CN104008252A - 地下电缆管线平断面图自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图形生成方法，特别是一种地下电缆管线平断面图自动生成方法，其要点在于，包括如下步骤：（1）管线点数据的预处理；（2）结合GIS对管线点平面图的绘制；（3）管线平面图的形成；（4）提取管线平面图数据，自动绘制成管线平断面图。本发明的特点在于：（1）从管线平面图自动提取管线交叉跨越数据，避免了手工计算；（2）从管线平面图自动提取路径图以及地形断面数据，避免了在平断面图中重复手工绘制；（3）导入自动提取的线路路径、管线交叉跨越、地形断面、路径图数据自动绘制管线平断面图，高效快捷，自动化程度高。（4）通过管线代码与管线点代码自动判断管线类型与管线点类型，批量绘制管线点对象；成图效率高、过程简单、大大减少绘图工作量。

Description

地下电缆管线平断面图自动生成方法

技术领域

本发明涉及一种图形生成方法，特别是一种地下电缆管线平断面图自动生成方法。

背景技术

基本名词解释：

线路坐标系：一种以线路中心线为横轴，垂直中心线为纵轴的工程坐标系，它以相对线路中心线的累距、偏距表达地物坐标。通常后视方向又称小号方向，前视方向又称大号方向。

平断面图：一种以线路中心线为横轴、平面图与断面图相结合的线路工程制图，其平面图部分采用线路坐标系，所有地形地物坐标都为相对坐标。

管线平面图：又称综合管线图，包括各种类型的管线、管线点，以及地形底图。管线要素具有相关属性，通常包括起点编号、终点编号、起点埋深、终点埋深、起点管线高程、终点管线高程、管线类型、埋设方式等。

管线平断面图：一种用于管道线路工程的以管线为主要内容的平断面图。平面部分包含路径图以及路径桩位。断面部分包含与线路中心线交叉的所有地下管线交叉点信息。其中，交叉截面按制图比例和实际标高绘制，同时标注交叉点的类型、标高、规格（管径或断面尺寸）。管线平断面图是地下管线工程尤其是地下电缆工程设计的必要资料，是管线（沟道、隧道）路径设计的依据。中华人民共和国行业标准《城市地下管线探测技术规程》（CJJ61-2003）中6.4节，《电力工程勘测制图》（DL/T5153.1~5156.5-2002）测量部分7.3节对管线平断面的相关制图内容做了明确规定。

目前，管线平断面制图主要利用架空平断面软件和CAD软件配合绘制。主要过程包括：

（1）利用架空平断面软件生成平断面图框，设置路径桩位，绘制路径图，地形断面。绘制完毕输出保存CAD图形文档；

（2）打开上述CAD平断面图，手工绘制管线交叉跨越符号。绘制过程包括：人工读取管线高程信息，在管线平面图中读取线路中心线与管线交叉点坐标，计算交叉点管线高程；根据管径、管线高程手工绘制管线交叉跨越截面与投影线并沿投影线注记管底高程、管径（或断面尺寸）、地面高程；

从上述制图过程可以看出，现有的制图方法中，地形断面、路径图、管线交叉跨越都需要手工绘制。特别是管线交叉跨越的绘制，过程繁琐，易于出错。当交叉管线较多时工作量就会急剧增加。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种成图效率高、过程简单、减少工作量的地下电缆管线平断面图自动生成方法。

本发明的目的是通过以下途径来实现的：

地下电缆管线平断面图自动生成方法，其要点在于，包括如下步骤：

提供平断面图生成系统，其包括数据预处理单元，图形绘制单元，成图采集单元和自动成图单元；提供电网调度控制系统的电网地网地形底图；

提供管线点数据库，其中存储有管线点数据格式的数据文件，包括点号、管线点类型代码、横坐标、纵坐标、地面高程、埋深6列，其中点号由管线类型代码+序号组成；

数据预处理单元首先从管线点数据库将数据文件导入平断面图生成系统：

    读取数据文件中管线点数据，包括点号、管线点类型代码、横坐标、纵坐标、地面高程、埋深；

    遍历管线点，根据点号解析出管线点所属管线类型代码，根据管线类型代码通过管线配置查询管线类型；根据管线点代码通过管线点配置查询其管线点类型；

    管线点遍历结束，保存上述管线点记录，包括：点号、横坐标、纵坐标、地面高程、埋深、管线类型、管线点类型；

    遍历所有管线点记录，根据管线点类型通过管线点配置查询其符号，根据符号以及横坐标、纵坐标、地面高程构建管线点要素对象，同时将点号、埋深、管线类型、管线点类型写入要素属性；

