江西理工大学2014届本科生毕业论文（设计）
AutoCAD 中多段线主要由LineSegment和ArcSegment 组成。边桩到中线的最短距离为垂直距离，对于边桩及边桩线的绘制主要要获取边桩点坐标和对应中桩点坐标。
3.2.1 对于给定边桩坐标的绘制算法
已知边桩坐标来源于实地测设和图上拾起，由该坐标求出最近的中桩坐标。已知边桩点P 坐标( Xp，Yp) ，道路中线ML，如图3-1 所示，求P 点到ML 最短距离，具体算法
如下:
1) 分别计算P 点到ML 两端点A、B 的距离。
2) 从最短距离那端开始遍历ML 的片段Si，提取Si两端点Kj，Kj + 1( 如果最小距离端点编号最大，则端点顺序为Kj，Kj － 1; 否则为Kj，Kj + 1。为了方便，以下假设最小距离端点编号为最小) 。
3) 求P 点到Kj，Kj + 1的距离Dp ，Kj、Dp ，Kj + 1。
4) 提取下一片段Si + 1，端点Kj + 2，计算P 点到Kj + 2的距离Dp ，Kj + 2。 5) 比较Dp ，Kj + 1和Dp ，Kj + 2，如果Dp ，Kj + 1小于Dp ，Kj + 2，则P 点对应的中桩点落在Si上，否则继续2) 、3) 、4) 。
6) 判断Si类型，并求中桩M 点的坐标( Xm，Ym) :
①如果Si属于LineSegment 类型，如图2-1 所示，利用直线方程求交，即可求出M 点坐标，M 点计算如下:假设PM 的直线方程为: a1 × x + b1 × y + c1 = 0 ( 1) KjKj + 1的直线方程为:
a2 × x + b2 × y + c2 = 0 ( 2)
要使距离最短，则PM 垂直KjKj + 1，两直线斜率关系满足: a1 × a2 + b1 × b2 = 0 ( 3) 将点P、Kj、Kj + 1
和M 分别代入方程( 1) 、( 2) ，联立
( 3) ，消去参数a1、a2、b1、b2、c1、c2，即可求出M 点;②如果Si属于ArcSegment，则直线PM 通过圆弧的圆心O，如图3-2 所示，以圆心O 为原点建立直角坐标系，计算OP
方位角α。图3-2 中M 点计算公式如下: XM = Xo + Rcosα ( 4) YM = Yo + Rsinα ( 5)
其中，α 可由O、P 两点求出，R 为圆弧半径。
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图3-1 中桩点落在直线片段上图 图3-2 中桩点在圆弧片段上
3.2.2 对于给定里程及边桩距离的绘制算法
给定边桩数据格式为( K100 + 460. 70， + 60. 56) ，第一项代表里程，第二项代表边桩距离，左“+”，右“-”。具体绘制算法如下:
1) 判断中线起始里程是从多段线的最小顶点编号开始，还是最大顶点编号开始，从小里程往大里程方向走，左“+”，右“-”。
2) 根据里程判断对应中桩点落在多段线哪个片段S 上。
3) 判断片段S 类型，并求出中桩点坐标:①如果是LineSegment，如图3-3 所示，假设最小里程从B 点开始，边桩距离为负，则P 点在中线右侧，图3-3 中中桩点M 落在直线片段S1，2之间，假设为第i 个片段，边桩点P 相当于以M 点为原点，将M2 旋转90°，分别以点2 和点M 为原点建立直角坐标系，计算点2 到M 的方位角β，图3-3中点M、P 坐标计算公式如下:
i?1? | M2 | = dM，2 = ks －
XM = X2 +| M2 | cosβ ( 7) YM = Y2 +| M2 | sinβ ( 8) Xp = XM + dcosθ ( 9) Yp = YM + dsinθ ( 10)
?dj?0j( 6)
其中θ = 90°-α，α、β 可由点1、2 求出，d 为已知边桩到中桩距离，dj
为各片段长度，ks 为M 点里程减去中桩起始点里程; ②如果是ArcSegment，如图3-4 所示，假设最小里程从B 点开始，边桩距离为负，则P 点在中线右侧，图3-4 中中桩点M 落在圆弧片段S1，2之间，假设为第i 个片段，建立以圆心O 为原点的直角坐标系，图3-4 中点M、P坐标计算公式如下:
