一种智能化的批量生成及处理任意形状截面等值线云图的方法

摘要

本发明公开一种智能化的批量生成及处理任意形状截面等值线云图的方法，包括如下步骤：（1）获取典型断面上测点的X、Y坐标；（2）构建测点所在典型截面CAD基面图；（3）构建典型断面上测点不同时刻测值表；（4）基于Sufer软件绘制典型断面基面图；（5）基于Sufer软件及VBA程序，建立智能化批量绘制及处理典型断面等值线云图方法。本发明方法突破了传统意义上只能通过单张图绘制，或者进行图像的后期处理得到断面云图等方法，具有数据处理的模块化、高效性、准确性及数据更新的不断重复性等众多优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种外部数据的处理方法，具体涉及一种智能化的批量生成及处 理任意形状截面等值线云图的方法。

背景技术

不管是监测数据还是计算数据，都有一个获取数据、处理数据、分析数据的 通用过程。以水电工程为例，目前我国大坝、高坝、特高坝的快速建设以及对大 坝安全监测的不断重视，坝体内部埋设了众多的监测仪器，对坝体的水平变形、 垂直变形、倾斜和挠度等监测项目进行多源监测；为了多尺度研究坝体受多因素 协同作用的影响，对坝体进行了有限元模型的计算分析；获取了大坝的很多实测 及计算数据，尤其是原型监测数据，是1:1的模型试验的结果，其获取难度极大， 受干扰因素多，为了能够充分利用这些宝贵的数据，需要从多层次多角度去分析 数据。

水利、土木或者建筑工程等领域在数据的处理方面有很多的显示方法和处理 思路，其中等值线图在加强精确量变表现的同时，也注意质的区分，是形象与数 量关系的反映，使等值线图成为较早实现计算机辅助制图的一种图型。

目前来讲，有些关于批量生成等值线的文章，但是基于任意断面形状批量绘 制及处理并且具有一套成熟的图层任意排序得到任意想要等值线图的研究目前 没有，现有的截面等值线图绘制方法缺乏高效性、流程规范性，长期以来还没有 能够实现一种快速化、流程化、智能化的绘制、处理方法，其严重阻碍了对工程 相关数据的分析、研究；

一些研究仅仅局限于生成Sufer中固定有的截面，开放性、可操作性、普适 性极差，并且对于具体工程实际意义甚小。

基于上述背景及研究现状的考虑，使用等值线图进行数据的显示，但当获取 的数据较多时，对于数据的等值线绘制就成为一个非常冗杂的过程，不但耗费了 巨大的人力及时间，而且有很多数据在绘制结束之后才发现其为有误数据，导致 了大量的重复性和无意义性的操作，并且绘制的图形因人为操作导致数据显示的 不一致性、以及图形出错难考证等众多问题，直接影响了数据分析环节。为此建 立了一套快速准确处理等值线图的方法，并且采用人机交互界面更加人性化，以 至于对后续分析提供可靠准确的数据图，最终建立了该套智能化方法。对于大数 据量信息提供一种更加有效的、优化的批量生成及处理等值线云图方式是十分有 意义的。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种智能化的批量 生成及处理任意形状截面等值线云图的方法。

技术方案：本发明所述的一种智能化的批量生成及处理任意形状截面等值线 云图的方法，包括如下步骤：

（1）获取典型断面上测点的X、Y坐标：根据典型断面上的测点位置，使用 CAD软件的坐标显示功能将需要研究的典型断面上的测点坐标记录在Excel中对 应位置；对于典型断面，即指需要研究的有测点数据信息的断面，具有普遍意义， 不具体指特定的断面；在获取测点坐标时需要统一将坐标原点移动到典型断面上 的典型位置处，这样操作可以避免一些过大或者过小的奇异坐标数据的出现，为 后续操作做好前期准备工作；并且将测点坐标提取之后放在Excel中测点对应的 位置处。

（2）构建测点所在典型截面CAD基面图；为了基于Sufer软件智能化绘制 典型断面上测点的测值或者计算值的等值线云图，需要构建该典型断面的两个 CAD底图，一个为只有断面形状底图；一个为反向填充断面尺寸的矩形阴影图。

对于所研究的典型断面在具体实际工程中，比如水利工程中的双曲拱坝，不 同高程上的拱圈或者不同尺寸的拱梁其断面形式是较不规律的形状，为了基于 Sufer软件智能化绘制拱圈或者梁上等典型断面上测点的测值或者计算值的等值 线云图，需要构建该典型断面的两个CAD底图，一个为只有断面形状底图，在提 取完成测点坐标值之后，可以将测点在CAD断面上删除，只保留断面形状；另一 个为反向填充断面尺寸的矩形阴影图。根据Sufer插值的基本原理，其会插值成 一个固定尺寸的矩形区域，但是所研究的区域在高程上或者横向上都不是同一尺 寸的矩形区域，是不规则的形状尺寸，为了直观显示典型断面上等值线云图，需 要将典型断面以外的区域进行覆盖处理，据此原因需要另一个底图即称为反向填 充断面尺寸的矩形阴影图。

（3）构建典型断面上测点不同时刻测值表；为了批量生成某典型断面上不 同时刻测点断面的等值线云图，需要构建测点在不同时刻不同测值的统一表。

对于批量生成某典型断面上不同时刻测点断面的等值线云图，所构建的数据 表是由测点坐标、不同时刻的测值所组成的，这样就建立了某时刻对应的典型断 面上测点的测值表，其为批量生成以日期为文件名的断面等值线云图做好了准 备。

