开钻软件

1

管道勘察设计一体化成图软件

中国石油天然气管道局天津设计院

一、开发背景

随着中国石油天然气管道建设项目的扩大和发展，天津设计院以打造具有中

国石油管道特色的油气上游业务高端技术咨询企业为目标，积极承担长输管道建

设责任，拓展发展平台，进军国际市场。

在这样的大好形势背景之下，开发出一套具有管道行业特色的计算机辅助设

计软件是很有必要的，能够对管道业务的开发产生很大的经济效益。

特此，管道局天津设计院组织开发了这套“管道勘察设计一体化成图软件”，

英文名称“PipeSuyingGeologyDesignSystem”，简称“PSGDS”。

二、前景及意义

目前国内外石油天然气长输管道工程项目不断增多，行业技术水平也越来越

高，对勘察设计专业的要求也随之提高。

目前测绘、地质、管道设计这三个主专业都是各自用各自行业的软件分开工

作的，导致不同专业间各种问题的产生。纵观名目种类繁多的各种相关软件，虽

然技术比较成熟，但是只具有各自专业的普遍性，各自为主，缺乏快速有效的跨

专业互相衔接能力，不同软件间的兼容性较差，比如测绘专业提供的线路图中的

某些元素不能直接由设计专业查看并使用，因此尚不能完全满足并适应油气输送

管道行业的特殊性。

PSGDS软件将勘察（测绘、地质）和设计专业的工作整合到一个软件系统

中，完全的解决了这些问题，并且实现了计算机智能化工作，在很大程度上节约

了劳动力，提高了生产效率和工作的积极性，因此产生了显著的经济效益，使我

院为我国管道事业的进一步发展奠定了基础，铺平了道路。

2

三、软件开发概述

由于PSGDS软件所要解决的问题跨越测绘、地质、管道设计三个专业，涉

及到的信息量大，故开发难度较大，研发也周期比较长。

3.1信息前期采集

开发前期我们积极的咨询了富有多年实际工作经验的老师傅们，获取他们实

践中的经验知识，深入了解工作中实际存在的各类问题。同时收集并研究了大量

国内外常用的行业软件，并对这些成熟的软件进行了优点和缺点的分析归纳总

结。勘察行业包括南方测绘CASS系列、广州开思SCS系列、北京威远图SV系

列、理正勘察CAD系列等，管道设计行业包括。

博采众家之长，经过不断的探索，不断的发现问题解决问题，终于完成了这

套行业领先的全自动化、半自动化具有一定计算机智能的勘察设计成图软件。

3.2过程

具体开发过程我们分三个阶段实施：

首先开发测绘工程及地质专业相关的内容，自2008年7月开始至2009年8

月开发结束，再经过近半年的工程实际测试使用，能够确认软件的各项功能运

行正常，结果正确无误，在“沈大输气管线1期工程“中正式投入使用，反映

效果很好。

然后开发管道设计部分的内容，自2010年1月开始至2010.10月结束，再

经过大量的对照验证，数据结果的比对，证实结果真实可靠，可用于实际的工程

项目，目前在“南宁-柳州成品油管道工程”项目中投入使用，反响很好。

最后将前后开发的两部分内容整合成为一体，它们既互相独立又互相衔接，

使之成为一套系统化的软件，能够独立快速的完成各类长输管道项目的勘察、设

计任务。

3

3.3遵循的国家规范

本软件遵循的现行国家规范为：

1、《油气输送管道工程测量规范GB/T50539-2009》；

2、《油气田工程测量规范》GB/T50537-2009；

3、《国家基本比例尺地图图式第一部分：1：5001：10001：2000地形

图图式》GB/T20257.1-2007；

4、《油气田及管道岩土工程勘察GB50568-2010》；

5、《输油管道工程设计规范》GB50253-2003；

6、《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423-2007；

7、《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424-2007。

3.4平台

本软件开发采用目前国内外最流行的计算机高级开发语言VisualStudio

C#.NET2008与AutoCAD2008开发包ObjectARX相结合的方式开发，利用模块

化的体系结构实现与AutoCAD的无缝结合，使得软件具有后续的可扩充性和可

兼容性。

可运行在Windows操作系统的各个版本平台上。

软件的整个开发过程由中国石油天然气管道局天津设计院总工程师周学深

组织开展并监督验收。

四、核心主题及思想

PSGDS软件以自动或半自动生成“三合一图“为核心主题，将测绘、地质、

管道设计三部分的信息都融合到一张工程图框内，以图表、曲线、文字的方式显

示出来，整张图的信息量较大。如图4-1为南柳项目的线路施工三合一图，图4-2

为定向钻穿越图，可直接用于施工。

4

4.1、软件运行流程

首先由测绘专业按照工程指定的图框类型，生成三合一图的整体框架，包括

4-1线路施工三合一图实例

地面纵断面线

设计敷设线设计元素标注

线路地质信息

图4-2定向钻施工三合一图实例（局部）

定向钻穿越管道敷设线

5

平面地形图，线路走向纵断面线，以及地面里程和标高等信息。

其次按线路里程区间在指定图框位置填充对应地质信息，比如“管道沿丘陵