图形绘制单元将构建的管线点要素对象绘制到平面图中；并将所绘制的平面图通过横坐标、纵坐标数据结合到电网地形底图上，形成管线点平面图；

由图形绘制单元根据管线点平面图，根据如下步骤绘制管线：

交互点选2个管线点要素对象，第一个为起点，另一个为终点；

读取2个管线点属性包括点号、埋深、管线类型，管线点平面坐标与高程，并计算管线高程=地面高程-埋深；

根据管线点坐标构建管线要素对象，将起点编号、终点编号、起点埋深、终点埋深、起点管线高程、终点管线高程、管线类型写入要素属性，并绘制管线要素对象至管线点平面图中；形成管线平面图；

成图采集单元根据所绘制的管线平面图进行管线线路路径上数据的提取：

A、线路路径的提取：读取线路路径对象中的桩位数据，输出为“线路路径文件”，线路数据文件包括桩号、横坐标、纵坐标、高程、累距、偏距、转角；

B、管线交叉跨越的提取：

   根据线路中心线和设计边距缓冲生成面，从管线平面图中选择所有与该面相交的地下管线；

    遍历上述选择管线，读取其属性：起点管线高、终点管线高、起点埋深、终点埋深、管线类型、管线编号，以及管线端点平面坐标；

   判断管线与线路中心线和边线的空间关系，计算交叉点的管线高程与地面高程；若管线与中心线相交，以交点为中线交叉点插值计算该点管线高程与地面高程；若管线与边线相交，以交点为边线交叉点插值计算该点管线高程与地面高程；其他情况，以管线段端点为邻近交叉点直接采用该点管线高程与地面高程；

    管线遍历结束，根据线路中心线将上述交叉点平面坐标转换为线路坐标，以交叉点线路坐标对所有交叉点进行排序：

    按排序结果依次输出管线交叉点数据至“管线交叉跨越文件”，管线交叉点数据包括点号、横坐标、纵坐标、插值地面高程、管底高程、累距、偏距、管径、管线类型、管线编号；

C、线路路径图提取：

   根据线路中心线路径图宽度缓冲生成路径图范围面，利用该路径图范围面裁剪管线平面图输出带状平面图；

   遍历带状平面图中所有地物要素对象，根据线路中心线将其图形的平面坐标转换为线路坐标；其中带角度点状要素、线状要素、面状要素直接转换；无角度点状要素的角度应重置为原值；

   遍历结束，将转换结果输出保存为路径图；

D、地形断面的提取：

   根据线路中心线路径图宽度缓冲生成路径图范围面，选择该路径图范围面内所有地形高程点对象；

   根据上述高程点构建地形三角网；

   遍历上述三角网对象，三角网与线路中心线相交则计算交点坐标及其高程并转换为线路坐标作为断面高程点；

   遍历三角网结束，以上述断面高程点累距进行排序；

   按排序结果依次输出断面高程点数据至“地形断面文件”，数据包括序号、累距、偏距、高程；

图形绘制单元根据成图采集单元所提取的管线线路路径上数据自动绘制管线平断面图，具体如下：

设置工程参数与图框参数，工程参数为所绘制的管线工程参数，包括工程名称、比例尺，而图框参数则包括起始累距、起始高程、终止累距和最大高程；根据上述参数生成平断面图框对象，

读取线路路径文件，绘制桩位位置与断面投影线，标注转角值；读取管线交叉跨越文件，绘制管线交叉跨越对象，显示交叉点位置与形状以及投影线，标注管底高程、管径（或断面尺寸）、地面高程等属性信息；读取地形断面文件，绘制中心断面线对象；读取路径图，插入平断面图的平面图区域；

