野外路線一次測(cè)設(shè)程序系統(tǒng)

　　摘要：采用VB語言編制計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線測(cè)設(shè)、路線測(cè)設(shè)、路線平面曲線優(yōu)化組合設(shè)計(jì)、路線放線等野外路線測(cè)設(shè)各階段一次完成。系統(tǒng)方便易用，測(cè)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)設(shè)精度可滿足公路規(guī)范要求。

　　本文源自測(cè)繪與空間地理信息,2020(10):223-226.《測(cè)繪與空間地理信息》(月刊)創(chuàng)刊于1978年，由黑龍江省測(cè)繪學(xué)會(huì)主辦。反映測(cè)繪學(xué)科及地理空間信息科學(xué)前沿理論和技術(shù)并指導(dǎo)地理信息工作者從事科研、開發(fā)、生產(chǎn)的技術(shù)性、知識(shí)性刊物，主要刊載測(cè)繪高新技術(shù)、地球空間信息和地理信息系統(tǒng)的前沿理論與技術(shù);地理信息系統(tǒng)工程建設(shè)的技術(shù)總結(jié)與經(jīng)驗(yàn)交流;測(cè)繪行業(yè)管理與改革的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn);測(cè)繪生產(chǎn)技術(shù)交流、科研成果推廣及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)介紹等;測(cè)繪學(xué)和地理信息學(xué)中的理論探討;國內(nèi)外地理信息學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)及測(cè)繪科技報(bào)道與介紹;測(cè)繪科普知識(shí);測(cè)繪儀器新發(fā)展等。榮獲連續(xù)多年獲中國測(cè)繪協(xié)會(huì)期刊獎(jiǎng)。

　　目前，普通公路野外路線勘測(cè)設(shè)計(jì)仍以傳統(tǒng)的“定交點(diǎn)法”為主，即現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地定線，直接選定路線交點(diǎn)并以此為導(dǎo)線，一次完成導(dǎo)線測(cè)量、中線測(cè)量、路線敷設(shè)等測(cè)設(shè)階段。大型計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件雖然功能較全，但數(shù)據(jù)采集量大、數(shù)據(jù)分析處理過程復(fù)雜，需要配套的設(shè)備及專業(yè)計(jì)算機(jī)人員完成，因此不適應(yīng)這種測(cè)量與設(shè)計(jì)同時(shí)并舉的測(cè)設(shè)方式。根據(jù)野外勘測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)際需要，結(jié)合自己長期在勘測(cè)設(shè)計(jì)一線工作的經(jīng)驗(yàn)，筆者編制了“野外路線一次測(cè)設(shè)程序系統(tǒng)”，在許多普通公路勘測(cè)設(shè)計(jì)中使用，大大提高了野外作業(yè)的生產(chǎn)效率，取得了良好的效果。

　　“野外路線一次測(cè)設(shè)程序系統(tǒng)”采用VisualBasic語言編制，集導(dǎo)線測(cè)量平差、路線交點(diǎn)測(cè)設(shè)、路線平面設(shè)計(jì)、路線放線測(cè)設(shè)等路線勘測(cè)設(shè)計(jì)步驟于一體，野外現(xiàn)場(chǎng)一次完成路線測(cè)設(shè)全過程，程序界面可視，可人機(jī)交互調(diào)整計(jì)算參數(shù)，以達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果。

