第九章 路线设计图表的绘制Word下载.docx
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设计图纸尽管样式繁多，但都有共同的特征，包括图框、图形、文本和嵌入表格，如图9-4所示。
可以表示为：
<
图纸特征>
：
=<
图框特征>
+<
图形特征>
文本特征>
嵌入表格特征>
图框特征：
图签特征>
图栏特征>
图签特征：
图签插入点>
图签栏目个数>
文本属性特征>
图签内容>
图栏特征：
图栏插入点>
图幅尺寸>
图形特征：
几何特征>
属性特征>
几何特征：
形体特征>
位置特征>
关联特征>
属性特征：
颜色/图层特征>
图形填充特征>
画线特征>
正文特征：
字符属性特征>
正文内容>
嵌入表格特征：
表头特征>
表域特征>
图9-4图纸描述示意图
对于几何图形，图形特征主要表现为几何特征，几何特征通过点，线、面、夹角、方向、范围等几何参数表示；
而对于点阵图形，图形特征主要表现为属性特征，属性特征通过属性或属性分布规律表示。
图形中的正文标注具有正文特征，正文特征包括正文内容、字型及输出位置。
基于图纸特征的图纸表示法是将图纸信息分解成一个个图形特征，通过这些图形特征表示图纸对象与人们对图形认识的自然模型一致，因而它易于理解和表达。
由于图纸特征是图形对象的要素，因而用图形特征表示图纸具有数据少而表达准确的特点，便于图形识别和分析，也便于图形数据存储和处理。
（2）图形元素及其表示方法
道路CAD图纸处理所设计的图形元素主要包括单一直线段、圆曲线、回旋线、不规则曲线、椭圆、折线、区域填充、标注等。
不难发现，这些图形元素，不论何种形状，都是由其特征点描述的。
见表9-1所示。
图形特征点是能表示图形特征的点值集、属性值集或点值与属性值组成的元素集。
图形特征点的数学表示为：
DP：
DP1>
DP2>
DP3>
DP1={（P1，P2，…Pj…Pn）i∣i=1,2……K}
DP2={（D1，D2，…Dj…Dm）i∣i=1,2……K}
DP3={[（P1，P2，…Pj…Pn）,（D1，D2，…Dj…Dm）]i∣i=1,2……K}。
其中：
Pj为点值，点值不是象素点（POINT），仅具有方位（POSITION）含义，用坐标（Xj，Yj，Zj）表示；
Dj为属性值，具体值与属性编码有关。
图形特征点有三种表现形式：
DP1，DP2和DP3，它们分别对应于只需要点值、只需要属性值以及需要点和属性值的一起可以表示清楚的图形特征。
利用图形特征点，可以表示所有的图形特征。
由于点是最小的图形单位，对于图形的几何特征，如图形中的点、线、面等参数，都可以用点值以隐式方式或显式方式表达完整，比使几何参数表示更方便。
利用点值和属性值相结合的形式，可以有效地表示图形属性的分布情况，特别是对于那些属性分布规律极复杂的图形特征，图形特征点方法是较理想的表示方法。
常见图形特征及特征点内容表9-1
图形特征
图形特征点内容
直线
起点、终点
圆
圆心点、圆上一点
圆弧
圆心、圆弧上两点、方向
椭圆
椭圆边界框顶点
回旋线
回旋线上控制点
折线
折线上的拐点
不规则曲线
曲线上的凹凸点
区域填充
区域内一点、填充类型值
文字
位置参考点、高度、旋转角
标注
标注参考点、标注样式
图形对象的图形特征往往不止一个，需要多个图形特点表示，这些特征点的模式集就构成了表示该图形对象的图形特征点模型。
图形对象特征点描述法是图形特征点模型与支持它的方法的集合，即：
DDP={GD1，GD2，……GDi……GDn}
DDP为特征点描述法，GDi为一个图形表示方法，该方法建立在图形特征点基础之上。
用特征点描述图形对象，其图形表示方法的数学表示为五元组：
GD，DP，M，R，PI>
其中，GD（GRAPHICDISTINCTION）为图形对象表示；
DP（DISTINCTIVEPOSITION）为图形特征点模型；
M（METHOD）为基于图形特征点模型的图形处理方法；