遍历管线交叉跨越对象，根据交叉点累距在中心断面上插值计算其地面高程，用该断面高程替换管线交叉跨越对象中的插值地面高程；绘制结束。

本发明的特点在于：

（1）从管线平面图自动提取管线交叉跨越数据，避免了手工计算；

（2）从管线平面图自动提取路径图以及地形断面数据，避免了在平断面图中重复手工绘制；

（3）导入自动提取的线路路径、管线交叉跨越、地形断面、路径图数据自动绘制管线平断面图，高效快捷，自动化程度高。

（4）通过管线代码与管线点代码自动判断管线类型与管线点类型，批量绘制管线点对象；成图效率高、过程简单、大大减少绘图工作量。

附图说明

图1所示为本发明所述地下电缆管线平断面图自动生成方法的流程方框示意图。

图2所示为本发明所述交叉点管线高程与地面高程插值计算示意图。

下面结合附图对本发明做进一步阐述。

具体实施方式

最佳实施例：

本发明的技术方案是基于电网GIS和CAD制图的操作平台，CAD与GIS存在大量技术重叠，从使用目的来看，CAD主要偏向于制图和表达，而GIS更强调解决空间问题。因此，CAD的图形编辑功能较强，具有较强的排版和制图能力，GIS的核心功能是空间分析。

参照附图1，地下电缆管线平断面图自动生成方法，包括如下步骤：（1）管线点数据的预处理；（2）结合GIS对管线点平面图的绘制；（3）管线平面图的形成；（4）提取管线平面图数据，自动绘制成管线平断面图。

首先是管线点数据的预处理：

1、  所述的管线点的数据是在工程设计、施工过程中形成的存储与管线点数据库中的，以管线点数据格式表述的数据文件，包括点号、管线点类型代码、横坐标、纵坐标、地面高程、埋深6列，其中点号由管线类型代码+序号组成；

管线类型代码、管线点类型代码由配置文件定义。管线配置文件规定了管线代码及其对应的管线类型（中文）、线型、颜色、要素编码、埋深类型；管线点配置文件规定了管线点代码及其对应的管线点类型（中文）、符号、颜色、要素编码；

2、  导入管线点数据，读取文件中管线点数据，包括点号、管线点类型代码、横坐标、纵坐标、地面高程、埋深；

3、  遍历管线点，根据点号解析出管线点所属管线类型代码，根据管线类型代码通过管线配置查询管线类型，未定义或空缺代码按未知管线处理；根据管线点代码通过管线点配置查询其管线点类型，未定义或空缺代码按一般管线点处理；

4、  管线点遍历结束，保存上述管线点记录，包括：点号、横坐标、纵坐标、地面高程、埋深、管线类型、管线点类型；

5、  若管线点记录中有未定义或空缺代码，将该记录输出至编辑对话框，用户编辑确认管线类型、管线点类型后更新，

6、  遍历上述对话框中所有管线点记录，根据管线点类型通过管线点配置查询其符号，根据符号以及横坐标、纵坐标、地面高程构建管线点要素对象，同时将点号、埋深、管线类型、管线点类型写入要素属性；

7、  结合GIS对管线点平面图的绘制：遍历管线点记录结束，将上述所有构建的管线点要素对象绘制至平面图中，并将所绘制的平面图通过横坐标、纵坐标数据结合到电网地形底图上，形成管线点平面图。

其次是管线平面图的形成：

1、  交互点选2个管线点要素对象，第一个为起点，另一个为终点；

2、  读取2个管线点属性包括点号、埋深、管线类型，管线点平面坐标与高程。计算管线高程=地面高程-埋深。

3、  根据管线点坐标构建管线要素对象，将起点编号、终点编号、起点埋深、终点埋深、起点管线高程、终点管线高程、管线类型写入要素属性。

4、  绘制管线要素对象至管线点平面图中，形成管线平面图；选择管线要素对象补充录入管径、埋设方式等属性。

在管线平面图上进行路径相关数据自动提取：

（1）线路路径提取

读取线路路径对象中的桩位数据，输出为“线路路径文件”，数据文件包括桩号、横坐标、纵坐标、高程、累距、偏距、转角、备注8列。

（2）管线交叉跨越提取

1.      根据线路中心线和设计边距缓冲生成面，从平面图中选择所有与该面相交的地下管线；所述线路中心线指经过管线敷设线路的中点的线条；

2.      遍历上述选择管线，读取其属性：起点管线高、终点管线高、起点埋深、终点埋深、管线类型、管线编号，以及管线端点平面坐标；

3.      判断管线与线路中心线/边线的空间关系，计算交叉点的管线高程与地面高程。若管线与中心线相交，以交点为中线交叉点插值计算该点管线高程与地面高程；若管线与边线相交，以交点为边线交叉点插值计算该点管线高程与地面高程；其他情况，以管线段端点为邻近交叉点直接采用该点管线高程与地面高程；交叉点管线高程与地面高程插值计算过程参照附图2，具体如下：