　　1、程序設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)按路線測(cè)設(shè)階段劃分為導(dǎo)線測(cè)設(shè)、圓曲線測(cè)設(shè)、緩和曲線測(cè)設(shè)、坐標(biāo)放線4個(gè)應(yīng)用程序模塊，各應(yīng)用程序模塊可以獨(dú)立使用，也可以調(diào)用前一模塊完成的結(jié)果文件作為本模塊的執(zhí)行數(shù)據(jù)。每個(gè)應(yīng)用模塊由多個(gè)窗體模塊、標(biāo)準(zhǔn)模塊組成。窗體模塊為可視化的直觀界面對(duì)象，通過TextBox(文本框)、Commandbutton(命令按鈕)、ComboBox(組合框)等內(nèi)部控件和RichTextBox、Toolbar、CommandDialog等控件的使用和操作完成數(shù)據(jù)輸入、文件調(diào)用、參數(shù)的選擇和調(diào)試、設(shè)計(jì)計(jì)算操作執(zhí)行、設(shè)計(jì)成果的顯示、編輯、存儲(chǔ)等指令的下達(dá)。標(biāo)準(zhǔn)模塊包含程序執(zhí)行代碼，是系統(tǒng)運(yùn)行的核心。將變量的定義與調(diào)取、通用數(shù)學(xué)函數(shù)、通用過程以及自定義函數(shù)、自定義過程等納入標(biāo)準(zhǔn)模塊，增加程序運(yùn)行的穩(wěn)定性和調(diào)試的便利性。建立數(shù)學(xué)模型和流程圖可使模塊運(yùn)行方便可靠、快速流暢，如緩和曲線測(cè)設(shè)模塊，緩和曲線參數(shù)方程:

　　式中:R為曲線半徑;l、ls為緩和曲線長和緩和曲線全長;x、y為緩和曲線直角坐標(biāo)緩和曲線主要元素計(jì)算式:

　　式中:α、R、ls為該JD的轉(zhuǎn)角、曲線半徑及緩和曲線長;TH、LH、EH、DH分別為設(shè)有緩和曲線的圓曲線切線長、曲線長、外距和切曲差;p和q為緩和曲線內(nèi)移值與切線增值，按下式計(jì)算:

　　緩和曲線測(cè)設(shè)模塊程序設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

　　圖1緩和曲線測(cè)設(shè)模塊程序設(shè)計(jì)流程圖

　　2、程序系統(tǒng)功能及使用方法

　　2.1導(dǎo)線測(cè)設(shè)系統(tǒng)

　　導(dǎo)線測(cè)設(shè)模塊功能包括導(dǎo)線坐標(biāo)推算、平差計(jì)算、坐標(biāo)改正、導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。導(dǎo)線測(cè)設(shè)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)設(shè)精度按《公路勘測(cè)規(guī)范》(JTJC10—2007)執(zhí)行。

　　首先選定公路等級(jí)，根據(jù)選定的公路等級(jí)系統(tǒng)自動(dòng)給出相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線測(cè)量等級(jí)及閉合差精度要求。數(shù)據(jù)的輸入可直接導(dǎo)入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)文件，也可邊觀測(cè)邊錄入數(shù)據(jù)。導(dǎo)線測(cè)量數(shù)據(jù)格式為:點(diǎn)號(hào)為文本格式，其余為數(shù)字格式，觀測(cè)角度為整數(shù)，分秒為小數(shù)。數(shù)據(jù)前兩行為導(dǎo)線聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)，以下各行為各導(dǎo)線點(diǎn)(或交點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn))觀測(cè)數(shù)據(jù)。導(dǎo)入或輸入的數(shù)據(jù)在文本框內(nèi)顯示，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有誤可以點(diǎn)擊數(shù)據(jù)修改按鈕進(jìn)行修改，修改后點(diǎn)擊數(shù)據(jù)存盤，系統(tǒng)自動(dòng)按原路徑存儲(chǔ)。新錄入數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)生成導(dǎo)線數(shù)據(jù)文件。

　　數(shù)據(jù)文件確定以后進(jìn)行導(dǎo)線計(jì)算，導(dǎo)線計(jì)算結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行合規(guī)性檢核，觀測(cè)精度滿足規(guī)范要求時(shí)進(jìn)行平差計(jì)算，平差計(jì)算結(jié)果直接在文本框內(nèi)顯示并形成導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)文件自動(dòng)存盤供路線曲線計(jì)算和路線坐標(biāo)放線調(diào)用。

　　2.2曲線測(cè)設(shè)系統(tǒng)