R（RELATION）为图形特征点模型中的模式之间的关联；
PI（PICTUREIDENTIFEIER）为图形对象标识。
2.图形中嵌入表格对象的生成方法
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图9-5表格对象描述示意图
嵌入表格一般是由标题、表头、表域三大部分组成，表格样式主要是由表头决定的。
因此，表头的生成是嵌入表格处理的难点和重点。
图9-5是一个典型的嵌入设计表格，具体形式取决于设计对象和设计单位的习惯做法。
由此看出表格的表头是具有一定的层次的，很像一个多叉“树状”结构，树的末节点对应真正的数据列。
末节点的个数表示嵌入表格的列数，节点的层数表示嵌入表格的行数。
例如，图9-6表示的多叉树为5层，总共有8个末节点。
根据这样一个多叉树结构，可以生成图9-5所示的表头格式。
所以表头格式的生成方法就是将表头的栏目按照一定的层次关系，形成一个对应于多叉树的词条序列，然后再构造表头边框。
构造好整个表头后，可以往表域中填写相应数据。
图9-6表头多叉树图示
三、基于VB和EXCEL的设计表格处理
EXCEL是Microsoft办公自动化系列软件之一，具有强大的数据分析和处理功能，和AutoCAD一样，支持ActiveXAutomation技术，并且内部嵌入了VBA程序语言，供用户开发应用程序，为软件的复用和集成提供了技术保障。
道路设计中有些表格反映的数据量巨大，是施工的主要依据，如路基设计表、直线曲线及转角表和土石方数量计算表等，但是，这些数据在设计过程中已由应用程序生成，制表的主要任务是如何快速按照一定的格式填写这些数据，因此，适合采用EXCEL自动处理。
由于EXCEL没有定义外部数据交换格式，应用程序不能在外部直线生成EXCEL表格文件，因此，专业CAD系统应用EXCEL功能需要使用Automation技术，EXCEL作为Automation服务器，专业应用程序作为Automation控制器。
下面主要介绍基于EXCEL的设计表格处理方法。
1．EXCEL的Automation对象
作为服务器，EXCEL提供了丰富的Automation对象，其中最常用的见图9-7。
EXCEL.Application
Workbooks（工作薄）
Names（工作表名）
Worksheets（工作表）
Charts（图表）
Range（区域）
DocumentProperties
图9-7常用EXCELAutomation对象
在VB应用程序调用EXCEL，实质是将EXCEL作为一个外部对象来引用，由EXCEL对象模型提供能从VB应用程序内部操纵的对象以及相关的属性、方法和事件，完成对EXCEL的启动、生成新的工作薄、工作表等。
2．EXCELAutomation对象的引用
引用对象的方式分为前期绑定和后期绑定。
前期绑定是将使用对象变量声明为一个特定类的变量，并且要在VB工程中通过设置对EXCEL类型库的引用。
后期绑定是将引用的对象声明为一个一般变量，如Object或Variant型变量。
前期绑定引用编写的程序不易出错，后期绑定引用适应于一些特殊场合，如编写不局限于具体应用程序的通用代码。
下面是对EXCEL前期绑定引用的部分VB代码。
DimMyExcelAsObjet’声明一般对象变量
DimExcelappAsExcel.Application
’声明对象变量Excelapp为Excel.度Application类变量
DimExcelWasNotRunningAsBoolean’释放标志
OnErrorResumeNext
SetMyExcel=Get0bject（,“Excel.Application”）
’如果EXCEL已经运行，则引用EXCEL的Application对象
IfErr.Number<
>
0ThenExcelWasNotRunning=True’检测到EXCEL没有运行
