線性建筑物的樁號自動生成方法及其應用

王 葉

(上海諾山工程設計咨詢有限公司，上海 200333)

1 概述

隨著對城市水環境和生態文明的重視，人們對于城鎮河道環境改善日益關注[1]，城市河道整治等生態水利工程[2-3]在不斷增多。這類線性工程往往長達數公里甚至數十公里[4]，在進行平面設計時，平面布置圖上線性建筑物的定位尺寸通常采用標注樁號的方式，手工標注樁號時需要人工計算距離并在指定位置處繪制樁號，計算繪制過程繁瑣、枯燥、機械、重復、技術含量低且容易出錯[5-6]，但卻是必不可少的設計過程。如何快速實現樁號標注的自動化、智能化，將設計工程師從簡單、重復、機械的樁號標注等低級勞動中解脫出來是亟需解決的問題，即如何實現參數化[7]、智能化設計[8]，加快水利工程信息化發展[9-11]是當前研究的熱點之一。筆者在從事河道、管道及道路等線性工程結構設計工作時，從水利信息化的角度出發，深入研究了線性建筑物樁號標注的實現方法，對于常見的樁號標注方式進行了系統地分析、歸納、整理與總結，按照相關制圖標準進行個性化定制，采用AutoCAD VBA語言編寫了一套應用于線性建筑物樁號標注的輔助設計工具，可大幅度提高線性建筑物樁號標注的效率和準確性。編制的線性建筑物樁號自動標注程序在上海某河道整治工程中取得了實際應用，應用結果表明了樁號自動生成工具的可靠性與實用性。

2 CAD VBA二次開發技術簡介[12]

AutoCAD制圖工具已經成為水利工程設計領域中應用最廣泛的繪圖軟件之一，其簡單、易操作的使用方式深得用戶信賴，由于其作為通用二維制圖軟件的局限性，在水工專業制圖方面，程序提供的專業集成功能較少，繪制專業圖紙時費時費力。但AutoCAD提供了豐富的二次開發接口供用戶拓展程序功能，其中最簡單也最適合工程師使用的工具非VBA莫屬，AutoCAD VBA通過ActiveX技術封裝了大量底層繪圖方式，用戶可以方便地調用不同對象的方法與屬性，進行個性化定制，以進一步豐富和拓展相關專業功能。AutoCAD VBA編程語言具有面向對象編程的特性，界面定制簡單，開發使用方便，編制的程序運行速度快，可按公司制圖標準進行定制開發，效率較高[13-15]。本文即是采用AutoCAD VBA開發技術編寫了河道等線性建筑物的樁號標注工具，實現了樁號的自動化生成功能。

3 線性建筑物樁號標注工具開發

3.1 主要功能介紹

線性建筑物樁號標注類型基本上可以歸納為頂點樁號、等距樁號及插入樁號三種類型。本文詳細分析了這三種類型的樁號標注方式，將其實現過程歸納總結為一款線性建筑物樁號標注工具，工具使用界面如圖1所示。以下對該工具的三種樁號標注功能進行簡要介紹。

圖1 線性建筑物樁號標注工具使用界面

(1)頂點樁號

頂點樁號是指在線性建筑物軸線如河道中心線的各控制點處標注樁號。頂點是指軸線的控制點如軸線起止點、中間轉折點等，標注頂點樁號時，程序將會自動計算軸線的每個控制點距離軸線起始點的距離，推演得出各控制點處的樁號數值，并將其作為里程樁號值標注在每個控制點處。

(2)等距樁號

等距樁號是指沿著線性建筑物軸線方向每隔一定距離標注一個樁號。每隔多少米標注一個樁號是線性建筑物設計時最常使用的樁號標注方式之一，其標注方式通常是在軸線起、止點處各標注一個樁號，中間部分則每隔固定長度標注一個樁號。

(3)插入樁號

插入樁號是指線性建筑物沿軸線方向已標注過樁號，后又發現某地方需要補充標注一個樁號，此時則在需要補充標注樁號的位置處插入一個樁號，插入的樁號與原標注樁號樣式一致，插入樁號也是線性建筑物樁號標注時經常使用的功能之一。

以上三種線性建筑物樁號標注方式均含有字高、超始值、前綴及小位數4個控制參數，標注樁號時需要由用戶輸入。字高是指樁號數值的文字高度，字高與繪圖比例有關；起始值是指起始點處的里程樁號，其余各點的樁號數值大小是根據起始樁號值大小與各點距離起始點距離進行推算得到，因樁號通常是以m為單位進行標注的，超始值大小也應以m為單位；前綴是指樁號數值前面添加的文字性內容，常用于區分樁號類型；小數位是指樁號數值計算的控制精度。使用上述樁號標注命令時，需要先選中線性建筑物軸線，指定起始點位置，確定后，程序將自動完成相應類型的樁號標注過程。三種樁號標注方式可以分別獨立使用，也可以相互配合使用以適應更加復雜的樁號標注需要。

