纵横断面图绘制的新方法

８６　郭胜利：纵横断面图绘制的新方法　爨技术在线　纵横断面图绘制的新方法　郭胜利　北京市水利规划设计研究院摘北京　１０００４４　要通过对野外地形图和断面图测量方法的研究，设计基于地形图测绘的纵横断面图的测绘程　序，并对该程序的主要功能和关键技术进行详细的论述。在目前的测绘技术中，利用该方法能够很　大程度地提高测绘工作效率。　关键词地形图；特征点；断面图　中图分类号：Ｐ２１７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—４８９Ｘ（２００９）０４—００８６—０３　１引言　量地形图的同时进行纵横断面测量，使得所测量的碎步点既　水利工程的前期需要测绘部门在提供地形图的同时提　可参与纵横断面图的绘制，又可充当地形图的特征点，以提　　供纵横断面图，为设计人员准确计算工程量提供原始数据。　高所测点的利用率，最终提高工作效率。本文以绘制横断面图为例，说明横断面图测绘的新方　目前，国内的主流数字化测图软件，都有较强的地形测绘功　　能，但在断面数据的处理上常常存在这样或那样的问题：有　法。纵断面图的测绘与横断面图相似。２外业数据采集　　但切取出的断面常常存在许多不合理因素，不能正确反映断　２．１设备配置Ｌｅｉｃａ全站仪、传输电缆。２．２作业准备　作业前，先将已知点数据输入全站仪内，并　面的实况。　些软件根本没有切取断面的功能，有些软件虽然有该功能，　在现场根据需要实地确定横断面线的位置。　在断面测量上仍沿用传统流程：地形图的测量与断面图的　２．３野外测量　同地形图的野外测量一样，在已知点设站　测量分开进行，在测量完地形图后，在每个横断面桩上依次　后，把断面点当作地形点来观测，测量其坐标和高程。可在　北京市水利规划设计研究院使用的地形图测量系统，　　设站，进行横断面测量。在数字化测图的今天，这种测量　测量地形图的同时进行断面测量，也可单独进行断面测量。方法存在着较为明显的缺点：１）设站次数增多，增大出错　通常，在河道不是很宽时，司尺员能够较准确地找到前进方　机率；２）测点重复，测量地形图时已测量的特征点在横断　向，使所测断面点接近一条直线。这样，在通视条件良好　面测量时，还需再测一遍；３）劳动强度加大，作业时间增　时，摆一站既可以测量地形图，又可以同时测量出许多条横　长。很显然，传统做法不能发挥出现代数字化测图的优势。　当横断面间隔距离较小时，这种矛盾显得尤为突出。　断面。尤其是当横断面要求间距较小时，这种测量方法的优　势就更为明显。这样就可以把所测量的地形点和断面点，同　　结合工程的实际需要，笔者编制相关软件，可以在测　时保存在一个数据文件中。光和参考光，使其都能很好地照到底片架的中部即可　。　４结论　同。单物光束反射、透射全息照相光路，照射到物体上的光　富，并有很强的立体感。因此，它在信息存贮和处理、遥感　技术和生物医学等方面有着广泛的应用。应根据不同的被摄　另外，能否成功拍摄好全息照片，不仅要根据需求选择　　综上所述，不同光路拍出的全息照片的效果有所不　物体，选择不同的光路，以达到最佳的拍摄效果　…。较强，容易控制物光和参考光的光比，再现照片反差大，轮　光路，而且光路的调整也是至关重要的。一个好的光路，既　廓分明，一般的全息照相实验大多选用该光路。但该方法拍　要使物光和参考光能够发生干涉，还要保证干涉条纹间隔清　摄的照片清晰度不高，层次较差。双物光束漫反射和多物　晰，反差合适。