敷设，地形起伏较大……该段覆盖层为残坡积的全风化泥岩，呈粘土状，棕黄色，

硬塑-坚硬，干强度高，韧性高，有光泽，无摇振反应，表层含有植物根系。该

层在勘察深度3.50m范围内未揭穿，土石工程分级为Ⅲ级。沿线勘察深度内未见

地下水“等。

然后由设计人员读取测绘、地质专业在图形上提供的实地勘察信息，由本软

件自动完成管线敷设趋势线的初步模拟、设计标注和工程量统计，提示能够自动

在图面上标注各项设计参数信息（比如热煨弯头半径Rh、弯管角度X、切线长

T、外矢距E等），并全自动的生成各种弯头的各种信息的统计工作。此项工作

包括线路施工图的绘制和任意形状定向钻的绘制两部分内容。

最后将图形稍加整理即可出版。以上为软件整体运行的思想过程，下面总结

本软件的一些特点，包括勘察和管道设计两部分。

4.2、软件关键点、难点、亮点及创新点

4.2.1、软件关键点和难点：

1、各类图框参数的预设置和共享处理问题（勘察部分）不同的工程所涉

及到的信息不能统一，导致工程图框内包含的信息元素在种类、排列位置、样式

等上的多样性。比如水平比例尺与纵向比例尺的组合就有很多种，1:1000、1:500:、

1:200、1:100等；

2、平面地形图植入到三合一图框内时产生的旋转角平衡性问题（勘察部分）；

3、线路中线地理点属性数据的智能识别和提取问题（勘察部分）为生成

线路走向的纵断面图形所需要获取的必要信息；

4、线路中线几何地理位置属性数据的计算（勘察部分）包括各个折点的平

面转弯角、里程等；

5、管道敷设设计参数的计算（管道设计）共包括十项参数：

Rh：热煨弯头半径/PrefabricatedBendradius；

Rc：冷弯弯管半径/Fieldbendradius；

6

Rs：叠加弯管半径/Combinatedbend

radius；

Re：弹性敷设半径/Elasticbendingradius；

D：钢管外径/Pipeoutsidediameter；

DN：公称直径/Nominaldiameter；

X：弯管角度/bendangle；

T：切线长/Tangentlength；

L：曲线长/Curvelength；

E：外矢距/Externalsecant。

6、管线敷设空间角的计算（管道设计）即

当线路中线平面折角与纵向弯曲角处于同一地理位置时，这两个方向角叠加产生

的空间弯角。采用空间几何学来解决；

7、土石方量计算（管道设计）线路实际敷设含有多个弯曲角，因此土石方

的计算为了提高数据的准确性，采用微积分的思想，逐段求和计算。

8、图内敷设线路各项参数（设计标注）的关联更新（管道设计）当敷设设

计线在图内发生调整时，由软件智能性地更新对应位置点的各项参数值，并反映

到最终的工程量统计表内。

9、任意转弯类型定向钻敷设各项参数的计算及转弯椭圆弧的绘制（管道设

计）。

4-3弹性敷设角度标注实例

4-4土石方计算剖面图

7

4.2.2、软件亮点：

PSGDS软件直接服务于油气长输管道工程项目，快速生成各类线路施工图、

穿跨越图（三合一图），达到各专业间的无缝衔接，操作简洁。

将同一地理段的三个专业的大量信息整合到一张工程图形内，极大地方便了

施工和资料的查阅保存等工作。

为安全使用和加强共享数据的保密性措施，关键信息存储采用显式存储和隐

式存储两种方式，将要求保密性较高的信息直接用软件以AutoCAD数据字典的

形式写入到DWG二进制文件内部，并且只能于特定的方式来读取或者编辑，其

他人员或软件将无法查看。

4.2.3、软件创新点：

1、多种格式测绘地形图的识别及图形绘制模式、比例尺等的智能化变换；

地形图文字、高程点智能避让

2、任意类型测绘线路图形的纵断面、横断面图的全自动化出图；

3、任意长度带状地形图的全自动化分幅出图；

4、图内地物、地貌、地形线的属性值的实时显示提示；

5、按照预设值的各项工程参数（如管沟挖深、弹性敷设曲率半径等）自动

生成管道敷设的初步模拟；

6、实时智能化标注或者更新各项设计参数、土石方量、管线实长等信息；

7、按照弯头角取舍阀值和里程区间范围全自动生成总体工程量各项统计表；

8、可以绘制单曲线、双曲线定向钻穿越施工图，可以为任意角度、任意形

状的管道敷设曲线。

五、软件结构

为便于PSGDS软件的后续开发、版本升级和有效的维护，以计算机辅助设

计软件AutoCAD为运行平台，勘察模块和管道设计模块独立在各自的环境下运

行，利用预定义图框参数、共享数据来作为传递信息的纽带，如图5-1。

8

所有共享数据都存储在相应的AutoCAD格式的DWG文件中，伴随文件的

持续性永久保存，且具有一定的保密性。

5.1、软件界面

PSGDS软件共有7个主菜单组成，由107个子菜单组成，3个主工具栏由

43个常用功能命令组成，如图5-2、5-3所示。

AutoCAD软件平台

勘察模块

管道设计

模块

参数、共享

数据作为

联系纽带

Win2003/WinXP/Win2000/WinNT/Win7操作系统

图5-1软件运行示意图

图5-2常用工具栏

9

5.1.1界面组成

7个主菜单由5个勘察部分和2个设计部分组成。

5.1.1.1勘察部分菜单

包含：数据、绘制地物、等高线、图形处理、整饰出图。

