ＳＪＣＬ线性工程断面数据处理系统

【摘要】sjcl线性工程断面数据处理系统集多功能于一体，可完成多类型纵横断面数据检查、计算与绘图。设计特点：将字符定义为相应的地类编码应用在断面数据中，自动转化为相应的符号或汉字；可自动绘制平面略图、标注地物、地貌属性，降低作业人员劳动强度，增加了数据成果的信息值、可读性；横断面数据纠错功能做到适时录入，适时检查，图文并举，有错即改，直观性强；纵断面数据在横断面数据中自动读取，减少摘录环节，做到省时省力。
　　【关键词】地类编码；标准数据；附加参数；虚拟桩高
　　
　　前言
　　
　　线性工程断面数据是勘察设计单位进行工程设计的基础性资料。随着精密测绘仪器全站仪在测绘领域的普及，特别是卫星定位技术gps rtk在断面测量中的应用，采集手段与形式也多样化，对断面数据处理的手段也提出了新的要求。
　　
　　根据传统与现代技术的测量数据采集、处理特点及规划设计人员使用数据格式的要求，应用visual basic6.0语言，编写了线性工程断面数据处理系统，可适时、高效地完成断面多类型数据的检查、计算、绘图等工作。使多样化的外业测量数据的采集、处理及应用成为一体化，向设计人员实时提供基础资料。软件将autocad的绘图指令及其相应的纵横断数据形成.dxf格式图形转换文件，然后在autocad环境下调用编辑成图。设计人员利用该软件形成的数据、图形文件，根据相应设计要素(如设计水位、设计堤顶、填高等)，即可进行断面设计、土方与水文多方面计算等工作，从而使设计人员摆脱了对测量数据的重复性操作，节省了时间，又避免了二次数据整理带来的数据输入错误，极大地提高了工作效率。
　　
　　1、安装sjcl2.0
　　1.1　软件环境
　　操作系统：windows 98／2000／xp
　　支撑环境autocad r14或更高版本
　　1.2 sjcl2.0的安装
　　将sjcl2.0软件包拷贝到计算机，双击该文件夹中的setup程序，出现安装目录信息，按提示即可完成软件安装。用户第一次使用时，将弹出授权窗口，提供用户计算机机器码即可。
　　2、系统主界面及菜单
　　双击文件，系统即进入主界面。本软件界面设有七个主菜单项：数据自检、数据计算、绘制图形、相关工程、工程设置、视图、帮助。单击各标题栏即可显示相应的下拉菜单，根据需要选取其功能。选项后面有黑三角者，表明此项还有下一级菜单。选中后，可调出下一级菜单。同时设有十一个工具框与一个地界代码列表栏。
　　数据自检有4项子菜单：距离高差模式自检、距离高程模式自检、标准数据自检、退出。
　　数据计算有10项子菜单：距离高差横断数据计算、距离高程横断数据计算、原始数据左右转换、横断面成果左右转换、横断高程增减、两横断面合并、rtk一步成、rtk坐标转换间距(第一步)、rtk间距转换标准格式(第二步)、线路桩号反排。
　　绘制图形有4项子菜单：绘制横断面图、绘制大横断图、绘制纵断图、绘制单一纵断图。
　　相关工程有5项子菜单：换带计算、坐标格式转换、坐标系旋转、高斯投影正算、高斯投影反算。
　　工程设置有4项子菜单：图签样式定义、纵断绘图选项定义、单一纵断绘图选项定义、大横断绘图选项定义。
　　
　　3、作业主流程图
　　线性工程(堤防、沟渠、公路等)纵横断面数据从采集、录入、检查、计算到成图，总体工作流程表明如图1：
　
　　
　　4、横断面原始数据的形成
　　根据断面外业测量时采集数据的方式可分为手工记录与电子记录，电子记录包括电子手簿和卡记录等。按高差与高程分为距离、高差形式和距离、高程形式；按间距分为累加距与非累加距；按桩号分标准桩号和非标准桩号。
　　4.1　距离、高差横断面原始数据格式：
　　a$1，h1，i1，s(1)，h(1)……………s(n)，h(n)
　　a$2，h2，i2，s(1)，h(1)……………s(n)，h(n)
　　a$n，hn，in，s(1)，h(1)……..………s(n)。h(n)(4-1)