所以要首先调整好物光和参考光的光程，以　光束漫反射２种全息照相光路，尽管整个光路和每个光束的　保证干涉能够发生，然后再调整物光与参考光束之间的夹角　　光比调整过程较为复杂，但拍摄的全息照片影像层次更加丰　及物光和参考光的光强比，保证全息照片的清晰度和反差。参考文献　［１］吴思诚．近代物理实验［Ｍ］．北京：北京大学出版社，１９８９　［２］王永昭．光学全息［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８１　［３］杨庆余，拾景忠．伽柏与全息术的诞生［Ｊ］．物理实验，２００２（０９）　［４］秦颖，唐福深．快速调节全息照相光路的几个技巧［Ｊ］．物理与工程，１９９６（０２）　［５］单槟．全息照相实验条件的探讨［Ｊ］．大学物理实验，１９９６（０３）　［６］刘白鸽，何真．全息照相实验的改进［Ｊ］．物理实验，２００２（０９）　［７］谭佐军，桂容．对全息照相实验的研究与改进［Ｊ］．大学物理实验，２００７（０２）　［８］唐福深．大学物理实验［Ｍ］．大连：大连理工大学出版社，１９９３　［９］于美文，张静方．全息显示技术［Ｍ］．北京：科学出版社，１９８９　［１Ｏ］［美］Ｃｏｕｌｆｉｅｌｄ　Ｈ　Ｊ．光全息手册［Ｍ］．北京：科学出版社，１９８８　第４期（总第１５７期）　一技术在线　郭胜利：纵横断面图绘制的新方法　８７　般情况下，在规划设计人员确定横断面间隔后，需　外测得的原始地　要测量人员在实测时根据经验和河道的变化情况，在断面变　形点和断面点全　化处加测横断面。用这种测量断面的方法，外业的测量人员　部的坐标和高程　可以很容易找准加测横断面位置。在内业数据处理时，根据　数据。为绘制断面　给定的河道ＩＰ点（河道中心线上的转点坐标）和所加测的横　图，必须把相关的　断面的位置，对加测横断面赋予相应的桩号。这样就不必为　断面点数据从Ａ文　规划设计人员提出的固定断面间隔而大费周折，可以更好地　件中单独提取出　满足规划设计人员的需要。　来加以处理。如何　３内业处理流程　提取断面点的坐　标和高程，是本程　通过数据传输软件将野外采集的数据传入计算机中，　　并将含有地形点和断面点的数据同时展绘在地形图上，可以　序的关键。很明显地看出每一条横断面线的位置。为了使断面点上的数　在Ａｕｔ０ＣＡＤ　据便于提取，在内业编辑过程中，利用测图软件的展点连线　中，把Ｐ０ｉ　ｎｔ、　的功能，将各条断面用逐点连线的方式从左至右连接起来，　形成Ｐ１　ｉｎｅ线，这就具备了绘制断面图的条件。　ｃｉｒｃｌｅ、ｐｌｉｎｅ、　ｉｉｎｅ、ｔｅｘｔ等图　面上的矢量信息　称作实体，每一　１野外数据展点，将每一条断面线依次连线　断面图的绘制靠４个子程序来实现，即ＡＴ．ＬＳＰ、ＤＭ１．　ＬＳＰ、ｃＨＡＧ．ＬＳＰ、ＨＤ．ＬＳＰ及野外观测原始数据文件Ａ。　号，并将断面线层属性转换到新层。　１）ＡＴ．ＬＳＰ，赋桩号子程序，可将断面线赋予相应的桩　种不同的实体，　都有相应的组码　２）ＤＭ１．ＬＳＰ，提取断面线子程序，将每一条断面线的　与其对应。通过　节点坐标及桩号按照从左至右的顺序依次提取出来，并将各　对ＡｕｔｏＣＡＤ数据结　节点按坐标寻找Ａ文件（野外观测原始数据文件）中的匹配　构的研究，发现　Ｉ　２调用ＡＴ．ＬｓＰ，将各条断面线赋予桩号ｆ　高程，找到后按照一定的数据格式将断面线上的桩号、坐　在它的实体组码　３调用ＤＭ１．ＬＳＰ，读取Ａ文件，生成Ｂ文件　标、高程重新保存，形成中间文件Ｂ（如图１所示）。　中，３９号为实体　３）ＣＨＡＧ．