基于ZDM軟件淺談土地整治中縱斷面圖的繪制

王 娜，朱大明，李新武 (昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，云南昆明650093)

土地整治是盤(pán)活存量土地、強(qiáng)化節(jié)約集約用地、適時(shí)補(bǔ)充耕地和提升土地產(chǎn)能的重要手段。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，人口增加和城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，土地的需求量也越來(lái)越大。土地整治作為協(xié)調(diào)人地關(guān)系、實(shí)現(xiàn)土地資源優(yōu)化配置的重要手段，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展到一定階段，解決土地利用問(wèn)題的必然選擇。而在我國(guó)將土地整治與農(nóng)村發(fā)展，特別是與新農(nóng)村建設(shè)相結(jié)合，是保障發(fā)展、保護(hù)耕地、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)土地配置的重大戰(zhàn)略［1］。土地整治的工程重點(diǎn)主要包括:田間道工程、溝渠灌溉工程、土地平整工程三方面。其中，田間道及溝渠的設(shè)計(jì)，均需要嚴(yán)格對(duì)其縱斷面進(jìn)行把控，以求達(dá)到各類(lèi)道路、溝渠的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并盡可能實(shí)現(xiàn)挖填方平衡。可見(jiàn)，縱斷面圖的繪制，在土地整治中具有重要的意義。縱斷面圖一般由上、下兩部分組成。上部分主要繪制地面線(xiàn)、設(shè)計(jì)渠頂線(xiàn)、設(shè)計(jì)渠底線(xiàn)等，并標(biāo)注豎曲線(xiàn)要素，沿線(xiàn)橋涵、結(jié)構(gòu)物的位量和結(jié)構(gòu)類(lèi)型，下部分內(nèi)容主要填寫(xiě)直線(xiàn)及平曲線(xiàn)，里程樁號(hào)，地面高程，設(shè)計(jì)高程，填、挖高度，坡度與坡長(zhǎng)，地質(zhì)概況等設(shè)計(jì)信息［2］。可見(jiàn)，縱斷面圖包含了大量的設(shè)計(jì)內(nèi)容，為土方計(jì)算、工程施工等提供了科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)。傳統(tǒng)的縱斷面都是手工繪制完成的，繪圖費(fèi)時(shí)費(fèi)工，成果不美觀、質(zhì)量差。

ZDM軟件是在AutoCAD平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的CAD輔助設(shè)計(jì)軟件，內(nèi)容包括水利水電設(shè)計(jì)的各個(gè)專(zhuān)業(yè)，軟件采用分布組件工具集方式。該軟件在縱斷面圖繪制中的運(yùn)用，極大地提高了繪圖效率，成圖便捷、美觀。

1 利用ZDM軟件繪制縱斷面圖的方法

由于利用ZDM軟件繪制農(nóng)渠、農(nóng)溝、生產(chǎn)路和田間道縱斷面圖的方法是一樣的，該文僅以農(nóng)渠的繪制作為示范，具體方法如下。

1.1 ZDM軟件的加載和高程點(diǎn)改為圓 插入ZDM電子狗，打開(kāi)CAD，輸入命令menu加載ZDM2004菜單源代碼，輸入命令loadzdm，回車(chē)，完成ZDM軟件的加載。關(guān)閉所有圖層，單獨(dú)打開(kāi)高程點(diǎn)層，輸入p_c，選擇所有高程點(diǎn)，回車(chē)，完成高程點(diǎn)改為圓，為接下來(lái)農(nóng)渠線(xiàn)上樁號(hào)點(diǎn)高程的確定做準(zhǔn)備。

1.2 起始里程樁號(hào)點(diǎn)確定 輸入命令bzzh，選擇待裁溝渠，選起點(diǎn)，b給定樁號(hào)前綴k0，回車(chē)，a僅標(biāo)注兩端樁號(hào)，向溝渠線(xiàn)兩側(cè)任意位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，即完成起始樁與終點(diǎn)樁的插入(圖1)。