数据包含11个功能：

图形设置；

加载环境；

更改绘图比例并更新数据；

图5-3菜单界面

10

展点；

修改单个点的高程；

批量修改高程；

由文字修改高程点的Z值；

高程点提取；

高程点留点去文字；

选对象赋属性值；

形转为块；

绘制地物包含18个功能：

电力、通讯线类；

围墙类；

房屋类；

公路类；

坎、坡类；

水系类；

文字注记；

等高线包括5个功能：

其他展点；

三角网；

绘等高线；

注记等高线；

注记示坡线

图形处理包括15个功能：

弧度、角度互相转化；

强力删除；

CAD表格输出为Excel；

块操作；

对象对齐与均布；

Z值归零；

11

连续量距；

标注坐标；

窗口图形输出；

PLine线操作；

块填充；

整饰出图包括18个功能：

断面绘制(通用)；

图框制作；

传统方式带状地形图全自动分幅；

外部参照法带状地形图全自动分幅；

断面图形的全自动绘制；

草图拉直；

图形自动美化；

添加十字格网；

标注十字格网

坐标标注；

标注百米公里；

量算距离/面积；

图形自动置平；

Pline中线自动标注；

成果表生成；

5.1.1.2设计部分菜单

包括：管道设计、绘定向钻。

管道设计包括20个功能：

加载系统环境；

图形图框校正（自动）；

合并多条断面线或修改比例；

移动地面线高度；

12

指定地面线；

设计标注；

更新设计标注；

智能调整标注排列；

设计线添加点；

设计线删除点；

设计线优化；

设计线按区间取直；

显示设计辅助线；

显示/关闭设计辅助角；

重新设置设计线；

重新设置地面线；

删除标注回归到初始状态；

工程设置；

统计工程量；

Pline变换操作；

绘定向钻包括10个功能：

环境加载；

绘制参数校准；

穿越线绘制；

里程、挖深等数据填充；

定向钻标注；

设计线添加点；

设计线删除指定点；

设计线优化；

显示/关闭设计辅助角。

5.2、软件使用说明

下面分勘察和设计两部分来具体的说明各项功能及使用方法，按菜单顺

13

序。

5.2.1数据（勘察部分）

5.2.1.1、图形设置

图形比例尺、绘图模式（SCS,CASS两种模式）、

旋转角度（文字，块等的默认旋转角）的设置，只对

设置好以后绘制的图形起作用，与“更改绘图比例并

更新数据”相呼应。

绘图模式选择说明：

CSC所有比例尺的按1：1出图。假如500的

图，展点的时候坐标放大一倍；

CASS按比例出图。假如500的图，按2：1

出图，展点按1：1000.

命令:SETMAPSTYLE

输入图形比例尺1：<当前为0:1000

选择绘图的类似模式1=类似SCS模式2=类似CASS模式<当前为1:2

输入文字图块等第的默认旋转角度：<当前为0:20

设置好以后在CAD的左下角显示，如图5-5：

5.2.1.2、加载环境

加载绘图模板。

图5-4数据部分菜单

图5-5

14

5.2.1.3、更改绘图比例并更新数据

更改当前的绘图比例并更新以前绘制的图形对象为刚设置的绘图参数。

命令:ChangeDrawScale

当前比例为1000,输入新的比例尺:

500

请选择变换范围：1=全部、2=自己

选择范围<1>:1

5.2.1.4、展点

兼容格式：

A南方DAT文件（*.dat）;

B天宝标准格式（*.csv）;

CExcle文件（*.xls）；

DAccess文件（*.mdb）；

亮点功能：单点校正，在数据列表

中选择一个基点，输入正确的坐标

高程来求得三参数，然后更新全部列表数据为正确的。

在展点前，请注意表格显示的测量坐标为标准的测量坐标（与标准的CAD坐标

交换XY值）还是标准的CAD坐标格式。测量坐标和CAD坐标互换X/Y

5.2.1.5、修改单位点的高程

命令:EditHeight

选择高程点:

当前高程为1.49,输入高程值:1.58

5.2.1.6、批量修改高程

操作界面如图5-7。

图5-6展点

图5-7批量修改高程

15

在屏幕上框选要修改的范围后，程序会自动过滤文字信息，一步就可以完成

所有的修改操作。主要功能如下：

（1）、文字类的旋转：旋转使所选的文字方向正北，或按某个角度以文字的

插入点为基点旋转；

（2）、高程数据的修改（只修改数值）：对高程数据乘某个固定常数或加固

定常数，同时还可以按要求修改对应高程点的Z向值，为绘制等高线做准备。

5.2.1.1.7、由文字修改高程点的Z值

特色功能，根据图面显示的高程文字修改对应点的Z值。此功能只适用于用

本软件展点和南方CASS软件展点的高程点的修改。修改高程点的属性值？

5.2.1.8、高程点提取

命令:tgc

采集高程的方式为：1图面点块(GC200)提取2图面的点采集(point)/3图面的

高程注记文字采集<1：

5.2.1.9、高程点留点去文字

特色功能，保留点而删除文字显示。此功能只适用于用本软件或者南方CASS

软件展点的高程点的修改。

5.2.1.10、选对象赋属性值

对所选择的对象赋值文字显示属性，将鼠标停留在对象上就能看到文字属性

值。

命令:setname

选择地物:

输入属性值:电力线

16

5.2.1.11、形转为块

将图形中采用的形文件转化为对应的块。

5.2.2绘制地物（勘察部分）

可用快捷命令或者屏幕菜单快速绘制地物地貌。

快捷命令”T”可方便的复制并绘制图面上的同属性

地物。类似与SCS得通码绘制功能。

快捷命令一览表：

5.2.2.1、电力、通讯线类

命令:dl

选择类型：1=配电线;2=输电线;3=通讯线;4=地上管

线;5=架空管线;6=地下配电线;7=地下输电线；8=地

下通讯线；9=地下管线;10=不依比例电线塔；11=依

比例电线塔线路:

5.2.2.2、围墙类

命令:wq

选择类型：1=不依比例砖石或土围墙；2=依比例围墙；3=铁栅栏；4=铁丝网；

5=篱笆:

5.2.2.3、房屋类

命令:fw

选择类型：1=一般房屋；2=破坏房屋；3=在建房屋；4=棚房；5=虚线阳台;6=U

台阶;7=H台阶;8=建筑物下通廊:

图5-8绘制地物菜单

17

5.2.2.4、公路类

命令:gl

选择类型：1=高速公路;2=国道;3=省道;4=县道;5=专用路;6=内部路;7=单线小路；

8=乡村路虚线边；9=路肩线;11=依比例涵洞;12=公路或铁路桥;13=依比例铁路:

5.2.2.5、坎、坡类

命令:k

选择类型：1=土质陡坎;2=加固陡坎;3=斜坡;4=加固斜坡;5=单线堤;6=石垄;7=单

线干沟；8=双线干沟;9==石质陡坎;11=大斜坡:

5.2.2.6、水系类

命令:s

选择类型：10=水流向;1=土质河陡坎;2=加固河陡坎;3=水位线;4=时令河;5=单线

堤;6=单线沟渠;7=单线干沟；8=双线干沟;9=石质陡坎:

5.2.2.7、文字注记

命令:wzzj

输入文字:asdf

放置点:

快捷命令”T”可方便的复制并绘制图面上的同属性地物。类似与SCS得通吗绘

制功能。

5.2.3等高线（勘察部分）

等高线【comtourline】指的是地形图上高程相等的各点所连成的闭合曲线。

等高线按其作用不同，分为首曲线、计曲线、间曲线与助曲线四种。

目前一些测绘软件提供等高线绘制程序，但是都是与原数据相关联的，我们

在外业数据采集完后，经过一定的整理后再绘制等高线，这时候地形图有可能发

生了位移、旋转、缩放等变化，还有可能某些局部高程点手工修改过，这样以来

18

就和原数据发生了冲突，导致数据不一致的产生，这种情况下不能利用测绘软件

的等高线绘制程序了，利用本软件较好的解决了这个问题。下面将介绍解决及绘

制的过程

等高线绘制的步骤为：

5.2.3.1展高程点

设计界面如图5-9，有多个选项以满

足用户的要求，可以放到特定图层，设置

小数位数，设定是否隐藏展点图层等。

目前支持的数据格式有三种：

纯坐标（X，Y，Z）格式；

CASS5.0以上格式文件；

威远图SV300格式文件。

5.2.3.2建立三角网

设计界面如图5-10，可以自定

义三角网构造的最长边，默认为

200米，然后框选刚展的点构造三角

网，可以利用CAD自己的图形编辑

工具进行三角形的调整和编辑，以达

到绘制目的，准确真实的反映地面的

高差情况。

5.2.3.3绘制等高线

设计界面如图5-11，设置用样条

曲线绘制还是用PL线绘制，PL线绘

制有可选的三种曲线拟合方式：简单多线段、二次B样条线、三次B样条线。

为防止等高线的错误点的选择导致出错，可以设置等高线绘制的范围的极值。程

图5-9展点

图5-10构建三角网

图5-11绘制等高线

19

序将自动用颜色区分首曲线、计曲线。

5.2.3.4等高线注记标记

等高线计曲线注记，示坡线标记可以利用程序工具来半自动标记。

最后对绘制完成的等高线进行局部的编辑调整即可完成工作。

5.2.4图形处理（勘察部分）

主要功能见图5-12。

5.2.4.1、弧度、角度互相转化

命令:DHJ

命令:1角度转弧度/2弧度转角度<1>

命令:输入角度值(：180

命令:3.1415926

5.2.4.2、强力删除

可按照“图层”名称，“图块”名称，“字体样

式”名称、“线型集合”名称、“组集合”名称、“对

象”类别方便的批量删除CAD对象。

5.2.4.3、CAD表格输出为Excel

CAD表格输出为Excel表格，按要求选择范

围即可。

5.2.4.4、块操作

批量对多个类型块进行单独旋转、缩

放，多指定名称的块进行互相替换。

块名可以由“图面选择”块或者手工“输

入”，人工输入的时候，可以连续输入多个，

按逗号分隔开。

图5-12图形处理菜单

图5-13块操作

20

最后用“整理”按钮自动删除重复块名。

输入旋转角度或者缩放比例系数，选择操作类别，最后按“开始”按钮选择

范围。

块替换功能有3种：

1、点替换为指定名称的块；

2、块替换为点；

3、A类块替换为B类块。

注意“块名区分大小写”

5.2.4.5、对象对齐与均布

根据选择的“对齐方

式”（分左右对齐、上下

对齐）和设定的“对齐位

置”来批量对齐图元实

体，可预览效果。

可以方便的制作表

格、排列图形。

5.2.4.6、Z值归零

将所选择实体的Z

值全部改成为0值。

此功能用于线型的显示出错（有时候显示会乱七八糟无法操作，可用此解

决）。

5.2.4.7、连续量距

通用工具，设置好图形显示比例就可以自由的连续量距，自动和上数累加。

图形显示比例就是指比如图面为1m，实际距离为1000m，则图形显示比例

为1：1000，比如图面为1m,实际距离为500，则图形显示比例为1：500.