　　其中a$桩号；hi桩高程；i仪器高；s(i)间点距离：h(i)间点高差。
　　4.2　距离、高程横断面原始数据格式：
　　as1，s(1)，h(1)…………………s(n)，h(n)
　　a$2，s(1)，h(1)…………………s(n)，h(n)
　　……………………………………………
　　a$n，s(1)，h(1)……………s(n)，h(n)　4-2)
　　(4-2)断面观测的数据要素有：a$桩号：s(i)间点距离；h(i)间点高程。
　　要素之间以逗号相隔，数据以每断面为一行，保存形成为*.txt、*.cvs等数据格式文件。如间距是相对零点(中桩)分左右累加的距离，各断面在间点输入时，不必人为排序，只需分清左右点，计算机自行排序。如间点距离是相对零点的非累加距形式，则需从左侧第一个输入，零点在左右中间，左侧仍为负值，右为正值。
　　4.3　单一纵断数据
　　指无横断面数据点，只有桩号和与其对应的中桩等指定高程，形式如下：
　　a$1，h1，h2……
　　a$2，h1，h2……
　　asn，h1，h2，……(4-3)
　　(4-3)数据文件可直接绘制单一纵断图，无需数据进行计算工作。
　　4.4　gps rtk采集的横断面数据处理
　　对利用卫星定位rtk采集的断面各点坐标数据作为原始数据处理，在外业采点时，每断面要有各断面的点号排名，以便在内业工作中利于区分各个横断面数据坐标文件文件，操作员一目了然。测绘市场上各品牌rtk采集坐标数据格式大同小异，如中海达rtk坐标格式：
　　1，5187008.833， 502399.075， 82.253。
　　2，5187008.529， 502396.075， 82.299。
　　………………………………………
　　6，5187001.785， 502390.236， 82.603。df
　　cz，5186971.947，502501.060， 80.891。zk
　　数据以逗号相间隔，第一列为测点序号，序号可为数字，也可用字母、汉字等形式表示。第二列为北坐标。第三列为东坐标。第四列为高程。第五列为地物编码，如zk代表钻孔，df代表堤防。记录在rtk手簿中的坐标数据下载到计算机后即可分解、改算处理。

　　5、数据自检
　　为确保断面数据计算的正确性及数据批处理的顺利，在输入过程中，数据计算前均要对横断面原始数据进行检查，系统自动纠错。在软件的设计时以断面为单位，屏幕显示断面图形与数据，图形纵、横比例可以调整，图文并举(如图2显示)。为了提高计算机智能判读处理数据能力，自动检索出数据错误，设定自检信息参数七项：间距值(含负值)；
　　
　　6、横断面数据计算
　　线性工程断面数据处理的工作量主要集中在横断面数据计算、绘图方面。针对横断面数据采集手段与相应的计算公式模式，对每种模式计算结果都自动形成两种数据格式文件*.ccl与*.cgh。
　　计算后的横断面数据，依《水利水电工程规范》及规划设计要求，按一定格式以断面为单位形成数据，标准数据格式定义为：
　　a$，t，ri s(1)，h(1)……….s(n)，h(n)
　　a$，t，r，s(1)，h(1)……….s(n)，h(n)
　　………………………………
　　a$，t，r，s(1)，h(1)……….s(n)，h(n) (6一1)
　　t代表某断面的点总数，r代表相应中心点号，s(i)为改化后的距离，h(i)为计算后的高程。根据实际工作及规划设计需要可灵活掌握(6-1)式最大高程值；最小高程值；最大仪器高：最小仪器高；最大高差值；最小高差值。同时，根据数据结构及形成方式的特点，软件系统还可自动检查：桩号顺序；零点存在；终止符位置；地界符是否定义；桩号书写格式；间点重复输入等。的文本文件存盘形式。本软件以：*ccl与*cgh后缀形式体现自动计算后数据成果。
　　
　　7、绘制图形