圖1 起始里程樁號(hào)點(diǎn)的確定

1.3 固定距離內(nèi)插里程樁 輸入命令bzzh2，選擇溝渠，選擇偏移樁號(hào)線(xiàn)，選擇樁號(hào)數(shù)值的增加偏移方向?yàn)闇锨€(xiàn)上，偏移距離一般設(shè)為40 m 1個(gè)樁(如果要求更詳細(xì)可選20 m，甚至更小)，沿全線(xiàn)布局，完成(圖2)。

圖2 固定距離40 m內(nèi)插里程樁

1.4 樁號(hào)線(xiàn)偏移 輸入命令lxzh，選擇所有樁號(hào)線(xiàn)，按另一側(cè)長(zhǎng)度延伸，完成。為下一步高程點(diǎn)的搜索及賦值做準(zhǔn)備(圖3)。

1.5 里程樁號(hào)點(diǎn)高程值的生成 輸入命令getz，選擇任意1個(gè)高程點(diǎn)，b獲取線(xiàn)上高程點(diǎn)，選擇農(nóng)渠線(xiàn)，給定距離40 m(與前面等值插樁的數(shù)值一致)，回車(chē)，完成(圖4)。

圖3 樁號(hào)線(xiàn)的偏移

圖4 里程樁號(hào)點(diǎn)高程值的生成

1.6 溝渠路面線(xiàn)縱斷面圖的初步生成 輸入命令dxmp，回車(chē)，選擇溝渠線(xiàn)，選擇起始樁號(hào)點(diǎn)為切剖起點(diǎn)，a全部跳過(guò)，在任意地方點(diǎn)擊左鍵，即完成了3#農(nóng)渠縱斷面線(xiàn)的初步生成(圖5)。

圖5 溝渠路面線(xiàn)縱斷面的生成

1.7 縱斷面圖的保存 輸入命令Pbg，選擇比例尺，縱斷面圖比例尺的選擇一般為縱向1∶100～1∶1000，橫向1∶500～1∶2 000［3］(該例縱斷面比例尺選擇為橫向 1∶1 000;縱向 1∶500)，選中“1.6”所生成的圖，回車(chē)，選中待裁農(nóng)渠線(xiàn)，回車(chē)，另存為名稱(chēng)“3#農(nóng)渠a.txt”文件，為了后期出圖的美觀，一般將保存好的“3#農(nóng)渠a.txt”文件按每隔280 m一段，用“*＊”隔開(kāi)，進(jìn)行分段，其中，若倒數(shù)第2個(gè)里程樁與最后1個(gè)里程樁之間的距離不足之前固定插值距離(40 m)的1/2，為了圖形的美觀及后期數(shù)值輸入的方便，可將倒數(shù)第2個(gè)里程樁刪除，適當(dāng)加寬最后一段插距(圖6)。

圖6 縱斷面圖的保存與分段

1.8 縱斷面圖的導(dǎo)入與設(shè)計(jì)修改 輸入命令tzdm，選擇“1.7”中所確定的比例尺(橫向1∶1 000;縱向1∶500)，回車(chē)，在任意位置單擊鼠標(biāo)左鍵，即生成縱斷面圖;在遵循溝渠水不能逆流、填挖方量盡量平衡和價(jià)格適中(如生產(chǎn)路的比降應(yīng)控制在12%以?xún)?nèi)、田間道的比降應(yīng)控制在11%以?xún)?nèi))等因素的控制下，手動(dòng)對(duì)縱斷面原路面線(xiàn)進(jìn)行牽拉、上下調(diào)整，最終生成新的縱斷面線(xiàn)，即設(shè)計(jì)溝渠縱斷面線(xiàn)，再輸入命令pbg，保存設(shè)計(jì)溝渠縱斷面線(xiàn)為名稱(chēng)“3#農(nóng)渠b.txt”文件，打開(kāi)Excel表格，將“3#農(nóng)渠 a.txt”與“3#農(nóng)渠 b.txt”合并在同一個(gè)Excel文件中，最終另存文件為“3#農(nóng)渠.txt”。

