余志江

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 天津 300142)

勘探孔里程偏移量的快速讀取法

余志江

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 天津 300142)

介紹基于Civil 3D軟件的里程偏移量讀取法，重點(diǎn)研究基于Visual LISP語(yǔ)言的勘探點(diǎn)里程偏移量讀取的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上編制了相應(yīng)插件，采用本插件進(jìn)行勘探點(diǎn)里程偏移量讀取時(shí)不僅速度快、準(zhǔn)確性高，并且具有使用簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)電腦配置要求低的特點(diǎn)。

里程偏移量 勘探孔 Visual LISP二次開(kāi)發(fā)

根據(jù)《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》，地下車站和區(qū)間的勘探孔孔深需要根據(jù)結(jié)構(gòu)底板高程確定，而勘探孔里程是獲得結(jié)構(gòu)底板高程的前提，所以地鐵勘察在編制勘察大綱時(shí)就需要讀取勘探孔的里程偏移量數(shù)據(jù)。

快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行勘探孔里程偏移量的讀取對(duì)巖土工程勘察具有非常重要的意義。首先介紹常規(guī)讀取方法及其缺點(diǎn)，然后分別介紹基于Civil 3D和Visual LISP的兩種快速讀取方法。

1 常規(guī)讀取方法介紹

目前，勘探孔的里程偏移量數(shù)據(jù)讀取一般采用在CAD模型中人工逐孔量測(cè)讀取。人工讀取法存在如下不足。

(1)效率低下： 人工在CAD中量取一個(gè)勘探孔里程和偏移量數(shù)值的時(shí)間平均需要大約1 min。地鐵行業(yè)勘探孔間距小、數(shù)量多，單個(gè)區(qū)間工點(diǎn)的勘探孔往往達(dá)幾百個(gè)，整條線路的勘探孔數(shù)量可能達(dá)幾千個(gè)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中線路平面經(jīng)常會(huì)優(yōu)化調(diào)整，一旦線位發(fā)生變化又需要重新讀取，人工讀取往往會(huì)花費(fèi)很大的時(shí)間和精力。

(2)誤差較大：人工讀取時(shí)一般采用CAD中的距離查詢命令“DI”，距離查詢命令查詢兩點(diǎn)之間的直線距離，所以在曲線段誤差會(huì)比較大，讀取的里程值往往偏小。

(3)錯(cuò)誤率高：人工讀取時(shí)，一般先在CAD中用“DI”命令量取得到里程和偏移量值，然后將查得的數(shù)據(jù)從命令框中抄下，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，轉(zhuǎn)抄過(guò)程中很容易出錯(cuò)。

2 基于Civil 3D的里程讀取

2.1 軟件簡(jiǎn)介

Civil 3D軟件是一款面向土木工程設(shè)計(jì)與文檔編制的建筑信息模型(BIM)解決方案，其勘測(cè)和設(shè)計(jì)工具可以自動(dòng)完成許多耗費(fèi)時(shí)間的任務(wù)，有助于簡(jiǎn)化項(xiàng)目工作流程。通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)Civil 3D軟件可以應(yīng)用在勘探孔的里程和偏移量讀取工作中。

2.2 讀取步驟

勘探孔里程偏移量讀取可以利用 Civil 3D軟件Reports Manager工具箱中的Station Offset to Points 函數(shù)。Station Offset to Points 函數(shù)可以快速、自動(dòng)輸出CAD模型中批量點(diǎn)基于指定線路的里程和偏移量數(shù)據(jù)，讀取過(guò)程包含如下幾個(gè)步驟。

(1)建立路線模型

Civil 3D提供了多種建立線路模型的方法，勘探孔里程偏移量讀取工作中可采用由多段線對(duì)象創(chuàng)建線路的方法。線路專業(yè)提供的線路中線是由許多不連接的多段線組成，在創(chuàng)建線路模型之前應(yīng)將線路中線連接成整條多段線。

(2)插入斷鏈

線路專業(yè)提供的線路平面圖中往往存在許多斷鏈，采用多段線對(duì)象直接建立的線路模型終點(diǎn)里程往往與設(shè)計(jì)不符，所以建立初步線路模型后需要在線路特性中添加樁號(hào)斷鏈。線路編輯完成后應(yīng)注意檢查線路的里程標(biāo)是否與設(shè)計(jì)提供的里程標(biāo)重合，如果出現(xiàn)了少量的誤差，還可以通過(guò)添加修正斷鏈的方式及時(shí)進(jìn)行修正。

