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計算機技術進行水文資料整編定線方法

2010-08-08 07:19曹偉征
東北水利水電 2010年9期
關鍵詞:定線過程線底圖

曹偉征

(佳木斯市水文局,黑龍江 佳木斯 154002)

1 應用計算機整編概況

黑龍江省應用計算機進行水文資料整編始于20世紀80年代初期,由WAX機、DOS系統(tǒng)等到現在的WindowsXP系統(tǒng),主要應用于水文資料7類20多種成果表及數據,轉換應用到年鑒刊印圖表等方面,提高了水文整編成果質量和年鑒刊印質量。但是,測站應用計算機整編方面還是較滯后的,用手工編制完成水文資料綜合制表和電算加工表,再由地市級人員上機錄入數據進行整編出成果,而水文資料整編定線在計算機應用方面還是空白,需要經手工繪制、審查、上墨等工序來完成,定線時間長達60 d以上。目前,主管部門編制的水文整編定線程序還在研究中。

2 應用軟件及底圖的制作

2.1 應用軟件

定線應用計算機軟件是辦公軟件office Excel 2003和輔助設計軟件AutoCAD2007,AutoCAD應是2007版本以上。

2.2 底圖的制作

2.2.1 方格網的繪制及標準底圖的設定

打開AutoCAD2007軟件,進入操作界面。CAD的基本網格是1個/mm,如同普通方格紙毫米線一樣。根據35 cm×50 cm或50 cm×70 cm圖幅要求,將基本網格確定為1 mm間距縱、橫線段且相互垂直。為了便于繪圖、定線,將 1,5,6,10,50 mm線型用粗細及不同顏色以示區(qū)分。

根據定線的內容和模板底圖參數,建立若干個圖層。為底圖保證網格線的穩(wěn)定及編輯管理底圖方便,將主要項目分別設置到不同的圖層中,將1,5,6,10,50 mm 間距縱、橫直線段,以及縱、橫坐標名稱及單位等相關不變項目,在相應的圖層中進行鎖定。這樣,底圖應用起來十分方便靈活。

2.2.2 圖框圖名相關項目及單位標注

根據繪圖要求,將外圖框線型設為1.5 mm寬、內框線型設為1 mm進行繪制,圖名、相關數據在縱橫坐標上的名稱、單位等,用規(guī)定的文字和數字進行標注,字體大小、相互間距、位置等要求設定好。

2.2.3 縱橫坐標比例尺的確定

繪圖時,將測站水系、河名、站名、年份及圖名標注在右上角圖框內。根據規(guī)范要求和測站繪圖數據,在其相關項目上設定縱橫坐標比例尺。一般50 mm間距進行標注。

2.2.4 坐標原點設定

打開底圖所有圖層,選中底圖,將底圖橫坐標原點移至與CAD原點重合。為了繪圖方便,定線直觀,有利于測點和定線的校核、審查,一般將坐標原點設定在50 mm縱線與內框橫線垂直點處。

2.2.5 曲線尺的確定

根據曲線尺在方格紙上確定一條曲線,查讀縱橫坐標數據,曲率大的地方加密,轉換合并生成CAD所需的數據格式為“X,Y”,將此組合數據復制粘貼到CAD設置好的底圖中,用相關工具設定向左凹及向右凹兩條曲線,即為定線用的曲線尺。

3 定線基本原理

3.1 測點數據處理及定線方法

3.1.1 繪圖測點數據處理

以水位流量關系圖為例,首先根據流量大小來設定底圖相關項目的縱橫比例尺。用電子表格設定便于測點的數據處理、橫坐標數據比例尺計算、距坐標原點距離的毫米數等相關繪圖數據進行處理,轉換合并生成CAD所需的數據格式為“Q,Z”,“A,Z”,“V,Z”。例如水位和流量數據在Excel中將繪圖數據合并處理方法,將橫坐標值流量Q放入A列,縱坐標值水位Z放入到B列,然后利用合并符號“&”將A列數據和B列數據合并生成C列數據,在C1單元格中輸入:=A1&","&B1,此時C1中的數據形式就符合要求了,再用鼠標向下拖動C1單元格,就完成了對A列和B列所有內容的合并。

3.1.2 測點繪制

根據繪圖項目,選中并復制電子表格轉換合并生成CAD所需的數據格式,在CAD定線底圖中,選定繪圖工具“點”,在其命令欄粘貼,就可以將相關測點繪制在底圖上。

3.1.3 定線方法

水文整編定線分2類,一是三關線;二是過程線。水位流量關系曲線圖、連實測流過程線圖、改正系數過程線圖中的曲線,采用CAD工具中的樣條曲線來確定;三關線調整用底圖中的曲線尺及CAD工具射線,通過點群中心來定線;過程線也可采用多段線,然后進行曲線化。

