中国铁路沈阳局集团有限公司吉林工务段 吉林省 吉林 13200
摘要：在铁路桥涵水文检算中，勾绘及计算汇水面积是铁路桥涵水文检算工作中第一步，在实际工作中，由于勾绘汇水面积出现错误或者勾绘面积与实际不符，或大或小，而且计算出结果不准确，使桥梁孔径过大，工程造价过高，造成资金浪费；孔径不足，洪水到达桥下时，流通不畅，造成梁体过水，威胁桥梁安全。本文介绍两种方法勾绘及计算汇水面积的方法，一种是利用AutoCAD绘图软件勾绘及计算汇水面积；另一种是利用地理空间云平台或水经注万能地图下载器结合Global Mapper软件勾绘用AutoCAD计算汇水面积。
关键词：水文计算；汇水面积；勾绘及计算
每年汛期各类水害都会威胁铁路正常运输，特别是桥梁水害，常常是突发性的，造成行车中断，危及行车和旅客生命安全，且抢修和恢复时间较长，给国民经济带来损失。造成桥梁水害主要是洪水，需要我们正确掌握洪水流量，这就是铁路桥涵水文检算工作意义。检算既有桥梁的抗洪或者说过洪能力，判断桥下净空、基础埋深是否满足要求。减少灾害损失起着重要作用。如果桥梁水文检算工作做好了，对设备的抗洪能力做到心中有数，采取有效防范措施，就可以减少灾害损失。
跨越河流、山谷修筑铁路时，必须建桥梁、涵洞。而桥梁、涵洞孔径的大小、线路的设计高程等都要根据汇水面积来确定。汇水面积的边界线一般是由一系列分水线和铁路中心线连接而成。由分水线与铁路中心线围成的面积，就是这个山谷在该桥涵位的汇水面积。当勾绘出地面分水线以后，所包围的面积一般采用CAD计算即可。汇水面积是计算铁路桥涵流量中均必须选用的参数。因此，勾绘计算汇水面积是铁路桥涵设计流量计算工作中重要的工作。
1、传统汇水面积勾绘及计算方法
1.1 透明方格纸法
先将毫米透明方格纸覆盖在军用地形图上，在军用地形图上查找分水线，然后把分水线连接起来，形成封闭曲线图形，数出封闭曲线图形内完整的方格数和不完整的方格数相加为汇水面积。
1.2 平行线法
将绘有等距平行线的透明纸覆盖在军用地形图上，把在军用地形图上分水线连接起来使两条平行线与图形边缘相切，则相邻两平行线间截割的图形面积可近似视为梯形，计算梯形面积为汇水面积。
1.3 解析法
在军用地形图上分水线连接起来，图形为任意多边形，且各顶点的坐标已在图上量出或已在实地测定，可利用各点坐标以解析法计算面积汇水面积。
1.4 求积仪法
在军用地形图上分水线连接起来，用求积仪进行量测计算出汇水面积，求积仪是一种专门供图上量算面积的仪器，是比较先进的，其优点是操作简便、适用于任意曲线图形的面积量算，且能保证一定的精度。
传统汇水面积勾绘及计算主要有以上四种方法，传统汇水面积勾绘及计算方法都是在1：50000军用地形图操作完成，存在缺点，汇水面积计算存在误差，图形资料仅能人工识别，其数据量大，数据读取、检索困难。
2、利用AutoCAD绘图软件计算汇水面积
AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的通用计算机辅助设计软件，是目前世界上应用最广泛的CAD软件。利用AutoCAD完善强大的绘图功能，逐渐用高效率、高精度的CAD绘图技术替代传统的汇水面积求法。下面简单介绍利用AutoCAD绘图软件计算汇水面积。
2.1 地形图的处理
先利用扫描仪将军用地形图扫描后输入计算机，一张图纸有若干个图形文件。该图形文件不能用AutoCAD直接打开，但可以用“插入”菜单中的“插入光栅图像”命令将图形文件插入到当前CAD文件中。为便于后续操作与修改，应当为插入的图形文件单独设置一图层。各区域相应文件插入AutoCAD文档后，接下来就是拼接了，也是将地形图单独放在一个图层中，并将该层加锁保护起来。
2.2 地形图求汇水面积