ＬＳＰ，格式转换子程序，读取Ｂ文件中的数　的厚度组码，而　据，根据需要将其转换成绘制横断面图所需的格式，形成Ｃ　在断面图的绘制　文件（如图２所示）。　过程中，断面线　和所形成的断面　５调用ＨＤ．ＬＳＰ，读取Ｃ文件，生成断面图　４调用ＣＨＡＧ．ＬＳＰ，转换Ｂ文件．牛成Ｃ文件　图都是二维平面　图４　图，实体的厚度属性值均为零，因此可以利用３９号组码存放　信息，这对图面没有任何影响。利用ＡｕｔｏＣＡＤ的实体编辑功　能，将断面的桩号存入３９号组码当中，并将断面线转到新建　的“ＤＭｘ”图层（注：　“ＤＭＸ”图层上只应有断面位置线），　这样就可顺利地提取出所有的断面线。如果把横断面位置线　看作是一个实体，实体属性编码中的３９号组码值则代表该条　断面线的桩号，ｌ０号组码值则代表每一Ｐ１　ｉｎｅ线上每一折点　的坐标值。为此，可以将图面上的断面点用Ｐ１ｉｎｅ线按照从　左至右的顺序（河道　面向下游分左右）分　别连起来，以便为下　步计算提供方便。　４．２断面文件的生成　４）ＨＤ．ＬＳＰ，绘制断面图子程序，读取Ｃ文件中的数　据，展绘横断面图，完成断面图的绘制（如图３所示）。　其流程可以按照上述４个子程序的顺序，依次执行即可　（如图４所示）。　在本程序中，第一　步利用测图软件的功　能，将断面点展点连　线（如图５所示）。　Ａ文件为文本文件。坡件中保存的是野　图５　４算法分析　４．１桩号信息的保存第二步调用　ＡＴ．ＬＳＰ子程序以实现　第４期（总第１５７期）　百酮　蕊一　８８　郭胜利：纵横断面图绘制的新方法　利用本方法可以采集横断面上　■技术在线　上述保存断面线桩号及转换图层的功能。通过断面线提取子　程序ＤＭ１．ＬＳＰ，可以从地形图中得到“ＤＭＸ”图层上所有断面　的点，即横断面数据；同样也可采集　点的坐标数据，并将刚刚注入的各条断面线实体组码中的第　纵断面上的点，即纵断面数据。理论　３９号组码值提取出来。这样就得到各条断面线的桩号及各断　上，每条横断面上的点应当在一条　面点的平面坐标。再根据各断面点的坐标值，在Ａ文什『ｌＪ榆　直线上，而纵断面上的点则应落在　索出相对应的高程值，依断面点顺序逐个写入Ｂ文ｔ＇１．，ＩＪｏ　ＩＰ点的曲线之上。在实际测量过程　第三步生成Ｂ文件。Ｂ文件是从原始文件Ａ中挝收出来的　中，对］　横断面来说，司尺员在野外　包含横断面桩号和横断面线上所有折点坐标、高　信息的有　所测量的断面点会在该条断面所在　序文件。在所形成的Ｂ文件中，每条横断面线之『口Ｊｒ　桩号做　线的方向上左右摆动，不会正好　分隔，每条断面线上的坐标点都是依照自左至右的顺序依次　落在直线方向上。如果用累加距算　保存的（如表１所示）。　表ｌ　文件格式：　据地形图断面连线重新生成以下数据：　３６５０．０００，４８６６６３．３８，３０１５９０．５６７。６４．９２８　４８６６５８．８３３，３０１５８２．３７７，４９．３４　４８６６５５．２２８，３０１５７６．４０９，４９．３３５　４，，４８６４８５．２０７，３０１３２９．４０４，４９．６　５，，４８６４８４．０７，３０１３２７．７９７，５３．５７８　｝，３７００．０００，４８６６０２．８１２，３０１６１７．２４１，６５．７３７　４８６５９２．８９２，３０１６０４．３４７，４９．３８７　４８６５６１．２４６，３０１５５０．７６６，５Ｏ．８８７　Ｏ，，４８６４３７．３２４．３０１３４８．７０２．５Ｏ．０２４　ｌ，，４８６４３４．３３６，３Ｏ１３４４．５ｌ７．５４．０３１　３７５０．０００，４８６５４４．３９，３０１６４４．３６７，６６．０７２　４８６５３８．８３３，３０１６３３．７４９。