公路路线平面图自动分幅出图方法

浙江建筑 第23卷第1期 2006年1月

公路路线平面图自动分幅出图方法

舒玲霞, 蒋红斐

(中南大学土木建筑学院, 湖南长沙410075)

摘 要:针对公路路线平面图分幅问题, 在Au t oCAD 环境下, 运用C ++语言编制了实现平面图自动分幅的程序。运用该程序可快速、准确地将线路分幅绘出, 且能充分利用图纸, 使图纸的布局较为美观, 同时绘图效率也有了较大提高。

关键词:公路; 平面图; 回归分析

中图分类号:U412. 33 文献标识码:B 文章编号:1008-3707(2006) 01-0061-03

路线平面设计图是设计文件中的主要图纸之一, 它直观反映出路线平面线位的情况。根据交通部颁布的 公路工程基本建设项目设计文件编制方法! 和 公路工程基本建设项目设计文件图表示

[2]

例! , 公路工程设计文件的幅面采用A3(横式), 即297mm ∀420mm (图1) 。而一个公路工程项目, 其路线长度一般有十几千米、几十千米甚至上百千米, 这样在编制线路平面图时就必须按A3图幅尺寸进行分幅。在利用CAD 软件系统编绘路线平面图时

[3, 4][1]

决了上述问题。它主要是根据A3图框的有效绘图范围将整条线路分为若干段, 然后对其进行打断, 最后将线路的各段分别复制到水平放置的各个A3图框中, 并进行旋转操作以保证线路图位于图框的中央。现以路线总体平面图为例描述如下。1. 1 A3幅面布置

虚框ABCD (图1) 为有效绘图区域, 本文中称之为内框(350mm ∀250mm ) 。A3幅面的有效绘图长度一般约为365mm, 当比例尺为1#1000时, 一般每幅图可容纳的线路长度约为350m 。1. 2 路线总体平面图

路线平面可由路线中线(图2中的1), 左右侧路基边缘线(图2中的2、3), 左右侧坡脚或坡顶线(图2中的4、5) 五条线来描述。路线设计完成后, 左、右侧路基边缘及边坡坡顶以及坡脚距路线中线的距离随之确定, 根据路线平面逐桩坐标和切线方位角, 可确定图2中1、2、3、4、5所示五条线的平面坐标。从而绘出路基范围内带坡顶、坡脚线的路线平面设计图。

, 由于A3幅面内有效绘图区域(ABCD ) 至

A3图框边缘(EFG H ) 之间不得有任何图形出现, 见

图1, 所以还要对线路及地形图进行裁减和必要的整饰。目前的分幅出图方法要么是人工手动布置图框, 要么是通过旋转图框来确定分幅范围, 这些方法都存在绘图效率不高、图纸布局不够美观及不能充

分利用图纸空间的问题。

图1 A3幅面布置示意图

1 公路路线平面图分幅出图方法

在本文中, 笔者提出的分幅出图方法较好地解

图2 A3路线平面设计图

收稿日期:2005-05-08

作者简介:舒玲霞(1980 ), 女, 湖南怀化人, 中南大学土木建筑学院在读硕士。

∃

1. 3 路线平面图的分幅方法

设一幅A3图纸可容纳的路段起、止桩号分别为P s 和Pe 。由上可知, 当比例尺为1#1000时, 该路段的长度为(P e P s ), 约为350m 。根据该路段长度用试算法确定线路的分幅范围, 即每幅图纸所能容纳的线路长度。

首先从线路两条边坡线(图2中的4、5) 的起点桩号往后取N 对点。根据路段长度(P e P s ) (本文中取350m ) 大致估计有效绘图区域ABCD 内能放下的点数作为N 的值。若每隔20m 设一桩点, 则N 的初始值可取18(350/20)。

根据前面所取的N 对点确定该段线路的宏观走向。由于公路一般线路较长, 线型多变, 其间有很多弯道, 因此在分幅绘制时应首先确定每幅图内线路的宏观走向, 然后根据其走向合理布置图框与线路图的相对位置, 以确保线路平面(示意) 图在A3图幅的中心区域, 达到美化图面的目的。公路工程本身为线型工程, 因而可采用最小二乘法根据所取的N 对点拟合出一条回归直线y =a +b x (图3), 则该回归直线所在位置即为该段线路的平面(示意) 图所在的中心位置

[5]

ax +b 作为中心线, 按内框的尺寸(350mm ∀250mm ) 确定一个矩形框。编制函数Po lygonConta inPo i n t 判断前面所选路段的两条边坡线上的所有点是否都在该矩形框内。若所有的点都在该矩形框内则N =N +1, 重复上述过程直至不满足所有点在该矩形框内, 记录前一次的s 、e 点; 若不满足所有点都在该矩形框内, 则N =N -1, 重复上述过程, 直至所有的点都在该矩形框内, 记录该次的s 、e 点。经过循环判断, 使得有效绘图区域ABCD 内可容纳的线路长度达到最大, 从而充分利用了图幅空间。根据前面最终确定的s 、e 点求出线段se 的中点m 。以线段se 所在的直线作为内框中心线, m 作为中心点, 按内框尺寸(350mm ∀250mm ) 得到内框ABCD 如图4所示。