（a）  读取管线属性起点埋深（Hs）、终点埋深（He）、起点管线高程（EPs）、终点管线高程（EPs）。

（b）  计算交叉点平面坐标，后计算管线段水平长度（地面投影）D以及交叉点至起点（或终点）的水平距离Ds（或De）;

（c）  计算交叉点管线高程：EPi=EPs+Ds(EPe-EPs)/D（或EPi=EPe+De(EPs-EPe)/D）;

（d）  计算管线段起点、终点地面高程：EGs=EPs+Hs；EGe=EPe+He。计算交叉点地面高程：EGi=EGs+Ds(EGe-EGs)/D（或EGi=EGe+De(EGs-EGe)/D）；

（e）     根据管线类型与埋深类型（内底、外顶、中心）的对应关系将管线高程换算为管底高程。若管线埋深类型为外顶则管底高程等于管线高程减去管径（或断面高度）；若管线埋深类型为中心则管底高程等于管线高程减去一半管径（或断面高度）；若管线埋深类型为中心则不变；

4.      管线遍历结束，根据线路中心线将上述交叉点平面坐标转换为线路坐标，以交叉点线路坐标对所有交叉点进行排序。排序算法优先比较累距，其次偏距。

5.      按排序结果依次输出管线交叉点数据至“管线交叉跨越文件”，数据包括点号、横坐标、纵坐标、插值地面高程、管底高程、累距、偏距、管径（断面尺寸）、管线类型、管线编号（标识码）8列。

（3）路径图提取

1.      根据线路中心线路径图宽度缓冲生成路径图范围面，利用该范围裁剪管线平面图输出带状平面图；

2.      遍历带状平面图中所有地物要素对象，根据线路中心线将其图形的平面坐标转换为线路坐标；其中带角度点状要素、线状要素、面状要素直接转换；无角度点状要素的角度应重置为原值；

3.      遍历结束，将转换结果输出保存为路径图；

（4）地形断面提取

1.      根据线路中心线路径图宽度缓冲生成路径图范围面，选择该范围内所有地形高程点对象；

2.      根据上述高程点构建地形三角网；

3.      遍历上述三角网对象，三角网与线路中心线相交则计算交点坐标及其高程并转换为线路坐标作为断面高程点；

4.      遍历三角网结束，以上述断面高程点累距进行排序；

5.      按排序结果依次输出断面高程点数据至“地形断面文件”，数据包括序号、累距、偏距、高程。

最后是管线平断面图的自动绘制：

1、    设置工程参数与图框参数，根据参数生成平断面图框对象，

2、    读取线路路径文件，绘制桩位位置与断面投影线，标注转角值；读取管线交叉跨越文件，绘制管线交叉跨越对象，显示交叉点位置与形状以及投影线，标注管底高程、管径（或断面尺寸）、地面高程等属性信息；读取地形断面文件，绘制中心断面线对象；读取路径图，插入平断面图的平面图区域；

3、    遍历管线交叉跨越对象，根据交叉点累距在中心断面上插值计算其地面高程，用该断面高程替换管线交叉跨越对象中的插值地面高程（原高程根据管线高程与埋深插值计算），完成平断面图的绘制。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (1)

1.地下电缆管线平断面图自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供平断面图生成系统，其包括数据预处理单元，图形绘制单元，成图采集单元和自动成图单元；提供电网调度控制系统的电网地网地形底图；

提供管线点数据库，其中存储有管线点数据格式的数据文件，包括点号、管线点类型代码、横坐标、纵坐标、地面高程、埋深6列，其中点号由管线类型代码+序号组成；

数据预处理单元首先从管线点数据库将数据文件导入平断面图生成系统：

    读取数据文件中管线点数据，包括点号、管线点类型代码、横坐标、纵坐标、地面高程、埋深；

    遍历管线点，根据点号解析出管线点所属管线类型代码，根据管线类型代码通过管线配置查询管线类型；根据管线点代码通过管线点配置查询其管线点类型；

    管线点遍历结束，保存上述管线点记录，包括：点号、横坐标、纵坐标、地面高程、埋深、管线类型、管线点类型；

    遍历所有管线点记录，根据管线点类型通过管线点配置查询其符号，根据符号以及横坐标、纵坐标、地面高程构建管线点要素对象，同时将点号、埋深、管线类型、管线点类型写入要素属性；