　　软件设计时放弃了早期利用绘图机的绘图指令直接对硬件操作的方法，而是应用visual basic6.0语言，按autocad要求的命令格式，将autocad的绘图指令及其相应的纵横断数据形成图形转换文件(*.dxf)，即图形预处理文件。在autocad环境下，打开*.dxf文件，可进行灵活的编辑修改、加注说明等，使图形的可视性更强。利用autocad的图形输出功能，可按任意比例输出图形，出图有灵活性。系统可绘制横断面图、纵断面图、大横断面图、单一纵断图。
　
　　图3集有关横断面绘图参数、选项于一界面，用户根据工程项目选取相应选项。
　　·根据用户需要设定纵横比例尺。
　　·根据断面点数与实际高差设置每页个数。
　　标准桩号指桩号名称以数字表示：0＋000、1＋369、8＋739.78等
　　·非标准桩号指桩号以文字、字母等表示：河口横断、桥址大横断等，起止位置用断面个数控制。
　　·偏移量指各断面总体左右距离长度不等，需设定偏移量，以保证中桩在图纸恰当位置。
　　·标准参数指*.ccl数据文件，含三个附加参数。
　　·打印数据指在图面左侧打印数据成果，便于校核和数据分析，与断面图形同时显示。如设计人员只要图面图形，可不选打印数据及略图选项。
　　·绘制两个横断面比较图指对同一线路各横断面实测两次的成果在同一个坐标系叠加绘图，从而达到比较、检测的目的。
　　
　　8、地类编码在数据文件中的应用
　　本系统将字符定义为相应的地类编码应用到纵横断面数据中，增加了数据信息值，数据的意义不限于其本身，有了地物、地貌属性。
　　8.1　地类编码的使用
　　依据《水利水电工程测量规范》及规划设计人员要求，在纵横断面测绘时，须对线路的建筑物、地界地貌特征等加以标注、描绘。软件对常用地界符号以对应的字符表示，根据实测情况，地界符号输入在相应的桩号、间点距离数据后即可，直接体现在原始数据文件中。中桩后的地类编码为绘制纵断图服务，间点距离数据后的地类编码为绘制横断图服务。
　　通过本系统软件，地界符号在autocad中又以汉字形式体现在纵横断断面相应位置，图形文件的可视性增强，结束了传统的人为后期翻阅手簿或回忆当时情况，再标注到成果图的过程。地界符号在成果数据文件中的实现，增加了数据文件的实际意义。绘制纵断面图形，计算机根据每个断面横断点的符号，自动赋值水面高程点、沟底高程点、地面高程点、堤顶高程点等，无需人为从横断面上摘点再形成纵断数据文件，节省工序，提高工作效率。
　　绘制纵横断面平面略图时，系统自动打印耕地边界与符号、地类界符号、灌木林符号、水库大坝斜坡线等，降低了内业人员的劳动强度，提高了自动化绘图程度，便于修改、
　　8.2　dx符号在横断面数据中的应用
　　dx定义为线性工程中桩位置，在横断面原始数据中，dx符号输入到间点距离后，如7.8dx，-25dx等。在计算时，系统自动将标注了dx的点位改为中桩零点位置，其余点位也随之自动变化，无需人为干预即形成标准横断面格式。在gps rtk坐标数据改算中，dx符号在野外现场直接当代码使用即可。
　　该方法增加外业采点的灵活性，中桩处无架站条件的，假定某处为零点架站测量即可。rtk采点也不必从中桩向两侧采集地形点，达到提高现场工作效率，降低外业的劳动强度。
　　8.3　j符号在横断面数据中的应用
　　j符号定义为加测的横断面，对要标注的横断面，j符号输入到标准桩号后，如5＋100j，6＋300j。这样的横断面原始数据只参与断面各点高程计算，在绘制横断图时，系统自动跳过加测的横断面。在绘制纵断图时系统自动提取加测的横断面中桩高程、地面高程、沟底高程等用户自定义的选项。该功能在一些线性工程可研阶段经常用到。
　　
　　9、结束语
　　sjcl线性工程断面数据处理系统已应用到防洪工程、水源工程、灌排工程、土地复垦、农业综合开发与公路等领域。实践证明，该系统在处理断面数据等方面对提高单位的工作效率和成果的准确性有着积极的作用，在生产中已取得良好的经济与社会效益。该成果已通过“黑龙江省科技信息中心”科技查新、“黑龙江省电子信息产品监督检查院”评测。