1)三關線。每一條臨時曲線定線可以用2種方法來完成:一是用樣條曲線直接定線,通過點群中心,每10~30 cm間距確定一點,曲線彎曲度大的地方適當加密,用旋轉和移動工具調整底圖中的曲線尺來定彎曲度和平滑度;二是利用手工定線草圖所制作的校線表,根據其流量、面積和流速數據,用樣條曲線每10~30 mm確定一點,曲率大地方加密,以完成每條曲線的定線。

2)流量過程線和改正系數過程線。定線方法有自動生成法及定點法生成2種。自動生成法適用流量、改正系數變幅小的情況,如過程線的峰、谷處線型出現不合理現象,需要加節(jié)點控制解決此類問題。定點生成法適用于流量、改正系數變化大的情況,定線方法是選定CAD中樣條曲線或多線段工具,在每一個測點前后、兩測點間定點控制線形,曲線變化大、陡峭處的多加節(jié)點控制。定點生成法定線精度與傳統(tǒng)手工繪圖一致。

3.2 低水放大

低水放大主要分2種情況:一種是根據低水放大圖比例尺,將需要放大測點數據進行比例尺計算、處理轉換制作生成CAD所需的關系點坐標格式數據,余下步驟、定線方法同原圖一致。要注意接頭處的曲線線形一致。二是截取放大,首先設定放大底圖坐標比例的標注,把原圖低水部分需要放大線截取放大。確定截取位置,保證放大圖與原圖銜接處不少于3個點來進行控制,定在高出需要放大頂端10~20 mm水位處。放大方法有2種:一是原圖和放大圖在一個文件中,在原圖上把需要放大的點、線、點的日期標注文字等項內容復制,并粘貼到其他空白處,將需要的部分創(chuàng)建成塊,再以準確插入點和縱橫坐標比例插入塊到放大底圖上。原圖和放大圖不在一個文件中,用寫塊命令操作,插入塊后,放大圖里的點子也變形了,這時需要把塊炸開,以恢復正常的狀態(tài)圖,隨之就可定放大線了。

3.3 曲線微調方法及精度

水位流量關系曲線定線精度經過校線計算、三種檢驗和標準差計算滿足規(guī)范要求界限,就達到了定線精度要求。

水位流量關系曲線微調有2種方法:一是用校線表中的線查流量和面積;二是用水位流量關系表中的線查流量。正常情況下,校線表和水位流量關系表中的相鄰水位對應的線查面積和流量增值,是隨水位增高而逐漸增大的,在制定校線表完成后,可根據此表中的線查流量和面積,對曲線進行第一次微調,再根據水位流量關系中線查流量,對曲線進行第二次微調,之后就完成水位流量關系曲線定線。

4 推流數據查詢

由于推求流量,需要查出一部分線型上的控制點。利用繪圖軟件的查詢功能命令可以查出對應某一要素值,乘上繪圖的比例尺即可得出結果。但是,最好的方法是利用繪圖軟件中的標注功能命令,其中在標注樣式設置上預先設好比例系數,就可以通過其中坐標標注功能命令直接標出對應點上的水文要素值。

5 實例

佳木斯水文局所轄水文站是黑龍江、烏蘇里江支流、松花江干流及其支流上的控制站。這些河流屬三江平原性河流,受河道沖淤變化影響,暢流期流量采用臨時曲線法推求,冰期流量采用改正系數過程線和連實測流過程線法推求。選定2009年有代表性的幾處水文站,應用計算機定線和傳統(tǒng)手工定線2種方法進行對比分析,從中可見,冰期推求的日平均流量基本一致,流量為1 m3/s左右,其尾數最大差3,月平均流量基本一致或尾數差1。臨時曲線推求5—10月的日平均流量對比分析結果見表1。

6 結語

1)定線應用CAD底圖設定相關的文字標注、曲線說明框等項目和Excel數據處理合并生成CAD繪圖數據,分別可以制成模板將其儲存,下一年或應用時,復制或另存就可以應用。

2)應用計算機繪圖軟件CAD進行定線與手工定線比較,其優(yōu)點是測點繪制準確,定線速度快,曲線調整簡捷,圖樣規(guī)范整潔,數據存儲傳送便利,使用方便,便于審查和改正;提高了定線技術水平和質量,提高了工作效率,減少了給圖用紙,及藍曬、保存和送線審查工序。節(jié)約了一定的辦公費用。用AutoCAD繪制水文資料整編圖完全可替代手工定線方法。

表1 測站徑流量對比成果表

3)應用計算機軟件繪圖速度快、精度高,是目前最理想的繪圖選擇。便于資料的收集、存儲,可以推動定線工作朝著網絡化方向發(fā)展。

[參 考 資 料]

[1]SL247-1999,水文資料整編規(guī)范[S].

[2]謝 菁,李克福.Auto CAD 2007中文版基礎與應用[J].

[3]李 輝,支 穎,高俊華.Office高手-Excel 2003辦公應用[S].

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