图形绘制单元将构建的管线点要素对象绘制到平面图中；并将所绘制的平面图通过横坐标、纵坐标数据结合到电网地形底图上，形成管线点平面图；

由图形绘制单元根据管线点平面图，根据如下步骤绘制管线：

交互点选2个管线点要素对象，第一个为起点，另一个为终点；

读取2个管线点属性包括点号、埋深、管线类型，管线点平面坐标与高程，并计算管线高程=地面高程-埋深；

根据管线点坐标构建管线要素对象，将起点编号、终点编号、起点埋深、终点埋深、起点管线高程、终点管线高程、管线类型写入要素属性，并绘制管线要素对象至管线点平面图中；形成管线平面图；

成图采集单元根据所绘制的管线平面图进行管线线路路径上数据的提取：

A、线路路径的提取：读取线路路径对象中的桩位数据，输出为“线路路径文件”，线路数据文件包括桩号、横坐标、纵坐标、高程、累距、偏距、转角；

B、管线交叉跨越的提取：

   根据线路中心线和设计边距缓冲生成面，从管线平面图中选择所有与该面相交的地下管线；

    遍历上述选择管线，读取其属性：起点管线高、终点管线高、起点埋深、终点埋深、管线类型、管线编号，以及管线端点平面坐标；

   判断管线与线路中心线和边线的空间关系，计算交叉点的管线高程与地面高程；若管线与中心线相交，以交点为中线交叉点插值计算该点管线高程与地面高程；若管线与边线相交，以交点为边线交叉点插值计算该点管线高程与地面高程；其他情况，以管线段端点为邻近交叉点直接采用该点管线高程与地面高程；

    管线遍历结束，根据线路中心线将上述交叉点平面坐标转换为线路坐标，以交叉点线路坐标对所有交叉点进行排序：

    按排序结果依次输出管线交叉点数据至“管线交叉跨越文件”，管线交叉点数据包括点号、横坐标、纵坐标、插值地面高程、管底高程、累距、偏距、管径、管线类型、管线编号；

C、线路路径图提取：

   根据线路中心线路径图宽度缓冲生成路径图范围面，利用该路径图范围面裁剪管线平面图输出带状平面图；

   遍历带状平面图中所有地物要素对象，根据线路中心线将其图形的平面坐标转换为线路坐标；其中带角度点状要素、线状要素、面状要素直接转换；无角度点状要素的角度应重置为原值；

   遍历结束，将转换结果输出保存为路径图；

D、地形断面的提取：

   根据线路中心线路径图宽度缓冲生成路径图范围面，选择该路径图范围面内所有地形高程点对象；

   根据上述高程点构建地形三角网；

   遍历上述三角网对象，三角网与线路中心线相交则计算交点坐标及其高程并转换为线路坐标作为断面高程点；

   遍历三角网结束，以上述断面高程点累距进行排序；

   按排序结果依次输出断面高程点数据至“地形断面文件”，数据包括序号、累距、偏距、高程；

图形绘制单元根据成图采集单元所提取的管线线路路径上数据自动绘制管线平断面图，具体如下：

设置工程参数与图框参数，工程参数为所绘制的管线工程参数，包括工程名称、比例尺，而图框参数则包括起始累距、起始高程、终止累距和最大高程；根据上述参数生成平断面图框对象，

读取线路路径文件，绘制桩位位置与断面投影线，标注转角值；读取管线交叉跨越文件，绘制管线交叉跨越对象，显示交叉点位置与形状以及投影线，标注管底高程、管径、地面高程等属性信息；读取地形断面文件，绘制中心断面线对象；读取路径图，插入平断面图的平面图区域；

遍历管线交叉跨越对象，根据交叉点累距在中心断面上插值计算其地面高程，用该断面高程替换管线交叉跨越对象中的插值地面高程；绘制结束。