3.2 基本原理

三種類型的樁號標注實現原理基本類似，均是通過后臺計算樁號標注點距離起始點的長度，調用AutoCAD繪圖工具繪制相應位置處的樁號予以實現。具體實現步驟可以歸納如下：

步驟1：選擇線性建筑物軸線，確定樁號標注對象；

步驟2：按不同樁號標注方式在線性建筑物軸線上確定樁號標注位置點；

步驟3：計算起始點至樁號標注位置點沿軸線方向的距離，并推算出當前樁號數值；

步驟4：將當前樁號數值按照樁號標注要求進行格式化處理，加工成里程樁號形式；

步驟5：在樁號標注位置點處繪制相應樁號內容；

步聚6：重復以上步驟2～5，直至完成整個線性建筑物的樁號標注過程。

基于上述步驟，采用VBA語言在AutoCAD平臺上實現了頂點樁號、等距樁號及插入樁號三種類型的樁號自動標注工具，其實現流程圖如圖2所示。

圖2 線性建筑物樁號標注工具流程圖

3.3 程序標注優勢

程序標注的優勢在于準確可靠、速度快，標注樣式統一。只要選擇了相應的樁號標注方式后，標注工具會自動沿著線性建筑物軸線方向搜索樁號標注點并標注相應樁號，標注過程十分簡單方便，克服了手工標注樁號時操作繁瑣、計算困難、容易出錯的缺點。樁號標注自動化工具將設計者從繁雜瑣碎的樁號標注工作中解脫出來，大幅降低了設計人員樁號標注的工作量，讓設計人員能夠更加專注于設計過程本身，具有明顯的效率優勢，在線性建筑物相對較長時優勢更加明顯。

圖3 某河道等距樁號標注結果

另外本程序按照水工專業制圖標準進行個性化定制開發，使用時無需考慮圖層和字體樣式設置問題，標注程序會自動將相應內容放置在相應圖層上，方便快捷，簡單易用。而且，對于不同專業，不同的制圖標準也可在程序中進行定制設計或修改，以滿足不同制圖方式的要求，使用方式較為靈活。

4 工程實例應用

將本文的樁號自動生成方法應用于上海某河道整治工程中，該河道長約800m，整治內容主要包括疏浚清淤、護岸及生態化改造等。設計時計劃每50m布置一個樁號，手工繪制樁號時相當麻煩費力，采用本文的自動標注方法進行樁號標注，啟動樁號標注程序，使用等距樁號命令，設置字高等相關標注參數，選擇河道中心線，確定后程序沿河道中心線自動放置相應樁號，整個標注過程簡單、快速、準確。樁號標注結果如圖3所示。

由圖3可以看出，沿河道中心線每50m標注一個樁號，樁號標注樣式統一，大小一致，美觀大方，經實際測量，各樁號數值與各點實際距離起始點長度大小一致，樁號標注結果準確可靠。如若某處漏標樁號或想在某些關鍵位置添加樁號，可以使用插入樁號命令在相應位置處直接添加一個樁號。整個樁號標注過程耗時不過數秒，扣除用戶輸入數據時間，程序運行時長可以忽略不計，而手工標注過程則需要數十分鐘，樁號自動化生成工具顯著提高了線性建筑物樁號標注的準確度和標注效率，大幅降低了設計者的勞動強度。工程實際應用論證了該樁號標注工具的可靠性、準確性與便捷性。

5 結論

(1)本文系統地分析了線性建筑物樁號標注的三種方式，對于程序化實現方法進行了功能分析與功能總結，按照水利水電專業制圖標準進行個性化定制，編寫了線性建筑物樁號標注輔助設計工具，實現了多種樁號標注的自動化生成功能，顯著提高了標注線性建筑物樁號的效率和準確性。

(2)將本文的樁號自動標注方法應用于上海某河道整治過程中，沿河道中心線自動生成符合要求的樁號數據，樁號標注過程準確可靠、方便快捷，應用結果表明，編制的線性建筑物樁號標注工具具有良好的適用性和實用性，能夠大幅降低河道等線性工程平面圖樁號標注的勞動強度。

(3)本文僅對河道類等線性建筑物標注樁號的自動化方法進行了初步研究，對于參數化、模塊化設計等水利信息化深層次的研究還有待于進一步深入。