４９．７　４８６５１５．２７５。３０１５８９．７０２，４７．６５　４８６４３８．４８８．３０１４５０．４９４．５Ｏ．０６６　｝，，４８６４２２．５４９，３０１４２９．３２８，５０．０３３　表１中加粗显示的行，是每一横断面的开始行。第一列　数表示序号，第－－７０数表示横断面桩号，第三、四、五列数　依次为Ｙ、Ｘ、ｚ坐标。　第四步通过格式转换子程序ＣＨＡＧ．ＬＳＰ，计算出横断面线上　各断面点起点距，连同该点所对应的高程，一同写入Ｃ文件。ｃ　文件为绘制断面图子程序ＨＤ．ＬＳＰ所要求的成果文件。　根据地形图断面连线重新生成数据。在从Ｂ到Ｃ文件的　转换过程当中，有２种转换方法，即起点距算法和累加距算　法。起点距算法是指：断面线上每一断面点距离的计算是该　断面点到断面起点的直线距离，即起点距。累加距算法是　指：断面线上每一断面点距离的计算是从断面起点开始，经　过中间若干节点至该断面点的每一段线段的长度的总和。本　文采用的是起点距算法。　ｃ文件格式如表２所示。在表２中，加粗显示行是每一横　断面的开始行。第一列是序号；第二列一０．５是地物分类编　码，一般不需要表述；第三列表示各条横断面上的断面点的　起点距；第四列表示与之对应的高程。　第五步调用ＨＤ．ＬＳＰ子程序，绘制出横断面图，形成　Ｆ。　５误差分析　第４期（总第１５７期）　—　隔　法，计算出的断面点的起点距比实际　的起点距将增大，而且这种偏差将　随着断面点个数的增加而加大，并且　随断面点偏离直线的增加而加大。　这种算法，横断线上的每一个点都　会影响到后面点桩号的计算精度。　对于横断面来说，并不适合用累加距　算法。如果用起点距算法，则每一个断面点的位置，只能影响该　断面点的起点距，而且不受其他断面点位置的影响，并且这种　误差不会向下传递。但是，这种算法受横断面起点位置的影响　比较大，在外业测量时，应当使横断面起点的位置尽量落在横　断面位置线上，以保证后面横断面点的起点距计算的准确性。　在本程序的实际应用中，对于个别偏离断面线较大的点，　应当在内业编辑过程中进行调整，以免影响成果的准确性。　６结语　本程序采用Ａｕｔ０Ｌｉ　Ｓｐ语言编制，运行平台为ＡｕｔｏＣＡＤ　Ｒ２０００、Ｒ２００２、Ｒ２００４等版本，运行稳定。　利用此方法测量的纵横断面，测量的断面位置线以坐标、　高程方式保存，不同于以往以距离、高程方式保存，这样的优点　很明显：当设计人员更改设计中心线后，断面的位置不变，可以　很清楚地反映出与新中线的位置关系；另外，这种断面数据可　以单独保存，不受中线坐标的影响。　外业实施的具体工作中，可以根据河道的具体情况，选取　不同的测量仪器。当河道不是很宽，通视条件较好时，司尺员能　够较准确地找到前进方向，这时宜采用全站仪进行测量；当河　道较宽，通视条件不是很好时，司尺员不易找准前进方向，宜采　用ＲＴＫ进行断面测量。无论是用全站仪测量还是用ＲＴＫ测量，最　终得到的都是所测量断面的坐标、高程数据。通过上述方法绘　制成的纵横断面图，不但把野外第一手坐标、高程数据和断面　图关联起来，而且易于对断面数据的管理。　生产实践证明，利用测量坐标、高程的方法测量断面　图，不仅能保证断面的精度，而且还可以大大提高工作效　率，降低劳动强度，取得良好的工作效益。　本程序目前在北京市水利规划设计研究院的测绘工作　中得到广泛应用，在永定河干堤加固工程、清河综合治理工　程、城市水系综合治理工程、凉水河整治工程、潮白河综合　治理工程、南水北调等工程中发挥了很好的作用，断面成果　准确可靠，较以往的做法省时、简便、高效。