基于AutoCAD平臺鐵路勘測專業調查內業處理軟件的設計與實現

蔡建國　林春峰

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都　610031)

Design and Implementation of Railway Investigation System Based on AutoCAD Platform

CAI Jianguo　LIN Chunfeng

基于AutoCAD平臺鐵路勘測專業調查內業處理軟件的設計與實現

蔡建國林春峰

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都610031)

Design and Implementation of Railway Investigation System Based on AutoCAD Platform

CAI JianguoLIN Chunfeng

摘要設計并實現了一個基于AutoCAD平臺的鐵路勘測調查軟件。該軟件以房屋、道路、電力線和通訊線為待調查對象，首先設計一個里程類，用于存儲鐵路中線里程與坐標；然后利用AutoCAD提供的二次開發接口，以交互的方式在修測后的地形圖上進行待調查對象的選擇，通過相關算法獲得里程、面積、方位和距離等信息，材質等其它可選信息以下拉列表的形式供用戶選擇，最終所有的調查信息以屬性形式存儲于地形圖中，實現圖形與屬性一體化管理，最后以Excel諸表的形式輸出。該軟件能夠提高鐵路勘測調查的速度和精度，減少作業人員工作量。

關鍵詞AutoCAD勘測線路調查諸表輸出

鐵路勘測在初測和定測階段需要進行線路調查[1]，待調查的地物包括房屋、道路、電力線和通訊線等；調查結果以線路諸表的形式展現，內容包括：待調查地物位于離鐵路中線的里程，距離鐵路中線的方位、距離、面積、長寬、材質等屬性信息。傳統的方式是：外業調查完成后，利用AutoCAD打開勘測修測后的地形圖，量取房屋面積、道路寬度、里程位置等，并結合外業調查信息，以手工方式將所有數據和信息輸入到Excel諸表中[2]。這種方式工作量大、效率低、易出錯。本文設計并實現了一個基于AutoCAD平臺的鐵路勘測調查軟件。該軟件以房屋、道路、電力線和通訊線為待調查對象，首先設計一個里程類，用于存儲鐵路中線里程與坐標；然后利用AutoCAD提供的二次開發接口，以交互的方式在修測后的地形圖上進行待調查對象的選擇，通過相關算法獲得里程、面積、方位和距離等信息，材質等其它可選信息以下拉列表的形式供用戶選擇，最終所有的調查信息將以屬性形式存儲于地形圖中，實現圖形與屬性一體化管理；最后將調查信息以Excel諸表的形式輸出。

1里程類設計

鐵路勘測調查過程中，通常以里程確定待調查對象的位置。為了便于后續計算，設計了一個里程類，該類中包含：里程值和其對應的北坐標值、東坐標值，如圖1所示。

里程+里程值:double+北坐標值:double+東坐標值:double

圖1里程類定義

為了計算某點位于鐵路中線的里程和方位，可以利用一系列、按照里程值從小到大次序排列的里程類實例表示連續的鐵路中線。假設用里程類實例集合{Ki|i=0，1，…，n}表示鐵路中線，待求里程值點P的坐標值為(N，E)，計算原理如下：

(1)計算點P與{Ki|i=0，1，…，n}各點相連形成多段線最近點(垂足點)的坐標值，即求得點P′的坐標值(N′，E′)，如圖2所示。

(2)遍歷{Ki|i=0，1，…，n}，依次取Ki和Ki+1。如果坐標值(N′，E′)位于Ki和Ki+1的坐標值之間，取Ki和Ki+1進行下一步計算；否則繼續遍歷。

(3)計算Ki距離Ki+1的距離Di、點P′距離Ki的距離di，則點P′的里程為

(1)

點P′的里程值即為點P的里程值。

圖2　計算最近點

為了計算點P的方位(位于鐵路中線的左側或右側)，按照如下原理計算：

(1)里程點Ki的坐標為(Ni，Ei)，里程點Ki+1的坐標為(Ni+1，Ei+1)；

(2)按下列公式計算f

(2)

當f>0，點P位于鐵路線位左側；當f<0，點P位于鐵路中線右側。

(3)點P距離鐵路中線的距離為

(3)

2線路調查內業處理關鍵技術

鐵路勘測調查按照待調查對象可分為：房屋調查、道路調查、電力線調查和通訊線調查等。不同的調查對象，所錄入的信息亦不相同，但是某些信息可以通過地形圖圖面元素計算得到，另外一些信息需要通過下拉選擇或者人工輸入方式錄入。因此，線路調查內業處理可以歸納為如圖3所示的流程。

圖3　線路調查內業流程

2.1　房屋調查

房屋調查中，房屋面積、房屋距離中線距離和方位等信息可通過地形圖圖面元素獲取。在地形圖上選擇待調查的房屋：

(1)可以通過AutoCAD二次開發接口直接獲得房屋的面積信息，通過輸入房屋層數，可以獲得房屋總面積。

(2)可以獲得地形圖上選擇房屋實體的節點集合{Pi|i=1，2，3，…，n}，如圖4所示。遍歷該集合，通過式(1)、式(2)和式(3)，計算每個節點距離鐵路中線的距離、方位和里程，取距離最小的一組值作為最終結果。

