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)



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

[1]徐亚楠.基于GPS-RTK技术的道路横断面测量方法研究[J].测绘通报，2013：34-36

[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)

[3]张金水，张廷楷.道路勘测与设计[M].上海:同济大学出版社，2005

[4]范东明.道路横断面成图及土石方计算软件系统的关键技术[J].测绘通报，2004(5):47-48

[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

Design and Implementation of Center-Line-Maker Toolkit for Oblique Section Survey

LIN ChunfengCHEN Wei