再次輸入命令tzdm，導(dǎo)入設(shè)計(jì)溝渠線(xiàn)與原地面線(xiàn)結(jié)合的縱斷面圖，選擇菜單欄中“土建，縱斷面，增、減縱斷面表格行，標(biāo)注線(xiàn)路長(zhǎng)度、比降”等命令，依次插入縱斷面圖的比降、填挖方量等信息，生成縱斷面圖(圖7)。

圖73#農(nóng)渠縱斷面圖的設(shè)計(jì)(a)與生成(b)

2 ZDM軟件在繪制縱斷面圖中的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 優(yōu)點(diǎn)

2.1.1 生成速度快。ZDM軟件在縱斷面繪制的過(guò)程中，只用得到“規(guī)劃道路”“規(guī)劃農(nóng)渠”“規(guī)劃農(nóng)溝”“高程點(diǎn)”等圖層就可以有針對(duì)地對(duì)部分圖層進(jìn)行單獨(dú)提取，再繪制縱斷面圖。由此可以有效提升縱斷面圖繪制的速度，在很大程度上減少了由于文件過(guò)大，導(dǎo)致縱斷面圖繪制過(guò)程中電腦卡死等情況發(fā)生。

2.1.2 功能全面。ZDM軟件共有400多項(xiàng)功能，涵蓋了土建、管道、電器3個(gè)專(zhuān)業(yè)模塊［4］，而僅僅“土建”里面“縱斷面”的功能，就為縱斷面圖繪制過(guò)程中，坡度、比降、填挖方量的計(jì)算以及各種表格繪制和標(biāo)注提供了便捷的功能，在縱斷面圖繪制的過(guò)程中提高了速度和精度，減少了工作量。

2.1.3 基于CAD界面合成，操作簡(jiǎn)便。ZDM軟件是在AutoCAD平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的CAD輔助設(shè)計(jì)軟件，AutoCAD作為各行業(yè)內(nèi)制圖方面的基礎(chǔ)軟件，被大眾廣泛運(yùn)用，因此人們對(duì)于ZDM軟件的界面操作更容易上手，而前面介紹步驟與命令的簡(jiǎn)捷，也令這款軟件在使用過(guò)程中方便快捷。

2.1.4 圖形調(diào)整重生成快捷。當(dāng)縱斷面圖的部分區(qū)段不合理，需要重新進(jìn)行修改和生成時(shí)，只需要在“1.8”所生成的Excel文件“3#農(nóng)渠.txt”中，對(duì)部分高程點(diǎn)進(jìn)行修改，然后重復(fù)輸入命令tzdm，即可快速將修改以后的縱斷面圖實(shí)現(xiàn)重生成。

2.2 缺點(diǎn)

2.2.1 在沒(méi)有高程點(diǎn)數(shù)據(jù)的項(xiàng)目區(qū)外，生成的縱斷面不準(zhǔn)確。“1.5”中，樁號(hào)點(diǎn)處高程值的賦予是以樁號(hào)點(diǎn)為圓心，一定距離(默認(rèn)80 m)為半徑，進(jìn)行的搜索并賦值。當(dāng)樁號(hào)點(diǎn)周?chē)母叱讨等笔Щ虼嬖诓糠指叱讨荡笮‘惓＃紩?huì)令最后樁號(hào)點(diǎn)上的賦值不合理，出現(xiàn)如圖8所示的縱斷面圖起伏很大的情況。

