基于AutoLISP道路放樣數據的快速自動提取

唐爭氣

(1.中南大學 地球科學與信息物理學院，湖南 長沙 410083； 2 湖南城市學院 市政與測繪工程學院，湖南 益陽 413000)

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基于AutoLISP道路放樣數據的快速自動提取

唐爭氣1，2*

(1.中南大學 地球科學與信息物理學院，湖南 長沙 410083； 2 湖南城市學院 市政與測繪工程學院，湖南 益陽 413000)

介紹了利用AutoLISP的CAD二次開發，自動提取道路主點坐標和曲線線元要素。把道路的設計數據生成一個相應格式數據文件。將此數據文件通過藍牙或數據線傳輸到GPS手簿或全站儀內存中，并導入放樣軟件中，現場利用儀器的坐標放樣程序，進行放樣并做好放樣點的測量，從而實現了快速一體化放樣。實踐證明，大大地提高放樣與施工的效率，避免了人工錄入錯誤，降低了測量作業人員對道路理論知識的要求，可實現了傻瓜式零人為錯誤放樣。

線元；放樣數據；自動提取

1 引 言

測設市政道路中邊樁、附屬構筑物的平面位置是施工測量的一項重要任務。施工單位基本上是采用極坐標法測設路線和附屬構筑物。極坐標法測設構筑物的元素是測站至待測設點位方向的水平距離及其與已知實地定向方向的水平夾角，須預先計算出測設元素或繪制測設元素圖表。目前常用的方法是先從設計平面圖圖紙上查找放樣點位的坐標或通過計算器鍵入曲線要素計算出放樣點坐標，然后通過提前或現場手工向儀器輸入坐標數據后，再進行現場放樣。顯然，存在手工輸入環節，會影響了放樣的速度，并且容易出錯。

隨著RTK GPS和全站儀在工程測量中的廣泛應用，儀器不僅且帶有大容量的內存，內置數據采集、路線和坐標放樣、數據通訊等程序，甚至提供了支持數據導入、坐標提示放樣、直線偏距放樣等功能。可以實現無須人工進行任何手工錄入和任何計算，即全數字化測設。

本文將介紹道路放樣數據元素計算方法，利用AutoLISP開發了主點坐標提取與坐標標注程序和線元數據文件提取生成的算法與流程和程序實現。

2 道路放樣數據元素計算方法

市政道路平面曲線線元包括直線、圓曲線和緩和曲線。單個曲線的放樣坐標計算比較簡單，利用起點坐標或交點坐標、起始切線方位、曲率半徑以及待求點至該曲線起點的里程即可計算各放樣坐標。而在實際工程放樣應用當中，市政道路曲線往往是由一些連續的單一曲線構成的綜合曲線，曲線坐標點放樣數據的計算方法有交點法和線元法兩種。

2.1 交點法

交點法要求輸入交點坐標、交點類型、圓曲線半徑、緩和曲線長、起點里程。綜合曲線起點和終點被認為是退化了的交點。一般市政道路不包括緩和曲線。具體計算公式考文獻[1]，交點法示意圖如圖1所示。

圖1 交點法示意圖

2.2 線元法

線元法，它將綜合復雜的市政平面總線形分解成若干個曲線(包括直線)線形單元。只需已知市政道路平面曲線的起點信息如平面坐標、切線方向和曲率半徑，曲線單元長度和曲線偏向，則從起點處開始設置任何一單元，沿任何方向延伸，此曲線單元終點的信息如坐標、切線方位角、曲線半徑都可以計算獲得，同時，將其作為下一段線元起點的相同信息加以利用。如此逐個單元遞推計算。緩和曲線要素可作為一般曲線單元的代表，曲率半徑為無窮大即為直線，起點和終點相同即為圓曲線，不同則為緩和曲線。具體計算公式考文獻[3]，線元法示意圖如圖2所示。

圖2 線元法示意圖

3 路線主點坐標提取與坐標標注

平曲線主點是指曲線的起、中、終點以及不同半徑和不同形狀曲線之間的銜接點；在設計中，控制這些主點的樁位和樁號是使用曲線元素來控制，因此，提取主點坐標并標注十分必要。有利于在放樣過程中實地核對。

4 線元數據提取的算法流程與程序實現

4.1 算法流程

圖3 程序流程圖

4.2 部分程序代碼

(if(/=tu 0) ；曲線凸度不為零即圓曲線

(progn

(setq radius(/(*(+ 1.0(* tu tu))dis 0.25)(abs tu)))

(setq h (* dis(abs tu)0.5)

h1(- radius h)

)

(setq half-angle(atan(/ dis 2)h1))

(setq arc-length(* 2 half-angle radius))

(setq cen(midp pt1 pt2))

(setq cen(polar cen

(+(angle pt1 pt2)

(if(ornil

(and(> h1 0)(> tu 0))

(and(< h1 0)(< tu 0))

)

(* pi 0.5)

(* pi -0.5)

)

)

(abs h1)

)

)

(setq

p3

(polar pt1 JDQq radius)；獲取起始點切線方向的半徑點

p4

(polar pt2 JDZq radius)；獲取終止點切線方向的半徑點

p5

(inters pt1 p3 pt2 p4 nil)；切線交點

)

(if(not p5)

(prompt " 沒有交點...")