（4）基于Sufer软件绘制典型断面基面图：将步骤（2）中建构的CAD基面图 通过Sufer软件按照一定先后覆盖次序生成一个典型断面基面图，并且将步骤（1） 中测点名称通过Sufer基面图导入到前面的基面图中；CAD图通过Sufer软件按照 一定先后覆盖次序生成一个典型断面基面图，且其反向填充断面尺寸的矩形阴影 图应该在整个图形的最下层；在CAD中不保留测点名称，需要单独通过测点坐标 使用Sufer的张贴图添加到基面图中，其原因是直接导入Sufer中其基面图模糊不 清，影响了对典型断面测点数据的分析。据此，建立了一个包括测点名称在内的 基面图。

（5）基于Sufer软件及VBA程序，建立智能化批量绘制及处理典型断面等值 线云图方法。

基于Sufer软件及VBA程序，建立了智能化批量绘制及处理典型断面等值 线云图方法，其基本思想为：在Excel中通过其中的数据信息调用Sufer软件， 将用户在Excel文件中选择的区域动态导入Sufer中，在当前路径下打开基面图 （底图），自动绘制某一时刻下典型断面所有测点测值的等值线图，并且进行覆 盖次序的规定，最终以不同时刻为文件名直接以图片的格式输出到指定路径下。

Sufer软件在通常意义上是一界面操作软件，但是基于其程序语言与VBA的 良好接口通过程序二次开发使得该软件成为一个可以批量绘制及处理云图的良 好工具；基于该创新理念，建立方法的流程如下，具体见附图2：

首先（将该阶段称为前处理阶段），设置禁止是否保存的提示框弹出，将某 一时刻典型断面所有的测点X坐标、Y坐标放到Excel一二列区域，将测值（记为V） 提取出来放到Excel第三列区域，（称前三列区域为缓存区，即短暂存储X、Y、V 信息区域），在该操作中，Excel在操作完成之后会出现是否保存的提示框，如果 不将其设置隐藏会直接影响批量出图，所以使用相关程序语句将其禁止弹出提示 的对话框；

其次（将该阶段称为主处理阶段），调用Sufer软件，将用户在Excel文件中 选择的区域动态导入Sufer中，绘制该时刻测点数值的等值线图；打开步骤（4） 中基面图及添加生成的等值线图，并进行等值线填充、平滑处理、覆盖操作；

最后（将该阶段称为后处理阶段），上述操作结束后进行后处理阶段，主要 是涉及载入等级文件，输出并显示图片等。最终可以通过“LoadPicture”程序 语句来自动显示每次生成的图片以及时发现问题和解决问题。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明方法突破了传统意义上只 能通过单张图绘制，或者进行图像的后期处理得到断面云图等方法，具有数据处 理的模块化、高效性、准确性及数据更新的不断重复性等众多优点，真正实现了 一个云图到所有云图整套的处理，模块化、快速化的建立了一套绘制及处理等值 线云图的方法。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本方法中步骤（5）的具体流程图；

图3为实施例中某高拱坝断面尺寸图；

图4为实施例中某高拱坝反向填充断面尺寸的矩形阴影图；

图5为实施例中某高拱坝基面图；

图6为实施例中某高拱坝断面不同时刻垂直位移云图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述 实施例。

实施例1：一种智能化的批量生成及处理任意形状截面等值线云图的方法， 其实现的过程示意图如图1所示，按如下步骤进行：

（1）获取典型断面上测点的X、Y坐标

根据典型断面上的测点位置，使用CAD软件的坐标显示功能将需要研究的 典型断面上的测点坐标记录在Excel中对应位置。

本工程实例主要是针对西南某特高拱坝2012年11月30日～2013年2月3 日期间的坝面垂线测值，主要包括左岸的9#、11#、13#坝段，右岸的16#、19#、 23#坝段垂线测值，首先将坐标原点移到坝体拱冠梁上游面的最下端，将各个坝 段上的16个测点的X、Y向坐标获取之后记录在Excel中对应的测点位置。

（2）构建测点所在典型截面CAD基面图

为了基于Sufer软件智能化绘制典型断面上测点的测值或者计算值的等值线 云图，需要构建该典型断面的两个CAD底图，一个为只有断面形状底图；一个 为反向填充断面尺寸的矩形阴影图。

针对上述要求，首先绘制了该高拱坝只有断面尺寸的CAD图，具体见附图 3，以及其反向填充断面尺寸的矩形阴影图，见附图4。

（3）构建典型断面上测点不同时刻测值表

为了批量生成某典型断面上不同时刻测点断面的等值线云图，需要构建测点 在不同时刻不同测值的统一表。据此，建立了该剖面的测点时刻表。

（4）基于Sufer软件绘制典型断面基面图

将第（2）步中两个CAD图通过Sufer软件按照一定先后覆盖次序生成一个 典型断面基面图，并且将第（1）步中测点名称通过Sufer基面图导入到前面的 基面图中。据此，建立了该剖面的基面图，具体见附图5。

（5）最终建立智能化批量绘制及处理典型断面等值线云图方法。

借助Sufer软件及VBA程序，建立了智能化批量绘制及处理典型断面等值 线云图方法，其基本思想为：在Excel中通调用Sufer软件，将用户在Excel文 件中选择的区域动态导入Sufer中，在当前路径下打开基面图（底图），自动绘 制某一时刻下典型断面所有测点测值的等值线图，并且进行覆盖次序的规定，最 终以不同时刻为文件名直接以图片的格式输出到指定路径下。

通过发明建立的一套包括前处理、主处理、后处理的批量绘制及处理断面等 值线图的方法，绘制了在2012年11月30日～2013年2月3日期间所有时刻断面的垂 直位移分布云图，其提取了几个时刻的断面垂直位移云图，具体见附图6。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得 解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围 前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。