图5-14对象对齐工具

21

5.2.4.8、标注坐标

通用工具，设置好图形显示比例就可以自由标注坐标值。

图形显示比例就是指比如图面为1m，实际距离为1000m，则图形显示比例

为1：1000，比如图面为1m,实际距离为500，则图形显示比例为1：500.

5.2.4.9、窗口图形输出

按照选择的范围线将相关的图元保存到外部新的文件。

5.2.4.10、PLine线操作

【1、PLine选择然后…】

命令:plselectdo

选择边界范围线线（Pline）:

选择基点:

选择要放置的点：:

请选择输入1或者2：1=先按基点复制再移动，2=直接移动(只选择内部的所有)

<1>:1

上述功能说明：

选择类型1，按基点复制边界范围线内部的和和它相交的所有图元实体，并移动

到新的位置；

选择类型2，将边界范围线内部的所有图元实体移动到新位置。

【2、PLine裁剪】

多边形开窗裁剪

【3、PLine添加接点、焊接、直线转Pline】

在PLine线上添加接点或者两条线焊接为一条，或者将直线转化为PLine线。

命令:joinpl

选择源Pline:选择目标Pline:输入误差范围:<2mm>:

已成功连接

【4、直线转PLine】

22

命令:LINETOPL

自己选择？还是全部？1=自己选择;2=全部<1>:2

已成功转换124

5.2.4.11、块填充

将制定的块在制定的图层内智能填充。

命令:tcblock

输入层名:gcd

输入块名:gc200

选择边界还是绘制边界？1=选择边界；2=绘制边界;3=绘制单个的;4=加十子格网

(需绘制边界)<2>:

第一点:

第二点:

下一点或[弧(A)/边长交会(B)/微导线(W)/插入点(S)/延伸(E)/垂直点(I)/垂足点

(N)/偏移点(P)/隔一点(J)/隔点闭合

(G)/闭合(C)/换向(H)/回退(U)]:

5.2.5整饰出图（勘察部分）

主要功能如图5-15所示。

最大亮点功能：

1、带状地形图的全自动分幅（包括

传统的截图方法和外部参照方

法）；

2、纵断面的全自动出图，可按要求

自由定制各种类型的断面格式；

3、草图的全自动拉直，速度快，出

错率为0；

4、标注中线的整百米、整公里；

5、高程点的智能化加密。

图5-15整饰出图部分菜单

23

等等。

5.2.5.1、通用功能

工具条如图5-16所示。

可用菜单中的“加载DMTOOL工具”功能加载显示。

测绘行业断面图主要包括纵断面和横断面两种。由于测绘各行业的特殊性，

好多测绘软件都没有提供专门绘制断面的程序，现在网络上有自动在图面提取高

程数据并成图的断面绘制软件，但是有个很大的问题：需要绘制等高线，并要求

有较多的图面高程点，而且由于是由程序根据一些内插的数学模型来获得断面线

上的高程值，并且后续数据不好编辑修改，这样一来产生的误差较大，失真严重，

失去了断面应有的信息，导致使用价值不高。

本软件数据采集有两种方式：采用人机交

互采集、根据用户设置程序自动采集。

人机交互断面数据方式可有效解决上面

的问题：在ACAD图面上点取点位，然后根据

周围的实际情况由用户确定当前点的应有的

高程值，最后由程序自动绘出。

A、断面数据采集

人机交互采集采用点位在图形中点击采

集，高程由人工确定输入的半自动化方式，操

作界面如图5-17。下面为各部分功能的说明。

1、“导入”或“导出”→导入已保存的

断面数据文件或导出表内的数据文件；；图5-17断面数据人机交互采集

图5-16

24

2、“删行”→删除表内的最后一行；

3、“修改”→在按钮下面的文本框内修改表内的数据；

4、“开始采集”→采集数据（需先设置比例参数）：

⑴对横断：首先采集中心点的位置、高程，然后按顺序（对中心点由近而

远）采集线路两边高程点。

（2）对纵断：首先确定起点，然后由近而远的顺序采集。

5、“参数”→进入参数设置栏，设置各项比例参数。对格网设置的说明：

这里可以定义要绘制的格网的长度（距离），宽度，定义好以后绘制的格网都按

这个设置绘制，以统一格网类型。图5-18所示。

注意：断面的数据采集绘制最好在图形拉直后再做。

6、绘制项设置各个专业部室所要求的断面数据项不一样，为节约时间预先

定义好各种要求，用户只需选择合适前缀名就可以，比如“油、气、路、水“等，

还可以根据要求自己定义各项目。断面网格有绘制和不绘制两种选择，格网类型

分为十字坐标格网、简洁格网，见图5-19，5-20。

图5-20简洁性格网设置图5-19绘制项设置

图5-18比例尺及格网设

25

7、高级项目包括数据的编辑处理和自动采集数据数据编辑，对已经采集好

的数据进行批量的修改，比如高程加常数、里程加常数、数据的正负颠倒等，还

可以在已有数据内添加新的数据项（需要设置起点的已知里程，然后“插入点“在

图面采集数据，结果会自动按里程排序并插入正确位置。图5-21。

自动采集，设置好要采集的间距和高程数据搜索半径，然后指定线路中线就

可以自动的按设置采集断面数据，最后进行局部的修改调整就可以了。图5-22。

B、断面绘制

采集好数据后就可以绘制断面了，具体实现过程为：

首先设置好纵向比例和横向比例尺大小，然后设置格网大小、类型、绘制项

图5-21数据的编辑图5-22数据自动采集

图5-23纵断面

图

26

等等，如果里程超过100米则需要内插整百米、整公里数据。最后点击“绘制

本断面“按钮就可以由程序自动绘制完成，结果如下图5-23(非三合一图)。图

上加大字的标注好看点儿

5.2.5.2、图框制作

内部已设置好绝大多数的标准

图框，插入时只需选择相应大小的图

框即可，还可以自定义图框的长、宽。

图框的相应参数如图5-24，包括

内外边框的间隙值，是否绘制接图

框，是否插入角图章，是否自动绘制

指北针等；

5.2.5.3、带状地形图全自动分幅

包括两种方式，传统方式和外部参照

两种方式供选择使用，根据用户自定义

的图框参数来绘制。

【传统方式】：对图形进行裁剪旋转操

作，完成后与原图没有关联联系；

【外部参照模式】：用外部参照的方式

成图，与原图有关联，原图有改动，分

好的图随着改变。

5.2.5.4传统方式全自动分幅

按菜单的步骤进行说明。

【步骤1】：

选择中线建立边界模型，在中线两侧按设置的图框大小、长度生成外接多

边形（红线），多边形用户在这一步可以进行拖拽等变形（不能删除），以适合出

图的要求。

图5-24

可输入

图5-25带状地形图全自动分副界面

27

注意：外接多边形的顶点1、2、5、6号为接图线的点，禁止移动，不然

接图线里程与实际不符（但不影响出图程序正常使用），相邻的外接多边形除了

两边的接图线部分外其他的最好不要相交。

【步骤2】：

点击要放置的点位，程序将自动绘制。

5.2.5.5外部参照法全自动分幅

按菜单的步骤进行说明。

【步骤1】：

选择中线建立边界模型，在中线两侧按设置的图框大小、长度生成外接多

边形（红线），多边形用户在这一步可以进行拖拽等变形（不能删除），以适合出

图的要求。

注意：外接多边形的顶点1、2、5、6号为接图线的点，禁止移动，不然

接图线里程与实际不符（但不影响出图程序正常使用），相邻的外接多边形除了

两边的接图线部分外其他的最好不要相交。

【步骤2】：

新建首张图，并保存到磁盘，起好分幅图形的名称（比如“线路平面图”）;