(3)用批量導(dǎo)入點(diǎn)的方式導(dǎo)入勘探孔

Civil 3D中可以按照指定的數(shù)據(jù)格式從外部文件中批量導(dǎo)入點(diǎn)。為了后續(xù)數(shù)據(jù)處理方便，建議采用自定義數(shù)據(jù)格式，具體格式為：“點(diǎn)編號(hào)，點(diǎn)名稱，E坐標(biāo)，N坐標(biāo)”，各數(shù)據(jù)之間采用逗號(hào)分隔。

勘探點(diǎn)導(dǎo)入后默認(rèn)情況下在圖中僅顯示為小點(diǎn)，可根據(jù)個(gè)人的喜好設(shè)置勘探點(diǎn)的標(biāo)示樣式和名稱。

(4)里程偏移量數(shù)據(jù)的導(dǎo)出及整理

在工具箱面板下選擇Reports Manager功能中的Station Offset to Points 函數(shù)，選擇線路后(圖中可能建立了多個(gè)線路模型，如左線和右線)，即可輸出勘探點(diǎn)的里程和偏移量。

Station Offset to Points 函數(shù)輸出的結(jié)果格式為“點(diǎn)編號(hào)、里程、偏移量、高程”，不包含點(diǎn)名稱。在結(jié)果整理時(shí)首先將查詢結(jié)果和第(3)步中的數(shù)據(jù)文件一并導(dǎo)入Excel中，然后分別按照點(diǎn)編號(hào)進(jìn)行排序，利用點(diǎn)編號(hào)將勘探點(diǎn)名稱和里程偏移量結(jié)果對(duì)應(yīng)。

2.3 優(yōu)缺點(diǎn)分析

采用Civil 3D軟件進(jìn)行勘探點(diǎn)的里程偏移量讀取非常簡(jiǎn)單快捷，并且在讀取速度和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性上與常規(guī)手工量取相比均有質(zhì)的提高。

Civil 3D作為一款成熟的大型商業(yè)軟件，雖然其功能十分強(qiáng)大，成果的可靠性有保證，但也存在一些不足：

程序?qū)﹄娔X的硬件配置要求較高，如希望流暢的運(yùn)行Civil 3D軟件，往往需要對(duì)電腦硬件進(jìn)行升級(jí)。

3 基于Visual LISP插件的里程讀取

3.1 Visual LISP簡(jiǎn)介

Visual LISP可以顯著地提高自定義AutoCAD的效率，可以進(jìn)行各種工程的分析計(jì)算，自動(dòng)繪制復(fù)雜的圖形，驅(qū)動(dòng)對(duì)話框、控制菜單，定義新的命令，為AutoCAD擴(kuò)充智能化、參數(shù)化的功能，將繁瑣的繪圖、標(biāo)注與復(fù)雜的分析計(jì)算由程序來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)圖形參數(shù)化、智能化、分析計(jì)算與繪圖一體化。

3.2 里程偏移量讀取的關(guān)鍵方法研究

如圖1所示，模型中存在一條名為Curve-xianlu的多段線線路，線路的起點(diǎn)為O，某勘探孔的坐標(biāo)為PntA，計(jì)算勘探孔基于線路Curve-xianlu的里程和偏移量值時(shí)可以自點(diǎn)PntA向線路Curve-xianlu作垂線，垂足為PntB。那么起點(diǎn)O與PntB在線路上的距離即為勘探孔里程，點(diǎn)PntB和PntA之間的距離即為勘探孔的偏移量絕對(duì)值，PntA位于線路右側(cè)時(shí)取正值、左側(cè)時(shí)取負(fù)值。

圖1 里程偏移量示意

查詢幫助文件可知，針對(duì)曲線對(duì)象Visual LISP提供了豐富的查詢函數(shù)，實(shí)現(xiàn)勘探孔里程偏移量的讀取主要用到如下一些函數(shù)。

(1)vlax-curve-getClosestPointTo

語(yǔ)法：(vlax-curve-getClosestPointTo curve-obj givenPnt [extend])

功能：返回世界坐標(biāo)系中曲線上(curve-obj)離指定點(diǎn)(givenPnt)最近的點(diǎn)

(2)vlax-curve-getDistAtPoint

語(yǔ)法：(vlax-curve-getDistAtPoint curve-obj point)

功能：返回曲線(curve-obj)從開(kāi)始點(diǎn)到指定點(diǎn)(point)的曲線段的長(zhǎng)度

(3)vlax-curve-getParamAtPoint

語(yǔ)法：(vlax-curve-getParamAtPoint curve-obj point)

功能：返回曲線(curve-obj)在指定點(diǎn)(point)的參數(shù)

(4)vlax-curve-getFirstDeriv

語(yǔ)法：(vlax-curve-getFirstDeriv curve-obj param)

功能：返回曲線(curve-obj)在指定位置(param)的一階導(dǎo)數(shù)(在WCS中)