2.2.2 填挖方量的輸入繁瑣。目前計(jì)算土方量的方法很多，諸如斷面法［5］、方格網(wǎng)法［6］、散點(diǎn)法［7］和表格法［8］等。該文是在Excel里按挖填方=設(shè)計(jì)渠頂線(xiàn)-原地面線(xiàn)+0.1 m(0.1 m為設(shè)計(jì)溝渠的底厚度)統(tǒng)一算出來(lái)的。但是要將相應(yīng)的填挖方量輸入到縱斷面對(duì)應(yīng)的位置，卻不能進(jìn)行統(tǒng)一的導(dǎo)入，因?yàn)楸４嬖贓xcel中的填挖方量導(dǎo)出的同時(shí)，也會(huì)在縱斷面圖上生成高程值與填挖方量等值的一條斷面線(xiàn)，這樣就破壞了縱斷面圖的美觀，同時(shí)造成了縱斷面圖的錯(cuò)誤，所以填挖方量必須手動(dòng)一一對(duì)應(yīng)輸入，這樣就增加了許多工作量，尤其是對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的縱斷面圖。

圖8 項(xiàng)目區(qū)外高程點(diǎn)缺失的縱斷面圖(a.樁號(hào)點(diǎn)周?chē)叱厅c(diǎn)缺失實(shí)例圖;b.高程點(diǎn)缺失導(dǎo)致縱斷圖異常圖)

2.2.3 手工拉坡，精度難確定。在“1.8”農(nóng)渠縱斷面的設(shè)計(jì)中，是根據(jù)相應(yīng)的限制條件進(jìn)行手動(dòng)牽拉與上下調(diào)整的，這就難免受人為因素的影響而導(dǎo)致每個(gè)人設(shè)計(jì)的縱斷面圖不同，工作經(jīng)驗(yàn)在很大程度上決定了縱斷面線(xiàn)設(shè)計(jì)的合理性。對(duì)于縱斷面設(shè)計(jì)要求較高的項(xiàng)目，可以利用最小二乘法原理，在運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行縱斷面的優(yōu)化設(shè)計(jì)［9］。

3 結(jié)語(yǔ)

土地整治過(guò)程中，縱斷面圖的繪制方法多種多樣，利用ZDM軟件設(shè)計(jì)縱斷面圖，雖然不能像利用計(jì)算機(jī)編制優(yōu)化設(shè)計(jì)模型那樣將縱斷面圖的設(shè)計(jì)做到最優(yōu)，但比先手工計(jì)算再作圖的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法要容易得多，并且不會(huì)降低設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且基于軟件的易操作性，只要熟練運(yùn)用這種方法，隨著繪圖經(jīng)驗(yàn)的積累，同樣能夠快速設(shè)計(jì)出較優(yōu)的縱斷面圖。

［1］劉彥隨.農(nóng)村土地整治要讓農(nóng)民受益［N］.人民日?qǐng)?bào)，2010-11-12.

［2］張武昌.運(yùn)用Autocad腳本命令實(shí)現(xiàn)溝渠縱斷面繪制［J］.科技視界，2012(23):81-83.

［3］劉影，呂金奇.土地復(fù)墾規(guī)劃設(shè)計(jì)中道路縱斷面圖的繪制［J/OL］.科技探索，2013(7).http://www.doc88.com/p-7394282729110.html.

［4］ZDM軟件用戶(hù)手冊(cè).

［5］胡振琪，高永光，李江新.ERDAS在土地整理土方量計(jì)算中的運(yùn)用［J］.中國(guó)土地科學(xué)，2006(1):50-54.

［6］張光輝.快速計(jì)算土方量的方法［J］.測(cè)繪通報(bào)，1997(5):23-24.

［7］王禮先.水土保持工程學(xué)［M］.北京:中國(guó)林業(yè)出版社，2000.

［8］劉樺.土方量的表格法測(cè)算［J］.測(cè)繪通報(bào)，2000(4):64-65.

［9］方成，丁建明，劉洪波.道路縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究［J］.交通與計(jì)算機(jī)，2006，24(5);54-56，60.