【步骤3】：

开始参照法自动分幅，程序全自动完成，图形名称自动累加数字（比如“线

路平面图1”，“线路平面图2”，“线路平面图3”…）。

5.2.5.6断面图形的全自动绘制

适用于线路测绘的断面绘制，尤其是长输线路。利用本软件，在设置好各项

绘制参数后，只需一键就可在几分钟内全自动绘制完成整条线路的绘制，瞬间节

省了50%的工作时间，极大的提高了工作效率，将绘图人员从繁重的工作中解脱

出来。

断面数据

有两种方法获得断面数据，包括由图面全自动提取和人机交互生成，程序自

动内插百米。

28

在初步整理好的平面图形上，根据设计人员定好的线路中线编辑中线上的地物特

征点，然后点击“断面数据设置”功能，程序将自动采集完成整条线路，可以保

存到外部文件，以备用。

人机交互方式获取断面数据的过程为，首先沿中线用一定的宽度将平面图裁

剪出来，并选转拉直，然后利用附带的工具用人机交互的方式获取一系列的数据

并保存。

参数设置

为了使程序有更好的可扩展性、兼容性，故设置了多项参数供不同的用户使

用，解说如下：

【比例尺设置】设置横向（里程方向）、纵向（高程方向）的绘制比例；

【保存方式】保存到当前图形中或保存到新图形中（每张图一个文件）；

【分幅】分幅或者不分幅。分幅是按照设置好的图框大小自动的分成一张

一张的，并添加上张数、比例尺等图面信息。

【绘制控制】设置绘制的方式是全部、还是按指定张数、还是按指定里程

图5-26断面绘制界面

29

范围绘制。

利用这些参数，可以自由的绘制各种类型的断面，满足不同的工程需求。

绘制

在获取完数据、设置好各项绘图参数后，点击“断面绘制”按钮，即可瞬间

完成全线路的断面图形。例图如图5-27所示（非三合一图），5-28三合一线路图。

图5-27断面图部分实例1

图5-28三合一线路纵断面图实例2

30

5.2.5.7全自动分幅及纵断面生成的软件结构特点

采用了开放式的结构设计，最大限度的提供了可扩展性、可兼容性。使用者

可以根据设计方的要求自由定义各种类型的断面图形格式，可满足不同地区、不

同行业、不同工程的具体要求，具有广阔的应用空间。实例字太小了

一个完整的断面图由七个要素组成，图5-29。包括：图框、断面线及坐标方

格网、标尺、数据表头、表头横线、填充数据，图纸张数。在软件中这些要素都

分割成单独的一个个功能模块，这样一来就方便于编辑修改其中之一而不影响其

它。

根据搜集的资料及多年的实际绘图经验，对于“填充数据”在程序中预定义

为以下几类：

里程表示从中线起点开始起算的当前位置的里程数，格式为旋转90度的数

字“0+125.32”这种，“0”为公里数，“125.32”为百米及小数部分；

桩号/转角表示中线的折点处的编号及转折角，采用分数的格式，分子为折

点编号，分母为转折角；

自然地面标高为野外采集的此点处的实际地面高程，格式为旋转90度的数

字“125.32”m这种；

间距表示相邻的两对数据点位的平面距离值,格式为旋转90度的数字

断面线

高度标尺

方格网

比例尺

图5-29断面图部分要素（局部）

31

“12.32”m这种，放置在中间位置；

百米桩在断面图形中标注出整百米的位置，加注百米数；

公里桩在断面图中标注出整公里的位置，并绘制公里标及公里数；

直线及曲线对于中线转折点，小于180度的角度以表

示；大于180度的角度以表示，三角符号开口宽度和高度均为

5mm，并加注点号和转角值。

平面示意图描绘宽度为不小于中线两侧各10mm的平面图，不大于纵断面

图中的平面示意图的表格宽度。

以上为软件中预定义好的，在实际绘制过程将按用户的实际参数设置来自动

绘制完成。例图如图5-30.

5.2.6管道设计（设计部分）

PSGDS设计模块功能（线路施工图）运行及操作流程图如图5-31。

图5-30基本填充数据项

32

首先进行项目前期的各项准备工作，包括图框组成参数的定义（如图框长宽、本

张图断面线长度、基准高程、基准里程读取位置等）和工程参数得定义（如工程

名称、档案号、管沟挖深、土方边坡等）；

然后经过图形校准来自动获取测绘专业提供的共享数据（如纵断面数据、纵

横比例尺等），再经过地面线的组合编辑生成初步模拟管道敷设线；

再根据实际地理情况调整敷设线，并标注各项施工参数；

按上述方法依次绘制完整条线路的每段施工图后，由软件全自动生成工程总

体的各项统计表信息，包括管道敷设线路总长、总土石方量、共需多少个几度角

的热煨弯头等。

下面按菜单排列顺序来说明具体的功能及用法。

注这里所指的地面线其实就是测绘专业提供的纵断面线。

设置项目参数

图形校准

断面线初始化

生成设计线

编辑设计线

设计标注

生成项目工程量统

计表

项目准备：

1、工程参数设置

2、定义图框参数

循环绘制项目所包

含每张纵断面图

项目

完成

出版

图5-31管道设计部分项目运行流程图

33

5.2.6.1加载系统环境

将软件必须的AutoCAD元素加载到当前绘图环境中去，包括字体样式、常

用图块等。

5.2.6.2图形图框校正

命令:jiaozheng

自动还是手工指定左下角基点?1=自动；2=手动；默认自动<1>:2

图5-32管道设计部分菜单

34

指定图框左下角点:

请确认！图面读取的起始里程为：<7000:

请确认！图面读取的竖向比例为：<200:

请确认！图面读取的基准高为：<61:

以上为操作过程，主要用来由图面读取图框的基准坐标，本张图的基准里程、

高程，纵横绘图比例尺等，并存储到本张图的DWG文件，方便于后续直接调用。

5.2.6.3合并多条断面线或修改比例

命令:VscaleModify

选择多条地面线（可以随便拉框选择）:指定对角点:找到31个

选择多条地面线（可以随便拉框选择）:

合并的对吗？1=对；2=不对;默认为对<1>:

输入新的高程比例尺，当前的为：200:1000

图5-33多条断面线合成并修改纵向比例实例

分段绘制的纵断面线

合成并更改比例后的纵断面线

35

当管道敷设线位于山地、丘陵等起伏大、高差大的地段时，测绘专业提供的

线路纵断面线通常都是分段来绘制的，这就需要在设计过程中合成为一整条线，

并选择合适的纵向（高程向）比例尺重新绘制，同时更新相对应的各项数据（如

基准高程、高程标尺等），如图5-33。

本命令完成三项功能：合成多条总断面线，更改纵向绘图比例尺，更新对应

的标尺、基准高程等数据信息。

5.2.6.4移动地面线高度

命令:updmx

选择要移动的测绘地面线（断面线）:

有时候需要调整地面线的在图框内的高度位置，以便于后续的各种操作，就

用到次功能。

5.2.6.5指定地面线

命令:makeSheJiXian

选择测绘地面线（断面线）:

输入起点的挖深量（单位米,默认为工程设置的量）：<1.7:

输入设计线自动平滑的阀值（图面单位毫米）<30>:

如图5-34所示，选择地面线后，按照用户输入的挖深量生成设计辅助线，

图5-34生成的三种线

地面线（纵断面）

设计辅助线

初步模拟敷设线（设计线）

36

然后再按用户输入的设计线自动平滑阀值生成初步的管道模拟线（设计线），此

命令总共生成三条线。

5.2.6.6设计标注

命令:sheJiBiaoZhu请确定起点斜率<0>;:

选取土石方类型：1=纯土方；2=含石方。<1>:2

确定图层厚度m<1.2>:

图5-35五种设计标注类型

37

图

5

-

3

6

设

计

标

注

局

部

实

例

1

38

5.2.6.7更新设计标注

命令:updateBiaoZhu

选取土石方类型：1=纯土方；2=含石方。<1>:2

确定图层厚度m<1.2>:

按模拟敷设设计线，只在设计线有变动的位置区域由软件智能性的更新当

前的各项标注参数，包括弯管角度、弯管半径、曲线长、外失距等这些参数，同

时智能更新管线挖深、坡度间距、管线长度、施工土石方量等数据。

图5-37设计标注生成的埋深、长度、土方类信息（局部）实例2

水平连续里程(km+m)