Err.Clear’清除错误代码
SetMyExcel=Create0bject（“Excel.Application”）
’如果EXCEL没有运行,则启动EXCEL,创建引用Application对象
3.使用EXCEL对象的方法、属性
下面代码为使用对象的方法和属性的片断。
Myexcel.Workbooks.Open（path＆“\路基表模板0.xlt”）’打开模板
Range（″a2″）.Activate’激活单元格A2
ActiveCell.Characters.Text=″×
×
三级公路×
段″
Cells（6,9）.Characters.Text=Format（bz（i）,″0.00″
Cells（6,10）.Characters.Text=Format（zfd（i）,″0.00″
Cells（6,11）.Characters.Text=Format（by（i）,″0.00″
Cells（6,12）.Characters.Text=Format（zc（i）,″0.00″
Cells（6,13）.Characters.Text=Format（cc（i）,″0.00″
’以上为往第6行第9至13列填写数据。
可以看出，利用EXCEL的Automation技术，在应用程序内部可以方便地操作EXCEL的对象、方法和属性，实现计算和表格输出的同步，较好地实现与EXCEL的集成。
第二节平面设计图的自动生成
道路平面设计方案的最终表达是平面设计图纸。
平面图中一般需要体现出道路中线、平面设计参数、道路各部位偏置线、桥涵简图、有关标注以及地形地物等。
在完成道路平面图的绘制之后，还需要根据图纸的比例尺，对平面图进行分幅，以便生成可供分页输出的平面图纸。
一、路线平面设计图的绘制内容
在路线平面设计中，地形、地物属于地形图绘制的范畴，一般为光栅扫描图像或电子地图的形式，不需要用程序进行绘制。
需要平面设计程序进行绘制的主要内容包括：
（1）平面设计线
平面设计线包括道路中线和交点线（导线），在平面设计的过程中就可绘制完成。
（2）平面设计参数及平曲线要素表
平面设计参数通常包含各特征点、曲线单元设计参数和百米桩、公里桩等。
在图纸的适当位置，还应列表标注平曲线要素：
交点编号、交点位置、圆曲线半径、缓和曲线长度、切线长度、曲线总长度、外距等。
高等级公路应列出导线点坐标表。
（3）道路各部位偏置线
道路各部位偏置线包括路基顶部设计线和边坡、边沟设计线。
其中路基顶部设计线包括中分带、行车道、硬路肩和土路肩。
（4）桥涵构造物
平面设计图中一般需绘制桥涵构造物简图，起到标示和参考作用。
绘制内容包括：
设计轴线、墩台轴线、构造宽度线、洞口示意线等，以及相应的构造物名称和桩号的标注。
二、道路平面图的自动分幅
道路是一种空间带状构造物，无法在一张图纸中，清晰地表现一条长路线的设计细节，需要将平面设计图纸拆分成数张单页图纸，进行打印输出。
目前，常见的设计软件中，分幅的原理有三种：
实体剪切法、块剪切法和视图裁减法。
实体剪切法的基本原理是：
将当前页显示范围中的实体复制到图纸页位置，经过移动、旋转和缩放操作，再根据图纸的显示区域的边框对这些实体分别进行剪切操作，将区域外的实体删除，将与区域相交的实体进行剪切，保留区域内的部分。
分幅操作结束后，由于大量的图形实体被复制一次或数次，因此，通常图形文件字节数会增加数倍。
由于这种方法不能对图块、文字进行有效的操作，此外，对图像实体的操作需要进行图像剪切，因此，效率较低、适应性差，而且程序实现比较复杂，目前已经较少采用。
块剪切法的基本原理是：
将图形环境中所有的实体定义到一个图块中，在分幅时，首先插入这个图块，根据当前页起点桩号的坐标、方位角和图纸缩放比例，计算得到图块的平移、旋转、缩放矩阵，对图块进行操作。
再根据图纸的显示区域的边框对图块进行裁剪，仅显示区域内部的图块内容。