3.3 插件的關(guān)鍵代碼

程序關(guān)鍵部分主要包含如下五個(gè)步驟：

(1)采用(vlax-curve-getClosestPointTo)函數(shù)計(jì)算位于線路上距PntA最近的點(diǎn)PntB點(diǎn)的坐標(biāo)，關(guān)鍵代碼為：(setq PntB(vlax-curve-getClosestPointTo curve-xianlu PntA));

(2)采用(vlax-curve-getDistAtPoint)函數(shù)計(jì)算線路上從開(kāi)始點(diǎn)O到指定點(diǎn)PntB的曲線段的長(zhǎng)度(該長(zhǎng)度即為勘探孔的里程)，關(guān)鍵代碼為：(setq Station(vlax-curve-getDistAtPoint curve-xianlu PntB) )；

(3)采用distance函數(shù)計(jì)算PntB與PntA之間的距離，關(guān)鍵代碼為：(setq Offiset(distance PntAPntB))，該值為偏移量的絕對(duì)值；

(4)采用(vlax-curve-getParamAtPoint)函數(shù)獲得PntB對(duì)應(yīng)的曲線參數(shù)ParamB，關(guān)鍵代碼為：(setq ParamB(vlax-curve-getParamAtPoint curve-xianlu PntB) )；

(5)采用(vlax-curve-getFirstDeriv)函數(shù)計(jì)算獲得曲線的切線方向，關(guān)鍵代碼為：(setq qiexian-PntB(vlax-curve-getFirstDeriv curve-xianlu ParamB) )，結(jié)合(PntB，PntA)矢量判斷勘探孔位于線路的左側(cè)還是右側(cè)，位于左側(cè)時(shí)需要對(duì)第三步計(jì)算的Offiset值乘以-1。

3.4 插件成果介紹

插件主要包含線路平面圖清理模塊、勘探點(diǎn)導(dǎo)入與顯示模塊、里程偏移量的查詢與輸出模塊，各模塊的主要功能如下。

(1)線路平面圖清理模塊

線路專業(yè)提供的平面圖往往圖層非常多，圖中許多線條和文字勘察專業(yè)并不需要。為了突出重點(diǎn)和圖面美觀，本模塊自動(dòng)刪除多余的圖層，僅保留線路多段線、斷鏈、里程標(biāo)示等關(guān)鍵信息圖層，同時(shí)自動(dòng)將大量多段線組成的線路連接成一個(gè)整體。

(2)勘探點(diǎn)導(dǎo)入與顯示模塊

勘探孔的位置將采用帶屬性的圖塊來(lái)標(biāo)示，勘探孔的名稱存入塊的屬性中。運(yùn)行本模塊前需事先準(zhǔn)備好勘探孔信息數(shù)據(jù)文本，數(shù)據(jù)格式為“勘探孔編號(hào)，E坐標(biāo)，N坐標(biāo)”。模塊啟動(dòng)后首先預(yù)定義屬性塊，然后批量插入屬性塊，塊的坐標(biāo)和屬性(勘探點(diǎn)名稱)從數(shù)據(jù)文本文件中讀取。

(3)里程偏移量的查詢與輸出模塊

用戶根據(jù)提示指定線路后，插件將多段線對(duì)象賦值給關(guān)鍵代碼中的變量curve-xianlu。完成線路賦值后插件將遍歷圖中所有代表勘探孔的屬性塊，獲取屬性塊的坐標(biāo)和屬性，將屬性塊坐標(biāo)值賦值給變量PntA，即可計(jì)算出勘探孔的里程和偏移量值。輸出成果時(shí)按照“塊屬性文本(勘探孔名稱)，坐標(biāo)，里程，偏移量”的格式輸出至txt文本中。

本插件相對(duì)于Civil 3D而言使用更加簡(jiǎn)便，讀取的結(jié)果不需要重新整理。

4 結(jié)論

勘探孔里程偏移量的快速自動(dòng)讀取對(duì)于提高勘察工作的效率具有積極的意義，分別介紹了基于Civil 3D和自編插件的兩種快速讀取方法，并得出如下結(jié)論：

(1)基于Civil 3D的里程偏移量讀取法具有操作較簡(jiǎn)單、讀取速度快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)。

(2)基于Visual LISP編制的插件不僅具有讀取簡(jiǎn)單、效率高和準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，并且具有經(jīng)濟(jì)、對(duì)電腦硬件要求低等特點(diǎn)。

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TheQuickReadingMethodofStationandOffsettoDrilling

YU Zhi-jiang

2014-09-05

余志江(1983—)，男，2009年畢業(yè)于長(zhǎng)沙理工大學(xué)巖土工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

1672-7479(2014)06-0057-03

P628

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