在新建图层中利用AutoCAD的样条曲线命令，沿着需要求面积的区域画一条样条曲线。该样条曲线的点越多，则样条曲线越接近区域形状，误差越小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以尤其在待求区域的弯曲边界处，应尽可能多几个顶点，使曲线与待求区域尽量吻合。样条曲线画到最后应闭合回起点，使其成为一个封闭图形。打开AutoCAD的工具菜单，执行其中的查询→面积命令，或是直接在命令行输入AREA命令。这里的面积就是样条曲线所包围的面积，也就是待求区域的面积。AutoCAD的面积查询命令功能较强，它不仅能查询单个图形的面积，而且利用其提供的“加”和“减”模式，可以查询多个图形的面积之和、从一个图形中减去另一个小图形后的面积等。而利用AutoCAD的面积查询命令，则可以直接得出相应区域的面积，无须进行烦琐的数格子、计算等，具有速度快、精度高的特点，但是分水线是靠人工去识别和连接。
3、Global Mapper及AutoCAD相结合勾绘及计算汇水面积的方法
Global Mapper是一款地图绘制软件，是集坐标转换、等高线生成、地形图制作等功能于一身的专业地理信息系统软件，可以直接加载在线的卫星地图高程图等多种地图，同时可以导出成矢量和图片等多种格式。还可以对地图进行编辑、转换、打印、记录GPS及利用数Global Mapper还提供距离和面积计算，光栅混合、对比度调节、海拔高度查询、视线计算，以及一些高级功能，如图像校正、通过地表数据进行轮廓生成、通过地表数据观察分水岭、对3Dpoint数据转换为三角多边形和网格化等。而且这款软件安装包也非常的小，才一百多兆，相比于ArcGIS的动不动就好几个G的安装包来说是很微型的。总的来说是功能强大，大小精简，可以称得上是迷你版的ArcGIS，本文所采用的查找分水岭功能只是其中一个功能。我们简单介绍global mapper这款软件应用，
3.1 下载高程数据
第一种方法用地理数据下载高程数据，此款下载是免费版，注册后登陆地理数据平台，在网站的“数据目录”功能中查找相关项目地理位置。找并下载区域的“DEM数字高程数据”。可以根据地名、行政区划或者经纬度等条件进行查询所做项目所属区域的数据包。平台提供90m和30m两种高程数据，设计者可以根据自己的需要选择不同精度的数据包进行下载。
第二种方法用新版的水经注万能地图下载器下载高程数据，还有其它地图下载器下载高程数据，都是大同小异，都是有偿使用。首先打开新版的万能地图下载器，将鼠标放在左上方的地图图标上，在弹出的列表中选择谷歌地球，在左上方的工具条上点击“高程”切换到高程地图，缩放地图到需要下载的地方，点击“下载”→“框选”将需要下载的地图给框选上，双击，在弹出的对话框中选择“简单模式”，设置好任务的名称和勾选下载的级别，点击“确认”开始下载。
3.2 调入高程数据
打开Global Mapper，再打开ASTGTM_N24E113_dem.tif这个文件，解压后我们只使用dem.tif； 打开ASTGTM_N24E113_dem.tif这个文件，我们能看到这样一幅色彩鲜艳的图，我们能看到用度和度分秒显示的坐标，这个坐标会随着你的鼠标移动而变化，通过放大和缩小工具来实现。
3.3 生成等高线
现在打开工具“控制中心”，可以发现有两个层，一个是高程文件dem层，另一个是刚才生成的等高线层。
3.4 调入矢量数据
这些矢量数据的格式是SHP和MIF，你只要打开这两种类型的文件就可以了。
3.5 设置格网成图
生成地形图，导入AutoCAD计算汇水面积。
4、结语
用AutoCAD计算汇水面积，将提高计算汇水面积准确性，有Global Mapper中生成分水岭功能，勾绘汇水面积，再用AutoCAD计算汇水面积将更加便捷、高效。
参考文献：
［1］马先华 张志.Global Mapper 在桥梁水文计算中勾绘汇水面积的应用[J].工程建筑标准化，2015（4）.
［2］曾仁书.浅谈AutoCAD技术在地形图中应用[J].科技视野，2008（8）.
作者简介
王波(1970) 男(汉族) 吉林省吉林市,工程师,铁路桥梁水文及检测,吉林省吉林市昌邑区新兴街61号(吉林工务段线桥检测车间)。
论文作者:王波
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2019/1/3
标签：汇水论文; 面积论文; 分水线论文; 高程论文; 图形论文; 数据论文; 桥涵论文; 《防护工程》2018年第28期论文;