圖4　房屋調查

2.2　道路調查

道路調查信息中，道路中心位于鐵路中線里程、道路寬度、道路與鐵路中線夾角可通過地形圖圖面元素計算得到。通過一根拉線，可以選擇鐵路中心和雙線道路，如圖5所示。

圖5　道路調查

計算鐵路中線與雙線道路的交點P1和P2；計算拉線與鐵路中線、雙線道路的交點P3、P4和P5，則：

(1)則α=∠P3P1P4為道路與鐵路中線的夾角。

(2)點P1和點P2連接線的中點處的里程即為道路中心位于鐵路中線的里程，確定里程算法見公式(1)。

(3)點P1和P2之間的距離l可以近似當作道路寬度，若需精確計算，則道路寬度為l×sinα。

2.3　電力線及通信線調查

電力線和通信線調查信息中，電力線或通信線與鐵路中線交點里程、交叉角度、左右電桿距中線距離等信息可通過地形圖圖面元素計算得到。通過一根拉線，可以選擇鐵路中心和電力線或通信線，如圖6所示。

圖6　電力線及通信線調查

計算鐵路中線與電力線或通信線的交點P1；計算拉線與鐵路中線、電力線或通信線的交點P2、P3，則：

(1)則α=∠P2P1P3為道路與鐵路中線的夾角。

(2)計算電力線或通信線上位于點P1兩端的節點N1和N2；

(3)按照式(2)和式(3)計算N1和N2距離鐵路中線的距離和方位。

3軟件實現

軟件以AutoCAD為基礎平臺，利用其提供的ObjectArx.net開發接口進行功能插件開發[3-6]。由于線路調查中不同調查對象待調查的信息不同，需要結合上述思路分對象建立信息錄入模板。以道路調查為例進行闡述，設計了如圖7所示的信息錄入界面。

圖7　道路調查信息錄入界面

該界面中，里程、道路寬度和交叉角度都是利用地形圖中的元素計算得到；道路等級種類、孔跨樣式等常用信息以下拉列表的方式供用戶選擇。當信息完成旋轉或錄入后，所有的信息將以XData[7]的形式保存到地形圖中。

當所有的調查信息錄入完成后，可以將保存到地形圖中的調查信息以Excel諸表的形式導出，如圖8、圖9所示。

圖8　輸出設置

里程起道口(平立交)中心訖改移道路長度/m道路等級 種類寬度/m交叉角度/(°)交叉方式有無看守道口工程軌枕鋪面防護種類間距/cm寬度/m鋼軌類型/(kg/m)板厚/mm柵欄及護樁/處桿欄類型鐵路在上或下跨線橋孔跨式樣鐵路橋涵/(座/m)道路路面寬度/m材料路面厚度/cm道路(口)土方/m3填方挖方土石附注DK0+14機耕道4.876相交?土DK0+45機耕道11.066相交?土DK0+82機耕道5.958相交?土

圖9輸出諸表

4結束語

采用人機交互的方式直接在AutoCAD平臺內部，利用勘測修測地形圖進行鐵路勘測調查內業處理，一方面可以利用地形圖中圖面元素直接計算某些信息；另一方面可以將常用的錄入信息以下拉列表的方式集成在屬性錄入對話框中，較少人工輸入。最終所有的信息都將存入地形圖幾何實體中，實現圖形與屬性一體化管理，最后將錄入信息以Excel諸表形式輸出。

參考文獻

[1]張金水，張廷楷.道路勘測與設計[M].上海:同濟大學出版社，2005

[2]劉小龍，賴國泉.基于ObjectArx鐵路線路調查內業處理系統的研究[J].鐵道勘察，2011(2):31-33

[3]杜剛，劉學東，張磊.基于ObjectArx的AutoCAD二次開發及應用實例[J].機械設計與制造，2004(3):30-32

[4]于蕭榕，郭昌言，陳剛.結合Objectarx和C#進行AutoCAD二次開發框架的研究[J].科學技術與工程，2010，10(20):5085-5090

[5]林春峰，黃華平，閔世平.基于AutoCAD平臺的線路橫斷面線提取系統的設計與實現[J].鐵道勘察，2013(4):6-9

[6]楊鋒，程昂，林春峰.基于ObjectArx的地形圖數據標準統一軟件的設計與實現[J].鐵道勘察，2014(5):5-7

[7]唐紅鷹.基于AutoCAD平臺的shapefile數據生產[J].鐵道勘察，2015(1):32-35

中圖分類號：U212.24

文獻標識碼：A

文章編號：1672-7479(2015)04-0001-03

作者簡介：第一蔡建國(1974—)，男，1997年畢業于西南交通大學鐵道工程專業，高級工程師。

收稿日期：2015-04-14