)

(vl-cmdf "line" pt1 p5 "")

(vl-cmdf "line" pt2 p5 "")

(setq x3(nth 0 p5))

(setq y3(nth 1 p5))

(setq

pa(list(strcat "第"(rtos(+ i 1))"段線元：圓曲線")

lc

y1

x1

y2

x2

(if(> tu 0)

(radius)

(* -1 radius)

)

arc-length

y3

x3

)

)

(setq par(cons pa par))

)

(progn

(setq pa(list(strcat "第"(rtos(+ i 1))"段線元：直線")

lc

y1

x1

y2

x2

dis

aa

)

)

(setq par(cons pa par))

)

)

5 程序應用實例

以芷江市政道路為例介紹這種市政道路放樣數據的快速提取并放樣。

2015年是中國人民抗日戰爭勝利70周年，懷化芷江作為我國重要受降地，芷江縣城市政道路改造任務重、時間緊。筆者根據規劃設計提供的路線平面圖，利用AutoLISP二次開發出主點坐標標注程序(限于篇幅，所有代碼省略)，一分鐘內快速完成主點坐標標注的繪制(如圖4所示)。示意圖上標明了所有主點里程和坐標，為了方便相關人員的識圖理解，還標明了N，E方向坐標。

圖4 主點坐標標注示意圖

同樣，利用AutoLISP二次開發批量提取路線要素程序生成數據文件。部分路線數據文件格式如下：

說明：曲線單元標志(說明部分不是文件中內容)

說明：曲線單元為直線

說明：曲線單元起點x坐標

說明：曲線單元起點y坐標

說明：曲線單元起點里程

x2>3036611.360908457100說明：曲線單元終點x坐標

說明：曲線單元終點y坐標

說明：曲線單元起點切線方位

說明：曲線單元終點切線方位

說明：曲線單元起點曲率

說明：曲線單元終點曲率

說明：曲線單元曲率半徑

說明：曲線單元長度

0說明：曲線單元偏轉方向標志

說明：曲線模式

說明：曲線單元標志

通過藍牙傳輸將道路路線數據文件轉換成(.rod格式文件)傳至華測RTK GPS手簿中。

筆者利用自編程序，幾分鐘內快速完成了三條道路的放樣數據的提取并導入到路線放樣軟件中，并立即開始實地放樣測量，得到了相關單位和專家的肯定。

6 結 語

市政道路的中線、邊線以及附屬構筑物的施工放樣情形多樣，有時甚至需要進行多次重復放樣。由于此法的放樣數據是自動提取，可以隨時方便地提取，不必多次重復手工輸入。實踐證明，利用此方法進行道路放樣數據提取，不僅減少了人為因素的影響，自動化程度很高，放樣點位準確無誤，內業成果資料規范，而且大大減輕了測量人員的勞動強度，提高了測量作業效率。該程序在多項工程實例中已成功運用并得以檢驗證實高效、方便，從真正意義上實現了全數字一體化道路放樣，降低了測量作業人員對道路理論知識的要求，實現了傻瓜式零人為錯誤放樣。

[1] 楊少偉. 道路勘測設計[M]. 人民交通出版社，2009.

[2] 夏廣嶺. 全站儀坐標放樣內外業一體化的探索[J]. 北京工業職業技術學院學報，2007(4)：49～51.

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[4] 張福利，劉榮強. 利用AutoCAD VBA開發規劃放樣內外業一體化系統[J]. 中國科技信息，2008(18).

[5] 顧有兵. 全野外數字化放樣系統模式的探討[J]. 現代測繪，2010(3)：40～42.

[6] 唐爭氣. 全數字坐標放樣內外業一體化的探索[J]. 城市勘測，2012(1)：135～137.Automatic Extraction to Staking Out Data of Road Based on AutoLISP in AutoCAD

Tang Zhengqi1，2

(1.School of Geosciences and Info-Physics，Central South University，Changsha 410083，China；2.School of Municipal and Surveying Engineering，Hunan City University，Yiyang 413000，China)

This paper describes the use of secondary-development of Auto-lisp，automatic extraction of road principal point coordinates and curve line element feature. The design data generate a corresponding road data file format. This data file was transmitted via Bluetooth or a datcable to the GPS or total station memory，and imported lofting software，the instrument coordinate lofting program was used to lofting and setting out survey on-site，thus enabling rapid integration lofting. Practice show that it greatly improve the efficiency of construction and lofting，avoid manual entry errors，reduce the theoretical knowledge requirements of measuring worker，and achieve a fool zero error.

curve element；data of lofting ；automatic extraction

1672-8262(2016)05-126-04

P209

B

2016—04—26

唐爭氣(1974—)，男，博士研究生，副教授，主要從事工程測量與測繪數據處理及地理信息系統的研究和應用。

湖南省教育廳青年課題(12B022)