公路坐标计算电算化(图文)

论文导读：笔者根据Gauss_Legendre公式采用VC++6.0进行编程开发了《公路坐标计算系统》，采用了OOP、Automation等计算机技术，取得了良好效果。
关键词：Gauss_Legendre公式，VC

 

1、引言

随着GPS RTK技术、全站仪的广泛应用，传统的偏角法、支距法等正逐渐被坐标放样法所替代。该方法在外业测设过程中更加灵活方便，因而极大的减少了现场计算量，提高了作业效率。但该法是基于计算线路桩点在线路控制测量坐标系中的统一坐标。而设计图纸往往只给出曲线要素表，其坐标要完全自己计算，坐标值需由测量人员计算。对于不对称曲线、卵形曲线、复曲线、凸曲线、双卵形曲线等复杂曲线，特别是需要曲线反算的情况下，采用传统的交点转角计算方法是很困难的。对于复杂曲线的计算，一般采用了在传统方法的基础上，按曲线类型分别推导计算公式。但这种方法局限性大、计算复杂、不能涵盖任意的线形组合和曲线类型等情况。而采用计算机技术进行路线坐标计算可以较方便的解决这些问题，在工程应用中得到了很好的效果。

2、方法及实现

2.1 公式的选用

由于Gauss_Legendre公式具有节点少，形式简单，便于计算机编程等特点。改变了以前分段选用不同计算公式的方法，特别适用于缓和曲线统一坐标的计算，尤其是立交匝道中用于连接两个不同半径圆曲线的不完整缓和曲线的计算。其公式如下：

式中，、为曲线起点A在线路坐标系中的坐标，为A点在线路坐标系中的坐标方位角，Ls为曲线的长度，为曲线终点B与起点A的曲率差，为任意点到起点A的长度，“”表示曲线左偏时取“-”号，右偏时取“+”号。线路坐标计算时5节点公式就能够提供足够高的精度满足各种线路构形的坐标计算,是线路坐标计算的通用公式，5节点公式中参数如下：

R1 = R5 = 0.1184634425 ，R2 = R4 = 0.2393143352 ，R3 = 0.2844444444

V1 = 1 - V5 = 0.0469100770 ，V2 = 1 - V4 = 0.2307653449 ，V3 = 0.5

通过公式可知只要知道曲线元起点在坐标系中的坐标、方位角以及终点的弧长及曲率差就能唯一确定距起点一定弧长点的坐标值

2.2曲线元参数模型

公路线形可分为直线、圆曲线和缓和曲线(回旋曲线)三种曲线元，缓和曲线曲线元则又分为完全缓和曲线(R->∞)、(∞-> R)和部分缓和曲线(R1->R2)。我们可将圆曲线视为起终点半径相等、回旋曲线参数A为0的回旋曲线，而直线则同样视为半径为无穷大的圆曲线，故我们可以用S(曲线元长度)、A(曲线元缓和曲线参数)、RB(曲线元起点曲率半径)、RE(曲线元终点曲率半径)等四项参数建立一个参数模型，并根据各项参数的不同的定义来分别描述直线、圆曲线和不同类型的缓和曲线，参数模型见下表：

基本曲线元参数模型

曲线元不同形式的组合，形成了各种复杂的线型，全部可以转换成Gauss_Legendre公式所需要的参数，通过对曲线元的分析结合Gauss_Legendre公式，就可以实现整个路线的连续计算。论文检测。不需分门别类的推导出许多专用复杂的计算公式来分别编制专门的计算模块，各种组合的复杂曲线的计算思路与方法基本统一、简便易行，可用于任意复杂类型曲线形式。

2.3编程实现

笔者根据Gauss_Legendre公式采用VC++6.0进行编程开发了《公路坐标计算系统》，采用了OOP、Automation等计算机技术，取得了良好效果。

OOP(Object Oriented Programming)技术就是面向对象的程序设计。免费论文参考网。从根本上来讲，它是一种观点，一种思想。它用来指导如何去构造一个软件。该技术三要素为继承、封装和多态。它的思维方式有抽象、分类、组合、继承、封装等等。免费论文参考网。论文检测。OOP技术的主要优点简单地说维护方便，代码可重用。

在《公路坐标计算系统》的构造时，从现场的实际出发，结合编程的需要，我们对测量的要处理的数据建立了基类Survey，定义了一些测量中常用的计算式，如度分秒与弧度的转换，坐标的数据结构等，对其进行了封装。论文检测。针对具体的不同对象，从基类Survey中继承了它的所有方法和属性，并派生了新的类，在新的类中增加了其独有的新的方法和属性。如我们从基类Survey中派生出新的类MyLine(直线坐标计算类)，它用于直线坐标中所特有的计算。同理，派生出圆曲线坐标类，缓和曲线坐标类，S型曲线坐标类等类满足计算需要，这就是OOP技术的多态性的一个表现。

Automation技术是基于COM(组件对象模型)的技术，它可以使一个应用程序来操纵另一个程序中的对象，或是一个应用程序通过提供一些对象及对象的方法(Methods)和属性(Properties)来允许另外一个程序使用它提供的功能。为了程序数据的输出更丰富，使软件的输出结果支持现在的办公软件Office。同时借助Office的软件的功能，实现软件的成果的再处理，增加软件的易用性，使用了ActiveX Automation技术，实现了软件的自动化编程。它使我们可以直接使用Office所提供的功能，又可以使程序的输出更加精美。

3、工程应用

中巴公路(中国――巴基斯坦)第一合同段，该工程密布小桥、涵洞、圆管涵，工期紧，工作量大，如采用常规中桩放样，将严重滞后于施工，无法满足施工要求，随着工程的进展，机械，人工交叉作业和路基逐层填筑，随时需要重测或补测中桩，如采用常规边桩测设，减少了大部分的工作量，但仍是很繁琐，还受到路基是否平整，路基上是否通视，能否设立测站等因素的影响。依据现场情况，采用计算机计算适应实际情况的长度的边桩，和传统中桩放样相比较，工作量减少近70％，缩短了工序交接时间，大大提高了精确度、可操作性、适应性和工作效率，缩短了工期，节约了成本，为工程高速、优质提供了坚实有力的保障。

本方法在其它工程中得到广泛应用，可广泛应用到公路、水利、桥梁等工程，取得了不错的效果。如：乌鲁木齐市政府办公楼、红山新世纪、引额济克水利工程等工程。均取得良好的效果。

4、小结

通过计算机技术编程实现坐标计算，具有快速、准确，操作直观、简便，可适应性强。实现对庞大数据的自动精确计算，大大的提高了计算精确性和准确性。节省计算时间，保证测设的精度，提高工作效率。免费论文参考网。并可以将计算结果保存成各种形式，如南方CASS的数据文件（实现与南方CASS软件交互操作），WORD、EXCEL文件，全站仪数据文件（全站仪进行通讯），AutoCAD图形交换文件等。使广大的测量工作者从过去的繁重的计算工作中解放出来。使公路、桥梁施工放样的坐标计算工作不再是工作中的难点和障碍。实现了路桥施工放样的信息化管理。

参考文献：
[1] 李全信 线路平行线的通用参数公式[J] 2005,(1);21-23
[2] 李全信 Gauss-Legendre 公式在线路坐标计算中的应用研究[J] 勘察科学技术 2004,(2);44-47