利用CAD VBA 進行隧道超欠挖標注繪圖

徐勝利

（廣東華隧建設集團股份有限公司，廣東廣州 510000）

隨著科技的進步以及社會發展的需要，我國的交通工程也在如火如荼的開展。中大型城市在不斷拓展地下空間，建立地鐵隧道和管廊隧道，高速公路、鐵路的山嶺隧道長度也在不斷刷新記錄。控制斷面的開挖關系著質量、成本、工期與安全，是施工過程中的重要一環[1]，后期斷面測量關系的隧道的凈空是否滿足車輛通行的要求。

1 實現隧道超欠挖計算的原理

我們斷面測量通常得到的是X、Y、Z 這樣的坐標值，通過線路反算只能得到測量點到線路中線的垂直、水平偏距，得不到我們需要的斷面超欠挖值，需要手動在CAD 上進行繪圖逐點標注。因此在得到斷面偏距數據后，需要利用CAD 二次開發實現隧道超欠挖自動標注計算。

隧道斷面往往由直線和弧線（把圓看作弧線的一種）兩部分組成，我們的測量點首先需要判斷超挖還是欠挖，然后計算測量點到直線或者弧線的最短距離就得到我們所需要的超欠挖值，超欠挖面積計算中超挖面積是實際開挖面積與設計開挖面積的差集，欠挖面積則是設計開挖面積與實際開挖面積的差集[2]。

2 利用CAD VBA 實現的步驟

2.1 讀入測量數據

標準斷面采用矩陣方式進行存儲[3]，利用矩陣數據作為設計線繪制，從起點開始按照順時針方向進行線元錄入。當線元編號僅有1，且存在圓心坐標和半徑，默認圖形形狀為圓，需要多段線繪制兩個180°的圓弧進行拼合。直線和弧線部分起點是當前線元起點，端點是下一線元起點，采用多段線繪制并閉合。數據格式如表1 所示。

表1 參數矩陣單元規劃

測量斷面采用里程以及當前里程斷面的逐點水平和垂直偏距，我們將實際測量點的偏距作為X、Y 值在CAD 中繪制采用多段線進行繪制并閉合。

2.2 計算超欠挖具體值

我們將設計斷面看作是一個多邊形，具有封閉屬性，將不同的弧線（圓）作為多邊形的“邊”，通過循環計算點到每條邊的最短距離獲得其中的最小值作為超欠挖值，同時得到最近點，在最近點和測量點之間采用對齊標注進行可視化。循環“邊”的代碼如下：

為了計算最小值，引入直線和弧線邊對應的“影響區”（兩條虛線之間）概念，“影響區”的測量點到“邊”的垂線長為最短距離，垂足為最近點，見圖1。

圖1“影響區”示意圖

判斷點在是否在直線的“影響區”，如圖2 所示，a2+b2

圖2 直線與測量點示意圖

判斷點在是否在弧線的“影響區”如圖3 所示，CAD 中弧線和直線擁有角度的特性，通過獲取弧線的起點、端點角度和直線OP 的角度分別為∠A、∠B、∠P，（∠P-∠A）×（∠P-∠B）×（∠A-∠B）<0 表示測量點在“影響區”外，則測量點到弧線的一端點最近。反之則在“影響區”,最短距離就是|OP-R|。核心代碼如下：

圖3 弧線與測量點示意圖

2.3 判斷超欠挖并計算面積

超挖還是欠挖判斷則是以測量點為圓心，以0.01mm 為半徑繪制圓并制作面域，因為0.01mm 較測量精度高，不管是0.01mm 的超挖還是欠挖對實際結果的影響可以忽略不計，通過2.2 過程計算得到的超欠挖值不為0 時，可通過判斷設計線面域和測量點圓面域是否有交集，有交集為欠挖，反之為超挖，通過設置紅藍兩種標注顏色區分超欠挖。核心代碼如下：

3 結論

利用上述程序完成了新白廣機場段隧道的斷面測量超欠挖標注，平均每個斷面30 個點，利用該程序自動標注和計算，驗證正確后同時可移植到Excel VBA 中實現表格和圖像可視化聯動，見圖4。

圖4 程序執行效果圖