使用这种方法分幅操作结束后，无论分页数的多少，图形文件的字节数会增加一倍左右，主要是块定义时，需要保存所有实体的数据副本。
由于这种方法能够对图块、文字、图像等实体进行有效的操作，而且程序实现相对简单，目前为许多设计软件所采用。
以上两种方法存在两个共同的不足：
如果后期需要修改图纸，必须删除已有分幅结果，重新执行分幅命令。
分幅操作后，文字的字节数都将大幅度增加。
视图裁剪法能够很好的解决这个问题。
其基本原理是：
在模型空间绘制平面设计总图，在图纸空间创建分幅单页视口（Viewport），对视口进行平移、旋转和缩放操作，将预定的图纸内容显示到视口中，视口外的图形自动被隐含。
我们可以将视口理解为模型空间中一个特定的观察窗，模型空间中的任何修改，都将真实地、自动地显示到视口中，这样，就可以大大方便后期修改图纸。
可以说，一旦分页视口被创建之后，只要路线长度不修改，其他的修改都不会影响到分图，因此不必重新进行分幅。
此外，采用视图裁剪法分幅之后，文件字节数的增加量几乎可以忽略不计。
如图9－8为计算机绘制的路线平面设计图实例，该图地形部分为直接采用航测产生的电子地图，由计算机自动将设计好的路线叠加覆盖处理后完成。
图9-8路线平面设计图示意
第三节纵断面设计图的自动生成
纵断面设计图的绘制是在纵断面拉坡完成后进行的。
纵断面设计图是道路设计重要技术文件之一，为了明显地反映沿着中线地面起伏形状，通常在初步设计和施工图阶段，横坐标比例尺采用1：
2000（城市道路采用1：
500～1：
1000），纵坐标采用1：
200（城市道路为1：
50～1：
100）。
在工程可行性研究阶段，考虑到方案研究和比选的要求，横坐标可采用1：
50000和1：
10000的比例尺绘制，纵坐标可采用1：
5000和1：
1000的比例尺绘制。
纵断面设计图的绘制以《公路工程基本建设项目设计文件图表示例》为依据，由上、下两部分内容组成的。
上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线，另外，也用以标注竖曲线及其要素；
坡度及坡长（有时标在下部）；
沿线桥涵及人工构造物的位置、结构类型、孔数和孔径；
与道路、铁路交叉的桩号和路名；
沿线跨越的河流名称、桩号、常水位和最高洪水位；
水准点位置、编号和标高；
断链桩位置、桩号及长短链关系等。
下部主要用来填写有关内容，自下而上分别填写：
直线及平曲线；
里程桩号；
地面标高；
设计标高；
填、挖高度；
土壤地质说明；
设计排水沟沟底线及其坡度、距离、标高、流水方向（视需要而标注）。
由于我国地域辽阔，地形变化多端，各设计部门绘图习惯有所差别，初步设计与施工图设计图纸的要求又不同。
因此，纵断面设计图表模块必须非常灵活，能适应各种变化。
如图9-9所示，为某商用软件纵断面绘图模块，用户可以根据本单位的设计习惯，选择需要标注的内容，并对字体、标尺高度等进行设置。
图9-9路线纵断面图绘制设置
在山区公路中，由于地形高差较大，经常出现在一张图中图形的纵向地面线超出图框的情况，为全面表示出地形的变化和纵断面线形的设计情况，程序必须对其进行处理，将纵断面分段绘出。
分段处理的原理与人工处理过程一致，是根据图纸的实际绘图长度计算出该段路线设计标高及地面标高的最大高差值，若该高差值超出了纵向绘图的范围，则必须考虑分段绘制。
分段从该图幅绘图起始桩开始，直至该分段内的最大高差值等于图幅内纵向绘制范围为止，逐步分段下去，直至满足要求。
纵断面设计图绘制流程如图9-10所示。
计算机绘制的纵断面图见图9－11。
图9-10路线纵断面图绘制流程图
图9-11路线纵断面设计图示意
第四节横断面设计图表的绘制
一、横断面设计图的主要内容与流程
根据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》规定横断面设计的主要成果图包括：
标准横断面图、横断面设计图、边沟排水设计图、超高方式图、特殊路基设计图、中间带设计图、中央分隔带开口设计图、弃土坑设计图、路基防护工程设计图等。