地面标高(m)

管底标高(m)/

设计坡度(‰)/间距(m)

管沟挖深(m)

地形、地貌、植被及地质描述(m)

39

5.2.6.8智能调整设计标注

命令:adjustbz

选择起点：:

选择结束点：:

由选择的起始点和终止点，利用这个区间范围来智能调整设计标注的显示位

置，解决互相叠加产生的不可识别的问题，不需要用户来手动调整。如图5-38,5-39

为前后对照图。

5.2.6.9设计线编辑优化

设计线编辑及优化包括4项功能可选择：

设计线添加点：在设计线添加一个点，此点坐标位置就是用户选择的点。

设计线删除指定点：在设计线上删除用户指定的一个节点。

设计线优化：按照指定的设计线上点间的间距阀值，由软件智能调节设计

线上的节点数量和位置，达到一定平滑度的效果。

图5-38智能调整前图5-39智能调整后

40

命令:editsjx

请选择操作：1=按区间取直线，2=线上添加点，3=优化线，4=删除一

个线上点；<1>:3

输入区间范围0-，默认为（0-1）:50

已成功更新数据

按区间取直：按照用户指定的起点和终点的位置区间，将这段的设计线取

直化，以便于进一步的编辑优化。

命令:editsjx

请选择操作：1=按区间取直线，2=线上添加点，3=优化线，4=删除一

个线上点；<1>:1

开始点:

结束点:

已成功更新数据

5.2.6.10相关辅助功能

辅助功能共有5项：

显示辅助线：重新显示当前状态下的设计辅助线，以方便设计过程中的参

照填挖深量大小；

显示或关闭设计辅助角；

重新设置地面线：在地面线变化或重新绘制后需要重新指定，然后由软件

图5-40设计辅助角

41

作为共享数据保存，方便后续调用；

重新设置设计线：在设计线重新绘制后需要重新指定，然后由软件作为共

享数据保存，方便后续调用；

删除标注回归初始状态：删除所有的设计标注数据，包括各项施工参数，

达到初始化环境的状态。

5.2.6.11工程设置

设置本工程的各项参数，包括工程名称、档案号、管沟挖深、管径、公称

直径、防腐、材质等等，如图5-41。

图5-41工程参数设置界面

42

5.2.6.12统计工程量

命令:report

输入热煨弯头角度分类阶梯值（增量）(单位度.分秒)<0>:10

选择生成范围：1=全部；2=按区间范围。<1>:2

输入区间范围的开始里程（单位m，比如0、1000、5000），<0>:1000

输入区间范围的结束里程（单位m，比如0、1000、5000），<0>:7000

整个工程段所有的线路施工图绘制完毕后，用此命令来全自动生成工程量各

图5-42工程量统计表实例（局部）

本项目施工图主要工程量(1000--7000)

一、土石方量

土方量31336.97立方米

石方量883.57立方米

回填细土量965.00立方米

二、管道实长

7027.82（m）

三、冷弯管明细表

序号

里程

(km+m)

角度

(°′)

曲率半径方向

曲线长

(m)

切线长

(m)

外矢距

(m)

备注

11+0000448Rc=40D

纵上

1.360.680.01

21+0500629Rc=40D

纵下

1.840.920.03

四、热煨弯头明细表

序

号

里程

(km+m)

角度

(°′)

曲率半径方向备注

11+2074739Rs=7D

纵上折算角度50°

21+4103155Rs=7D

纵下折算角度30°

五、热煨弯头统计表

角度(°′)个数备注

501

309

……………………………….

43

项统计表，包括各种土石方量、管道总体敷设长度、冷弯管明细表、热煨弯头明

细表、热煨弯头统计表等信息，如图5-42所示。

此命令的参数为：

1、热煨弯头角度分类阶梯值热煨弯头角度分类的增量，比如每10度为一

个档次来分类。

2、生成范围区间统计工程量的里程范围值，软件智能统计指定里程区间

的工程量，比如只统计1000m------5000m间的所有工程量。

5.2.7绘定向钻

绘制定向钻部分菜单如图5-43，共有

10项功能。

加载系统环境和设计线的编辑优化部

分与“5.2.6管道设计”部分的功能一致，此

处不予说明。

下面按子菜单排列顺序（操作过程）来

具体的讲解。

5.2.7.1绘制参数校准

5.2.7.2穿越线绘制

5.2.7.3数据填充

5.2.7.4定向钻标注

图5-43定向钻绘制菜单

44

软件名称程序语言运行平台

AutoCAD

版本

运行速度兼容

性

智能性定向钻功

能

PSGDSC#.net2008CAD2008

高快强高有

LPDSC++CAD2004

低一般一般中无

GY-CADC++CAD2004

低一般一般中有

5.3软件测试

PSGDS软件采用边开发边调试、测试的方式进行。

测试严格采用软件工程学中四步，即单元测试、集成测试、确认测试和系统

测试。

1、单元测试：对每一个程序单元进行测试，检查各个程序模块是否正确地

实现了规定的功能；

2、集成测试：把已测试过的模块组装起来，进行测试；

45

3、确认测试：则是要检查已实现的软件是否满足了各种设计要求；

4、系统测试：利用大量的图形数据进行软件正确性测试，采用已有软件和

手工计算出正确结果，然后比对软件生成结果的方式，通过大量的重复性工作来

验证的软件可靠性。