化、智能化的发展和“地下空间开发利用管理办法”的出台，地下管线探测作为地理信息工作的一部分，也越来越受到相关部门的重视。地下管线的建设也要严格遵循设计规划的要求，以满足城市发展建设新形势的需要。

2 地下管线剖面图的重要应用

现代城市建设过程中，有很多工程项目的施工，都必须先搞清楚地下管线的现状。比如人行天桥的建设，地下管线与人行天桥的位置关系如图1所示，桥桩施工的时候，要进行选址钻探、开挖施工。

图1 地下管线与人行天桥的位置关系

再比如地下车行通道建设，地下管线与地下车行通道的位置关系如图2所示，施工之前要通过路面钻孔进行岩土工程勘察，为通道的规划设计提供重要数据参考。

图2 地下管线与地下车行通道的位置关系

由于现代城市管网纵横交织，在新建管线敷设之前要进行选址，否则既影响已存在管线的安全运行也会影响地下空间的合理规划、利用。各种工程施工都存在着破坏地下管线的风险，由于暴力施工而造成重大经济损失的事故案例不在少数，用生命代价换来的惨痛教训，时刻提醒我们要严把综合地下管线普查的质量关，提高数据质量，为准确的规划设计提供数据保障。要规避施工中的风险，首先要调阅地下管线普查资料，搞清施工区域内地下管线的敷设现状，通过专业的数据分析软件，设计出合理的敷设空间。单一的市政管线设计项目，施工图的设计要求愈发细化，既要依据综合管线的横剖面图进行详细的平面设计，地下管线横剖面图如图3所示，还需要有管线纵剖面的相关数据进行分析，地下管线纵剖面图如图4所示，来直观反映横穿施工区域的地下管线的现状。

如何把地下管线直观地呈现在工程线路设计人员面前，为其提供辅助分析，也是很重要的一个环节。通过绘制施工区域内的地下管线剖面图，能够直观地反映地下管线敷设现状的埋深、断面规格、管线高程、地面高程、管线间距等信息。

图3 地下管线横剖面图

图4 地下管线纵剖面图

3 软件设计

笔者研制的地下管线剖面图生成软件，是通过数据文件(内容包括标识号、点间距、地面高程、管底高程、管线断面)自动生成施工区域内与设计线路相交的地下管线的断面图，该图形反映了施工线路下面凹凸不平的管线与地面形成的横剖面。该软件是在Auto-CAD的运行环境下，利用VBA语言进行开发的，具有以下主要优点:

3.1 运行平台简单

AutoCAD是非常流行的计算机设计辅助软件，广泛应用于各类设计单位，操作简单，适合于各类设计人员。AutoCAD外部接口也比较多，适合多种语言进行二次开发，如.net、lisp等。在遇到特殊问题时，方便更多的使用人员进行自主修改程序，以满足特殊的任务需求。

3.2 支持的数据文件灵活

(1)文件类型灵活，可以是文本文件、Excel文件，也可以是dat文件;

(2)文件数据的灵活，可以是整条线路的数据，也可以是分段线路的数据。程序自动判断分段线路数据的起点，与其他分段线路数据生成的纵剖面形成无缝连接。

3.3 功能设计灵活

程序用户可以自主添加管线种类、更改管线的颜色、管线断面规格的表示符号。通过添加一个外部文件(设置.ini)，在文件中增加管线种类、管线颜色代码以及管线断面的表示符号。设置文件如图5所示。

图5 设置文件

通过for循环语句读取设置文件的程序代码如下:

4 软件流程分析

4.1 软件开发流程图

剖面图开发流程如图6所示。

图6 剖面图开发流程图

4.2 符号设计

首先，设计好软件使用的管线纵横剖面的表示符号。该符号就是AutoCAD的图块，制作图块符号时，要注意以下两点:

(1)符号里的所有对象放在0层，否则，会出现一些清理不掉的无用图层。

(2)如果想要任意改变图形中块的颜色，图块中的对象颜色要定义为ByBlock。

4.3 宏自动加载设计

当AutoCAD启动时，VBA宏自动加载，例如:

在AutoCAD的菜单文件(.mns)中添加宏名称和对应的过程函数名称就可以调用生成断面图的功能。

4.4 界面设计

该软件的界面设计比较直观，操作简单。软件界面如图7所示。

图7 软件界面

5 剖面图生成软件的编制

纵剖面的生成是以X轴表示两个外业采集点的距离，Y轴表示地面高程，均以米为单位。具体操作步骤如下:

(1)通过一个循环过程将采集的数据读取到一个动态五维数组srr(0 To n－1，0 To 4)中，数组中的数据内容包括标识号、点间距、地面高程、管底高程、管线断面规格。

(2)画纵剖面图图头。通过查询动态数组中地面高程的最大值和最小值，动态的判断出纵剖面图图头Y轴的刻度范围;纵剖面图X轴的起点位置，以数组中第一行的点间距为起点，这样可以保证连续的两段数据生成的纵剖面图可以实现无缝衔接。

(3)绘制纵剖面图并标注。逐行读取数组中数据，点间距作为X轴移动的幅度，管底高程作为Y轴的高度，绘制线段;依据管线断面的表示方法，沟道或管块(包括块状的管埋)用“□”表示，单根圆管或直埋用“○”表示;依据标识号确定管线种类和表示颜色，并建立相应图层，把该线段和管线断面符号放到对应的管线种类图层;把数组中的数据内容标注到相应的位置。

(4)绘制地面线。地面线是以地面高程为Y轴的线段，首尾相连而成的。地面高程与管底高程的差值反映了管线的埋深即管线与地面之间的间隔。

横剖面是以X轴表示选取横剖面的起终点，Y轴表示地面高程，生成步骤与上述步骤类似。

6 应用实例效果

该软件已经成功应用于武汉市城市建设的部分市政工程中，其中任务号2011管038的工程，是解放大道上一段设计电力沟道的重要市政工程，工程路段长度为 5.3 km，地下管网比较复杂。我们利用剖面图，把纵横交织的各类管线，比较直观地反映出来，提供给工程设计人员，得到了甲方的赞誉。剖面图能够直观地反映施工区域下面的管线种类、各类管线的断面规格、各类管线的埋深情况以及管线之间的间距，能够为设计人员提供比较直观的辅助参考。

7 结论

地下管线工作的最终目的就是更好地掌握地下管线的现状，地下管线剖面图能够帮助我们实现这一目的。地下管线剖面分析往往都是以GIS系统为主，然而，GIS系统的专业性、复杂性也是不利的一方面。笔者从广泛应用AutoCAD的角度，介绍了认识地下管线空间关系的一种方法。该软件虽然在生产中取得了的较好的应用效果，但是也还有不足之处，期待更多的专业人员继续研究探索，进一步深入挖掘地下管网数据。

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