其中最主要的就是横断面设计图的绘制，下面主要介绍横断面设计图的主要内容和流程。
横断面设计图一般是根据用户确定的图幅比例和排版定位要求，自动在图框内绘出横断面地面线。
然后根据设计方案，在指定的位置绘制设计线和两侧边坡、挡土墙、护面墙、护脚、护肩、边坡加固、边沟、排水沟、截水沟等防护设施。
再按照要求在适合的位置标明桩号、填挖高和填挖面积、边坡率等。
最后根据用户的交互要求标注控制标高、沟底标高、坡口角距离、排水沟外边缘、横坡坡度、用地界与宽度、地面线高程等。
横断面设计图的流程如图9－12。
图9-12横断面图绘图流程
横断面设计图计算机解决的另一个问题是排版定位问题。
排版定位主要是确定图纸中如何安排横断面图，使得横断面图不会出图纸范围，无重叠、交叉，排列整齐。
具体在横断面排版时，从该图的第一个横断面开始按顺序先后查找，先根据每个断面的填挖高度、在纵向上所占范围（如图9－13），将一列排满；
在这一列排好后，如自行判断排列列数，则由这一列所占横向宽度最大的宽度为依据，检查横向能否再排一列，如果能排的下，顺序向后检查、比较，再按同样的方法确定第二列的横断面。
若需要将图幅排满，可按此方法顺序查找比较，从而确定该图幅需绘的横断面列数及每列个数；
然后根据绘图的列数进行横向布置，确定每列再横向上的具体位置，每一列横断面其中心桩位置要求在纵向对齐，而该列横断面中心桩的纵向位置则根据该列所绘横断面个数及各个横断面纵向所占范围确定。
在电脑自动排版定位前，为保证出图的美观要求，用户根据需要确定成图间距，通过交互过程输入计算机（也可选择默认）。
横断面图排版定位时，从协调和美观的角度考虑，一般以两列为宜。
但比例尺比较小或路基宽度较窄的情况下，也可以安排三、四列。
具体到某个设计中，一般是通过交互设计过程，由用户自己根据具体情况确定列数，也可由程序对各个断面进行自动判断后确定。
确定列数之后，横断面图的横向位置就可以确定下来拉，然后需要确定的就是纵向的位置。
图的纵向位置一般是由具体某个横断面的最高、低点确定。
同样也是满足不超出图纸范围、无重叠、交叉的要求。
最后的设计成果如图9-13。
图9-13横断面设计图
二、横断面设计表的主要内容
横断面设计表的主要内容很多，包括路基设计表、路基土石方数量表、路基每公里土石方数量表、特殊设计路基设计工程数量表、路基土石方运量统计表、取土坑（场）、弃土堆（场）一览表、路基防护工程数量表等。
路基设计表（图9-14）主要包括列出平曲线要素、纵坡（坡度、坡长、变坡点桩号及高程）、竖曲线要素、桩号、地面高程、设计高程、路基宽度（原宽、加宽、加宽后总宽）、缓和长度、超高值（左、右）路基边缘与设计高之差（左、右）等。
边沟（排水沟）需特殊设计时还应列出沟底纵坡设计资料、形状及尺寸、沟底高程（左、右）。
高速道路、一级道路应列出平曲线要素、纵坡（坡度、坡长、变坡点桩号和高程）、竖曲线要素、桩号、地面高程、设计高程、填挖高度、路基宽度（中央分割带、左、右幅分别按行车带及路缘带、硬路肩、土路肩计列）、各点与设计高之差（左右幅分别按左侧路缘边缘、硬路肩边缘、土路肩边缘各点填列），并说明加宽、超高情况。
图9-14路基设计表
路基土石方数量表（图9-15）主要包括列出桩号、断面积、平均断面面积、挖方（总体积、土类、石类）、填方（总体积、填土及填石（分压实方和自然方））、本桩利用方、余方、欠方、远运利用方、调配示意、运量、借方（分土类、石类、运距、运量）、弃方（土、石、运量、运距）等。
路基每公里土石方数量表主要列出起讫桩号、长度、挖方（总体积、土类、石类）、填方（总体积、填土及填石（分压实方和自然方）、本桩利用方、远运利用方、借方）、弃方、总运量、计价土石方数量等。
图9-15路基土石方数量计算表
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