i?1 | M2 | = dM，2 = ks －θ = | M2 | /R ( 12)
?dj?0j( 11)
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Xp = Xo + ( R － d) cos( β + θ) ( 13) Yp = Yo + ( R － d) sin( β + θ) ( 14) XM = Xo + Rcos( β + θ) ( 15) YM = Yo + Rsin( β + θ) ( 16)
其中( β + θ) 为点OP 方位角，β 为O2 方位角，可由O、2 两点求出，R 为圆弧半径，d 为边桩距离，ks 为M 点里程减去中桩起始点里程。
图3-3 给定里程的中桩点落在直线片段上图3-4 给定里程的中桩点落在圆弧片段上
3.2.3 边桩绘制流程及算法实现
边桩自动绘制流程如下:
①设置中线的起始里程及从哪端为起点等相关属性，为方便今后访问，中线属性存入XData 中; ②选择边桩对应中线( 可能存中线分段情况) ; ③输入边桩数据( 给定里程或边桩坐标) ; ④判断中桩落在哪个片段上，并判断片段类型; ⑤选择相应算法，计算中桩点M，计算边桩点P( 如果输入数据是给定里程) ; ⑥计算M 到P 的方位角，这个方位角用于绘制边桩数据的文本信息，保证文本标注和边桩线方向一致，即控制文本标注的旋转角度，利用此方位角加/减一个微小角度，计算出文本标注位置; ⑦绘制边桩线及相关信息。
基于本文提出的自动绘制算法和绘制流程，利用Auto-CAD 二次开发组件ObjectArx + C#编程生成DLL 动态库，在AutoCAD 利用netload 命令加载运行，道路边桩自动绘制软件模块如图3-6 所示，该软件提供的功能完善，可以实现绘制、修改、输出一体化作业。主要功能函数包括: SetFirst( ) —设置中线起始点里程; SetAnyPointLC( ) —给定坐标绘制边桩，SetKnowedPointLC( ) —给定里程绘制边桩; get-Angle( Point3d pt1，Point3d pt2) —获取中桩点M 到边桩点P 的方位角，用于控制文本注记方向; getPosition ( doublepAngle，Point3d pt，string bz，string pEdge) —获取文本注记点位; ModifyBZ( ) —修改已绘制边桩。
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图3-5 道路边桩自动绘制软件模块图 3-6 边桩绘制流程图
3.3 CAD二次开发后的功能
公路边桩绘制工具如下图3-7
图3-7 道路边桩自动绘制软件模块
a. 批量设置边桩
批量设置边桩命令是同时绘制大量道路边桩的工具，使用此工具必须知晓边桩的施工里程，统一里程中的至少一种。加上每个边桩的偏距。就能大量绘制道路边桩。
b. 任意点绘制安全边桩
任意点绘制安全边桩是用于图上任何位置安全边桩的绘制，既可以标定安全边桩中的A边桩和B边桩。也能调整安全边桩批量绘制后边桩位置，让它不会处于征地红线里面。
c. 安全边桩批量绘制
安全边桩批量绘制命令能自动大量给铁路两边上安全边桩，它使用的前提是安全边线信息设置完成。计算机依据连续的安全边线自动绘制A边桩。但有时绘制的边桩会出现在征地红线内部。
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第四章 二次开发后的CAD实际应用情况与评价
4.1 实际应用情况
------以沪昆高铁高安市祥福镇的竣工图为例具体介绍 4.1.1 高铁征地红线及道路边桩的绘制
施工单位提供的原始铁路图如下：
图4-1 原始铁路图
我们就是要在铁路中线两边标注征地红线 施工单位提供的征地界桩表如下：
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