确定打断线。对整条线路进行上述操作, 最终可将线路分段放入各自可被容纳的内框中(图4) 。但是, 从图4中可以看出, 相邻两个内框是互相搭界的。因此要确定相邻两段线路的准确分界必须首先确定打断线。其具体方法为:求出相邻两内框中心线的分角线, 过前一内框中心线上的e 点且与分角线平行的直线即为打断线, 如图4中的直线ab

。

。而回归系数b (即直线的斜

率) 就是将该段线路放入水平布置的A3图框时所要旋转的角度的正切值。根据前面所取的2N 个边坡点的x 、y 坐标用最小二乘法估计参数a 、b , 具体公式为a =y -bx , b =l xy /lxx 其中:x =

---

%

x i /n,y =

-

%

-

y i /n,l x y =

%

(xi -x ) (yi -y ), l xx =

--

%

(xi -

x )

2

图4 内框及打断线

确定打断范围, 将整条线路打断, 将线路的各段放入水平放置的A3图框内。编制函数Rectan g le B et w eenTwoL i n es 确定打断线ab 与内框ABCD 所组成的多边形, 所得多边形作为打断实体及构造选

图3 拟合所得的回归直线

择集的范围, 如图4中的四边形EBCF 。由于线路及地形图都是连续的, 在图1中的ABG H 、BCFG 、CDEF 和DA HE 四个边缘区域内都有图形存在, 需对其进行裁减以使得这四个边缘区域成为空白。为此, 可以编制函数B reakEntitiesI ntersecW t ithPo lygon 将与前面所确定的多边形(四边形EBCF ) 相交的所有实体打断, 然后编制函数Crossi n gPolygonSe lect E n

确定有效绘图区域ABCD 中所能容纳的路段长度。在两条边坡线(图2中的4、5) 中任取一条, 分别求出该段边坡线上第一个点和第N 个点在前面拟合出的直线(y =ax +b ) 上的投影点s 、e(图3) 。然后求出线段se 的中点m (图3), 以m 作为中心, 直线y =

tities 将落入该多边形中的所有实体构造成一个选择集。最后, 绘制一个水平放置的A3图框, 将该选择集复制(Copy) 到图框的中央(复制过程中基点为前面确定的m 点, 第二点为A3图框的中心点) 。由于每段线路的大致走向与水平方向(即A3图框的中心线) 有一个夹角 =tg b , 因此应将线路绕A3图框中心旋转(Rotate) - , 这样就保证了线路位于图框的中央位置。对整条线路进行上述打断、复制、旋转操作完成线路分幅绘制任务, 最终可将其准确、快速地分为若干段分幅绘出。见图5

。

-1

B reakEntitiesI n tersecW t ithPo l y gon (int nPo i n ts , ads -po int*Points)

将落入指定多边形中的所有实体构造成一个选择集。n Po i n ts 为指定多边形的顶点个数, *Po i n ts 指向多边形顶点数组, Se l S et 为所构成的构造集名称。

C rossingPo lygonSelect E ntities(i n t nPoints , ads -po int*Points , ads -na m e&Sel S et)

3 结 语

利用本文中的方法可将线路准确、快速地分为若干段分幅绘出。由于在分幅前循环判断A3图纸有效绘图区域能容纳的最大线路长度, 使得A3图纸空间得到充分利用。同时使用回归分析定位法确定了每段线路的大致走向, 使得每幅线路平面(示意) 图都位于A3图纸的正中央, 因而图纸的布局较为美观。在分幅的过程中实现了全自动确定分幅范围, 与以往的手动和半自动定分幅范围相比, 分幅的准确度和效率也有了较大提高。

参考文献

图5 路线平面图的分幅图

2 程序中的主要函数

确定两条线与矩形相交所组成的多边形。Rect 指向矩形顶点数组, 二维数组L i n e 为两条直线的法线方程系数(如果直线法线方程为ax +by +c =0, 则法线方程系数为a, b , c), np 为多边形顶点个数, Po lygon 指向多边形顶点数组。

RectangleBet w eenTwoLi n es(double (*Rect) [3],double Li n e[2][3],i n t&np , double (*Polygon) [3])

将与指定多边形相交的实体打断。n Points 为指定多边形的顶点个数, *Points 指向多边形顶点数组。

[1] 中华人民共和国交通部. 公路工程基本建设项目设计文件编

制方法(交公路发[1995]1036号) [M].北京:交通部公路规划设计院, 1996. 36-59.

[2] 中华人民共和国交通部公路管理司. 公路工程基本建设项目

设计文件图表示例(初步设计) [M].北京:交通部公路规划设计院, 1997. 1-20.

[3] 符锌砂. 公路计算机辅助设计[M].北京:人民交通出版社,

1998.

[4] 王福建, 曾学贵. 基于Auto CAD 的公路及铁路线路平面图出图

方法[J].北京:北方交通大学学报, 1999(8):235-242. [5] 李明华. 平面图绘制中的回归分析定位[J ].南昌:华东交通大

学学报, 2003(2):163-168.

∃