　　曲線測(cè)設(shè)系統(tǒng)以《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD20—2017)(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)為依據(jù)，設(shè)計(jì)參數(shù)參考值范圍均按《規(guī)范》要求設(shè)置。

　　曲線測(cè)設(shè)系統(tǒng)包括圓曲線測(cè)設(shè)和緩和曲線測(cè)設(shè)，操作步驟基本相同。首先輸入交點(diǎn)號(hào)、交點(diǎn)樁號(hào)、轉(zhuǎn)角偏角值并選擇偏角方向，然后根據(jù)道路等級(jí)選擇設(shè)計(jì)速度以及路拱橫坡，系統(tǒng)自動(dòng)給出《規(guī)范》規(guī)定的圓曲線最小半徑的一般值、極限值和不設(shè)超高圓曲線最小半徑、緩和曲線及平曲線最小長度值。根據(jù)《規(guī)范》平面線形設(shè)計(jì)的一般規(guī)定，系統(tǒng)還分別給出了滿足不同線型參數(shù)條件下的曲線半徑取值范圍供線形組合設(shè)計(jì)參考使用。確定圓曲線半徑R后文本框內(nèi)直接顯示各項(xiàng)曲線元素值及曲線主點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算結(jié)果。

　　當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)設(shè)受條件限制或舊路改建需要利用舊路時(shí)，可以選擇由切線長T、曲線長L或外距E其中一項(xiàng)為控制參數(shù)試算曲線半徑R參考值，滿足條件后再確定R值。緩和曲線可通過調(diào)整緩和曲線長度以及其他曲線元素?cái)?shù)值達(dá)到線形協(xié)調(diào)。

　　曲線計(jì)算完畢后即可現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行曲線詳細(xì)測(cè)設(shè)，測(cè)設(shè)方法可以選擇支距法或偏角法，測(cè)設(shè)方向可根據(jù)測(cè)站位置選擇正打或反打，文本框內(nèi)顯示計(jì)算結(jié)果并存儲(chǔ)為放線文件。

　　2.3坐標(biāo)放線系統(tǒng)

　　坐標(biāo)放線功能適用于路線詳細(xì)測(cè)量，可用于一次定測(cè)中的路線逐樁測(cè)量，也可用于兩階段測(cè)設(shè)中的放線測(cè)量。

　　在路線交點(diǎn)及曲線測(cè)設(shè)完成之后即可進(jìn)入坐標(biāo)放線步驟。首先導(dǎo)入導(dǎo)線文件，交點(diǎn)文件進(jìn)行逐樁坐標(biāo)計(jì)算，然后選擇測(cè)站點(diǎn)號(hào)、后視點(diǎn)號(hào)以及放線段起終點(diǎn)樁號(hào)，確認(rèn)以后系統(tǒng)計(jì)算該測(cè)站的逐樁距離及撥角并生成放線文件。當(dāng)采用分組作業(yè)時(shí)，可隨機(jī)選取測(cè)站點(diǎn)、后視點(diǎn)，按測(cè)站點(diǎn)號(hào)、坐標(biāo);后視點(diǎn)號(hào)、坐標(biāo);放線段落起終點(diǎn)樁號(hào)順序直接錄入數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊計(jì)算按鈕，系統(tǒng)在文本框顯示坐標(biāo)放線計(jì)算結(jié)果并生成各段放線文件供各分組同時(shí)放線使用。

　　3、結(jié)束語

　　“野外路線一次測(cè)設(shè)程序系統(tǒng)”將導(dǎo)線測(cè)量、路線測(cè)設(shè)、路線放線等測(cè)設(shè)過程整合為一個(gè)系統(tǒng)，既可整體運(yùn)用，也可以按不同功能單獨(dú)使用。系統(tǒng)編制嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計(jì)計(jì)算精確，操作簡(jiǎn)單易用，是野外路線測(cè)設(shè)工作者使用方便的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范:JTGD20—2017[S].北京:人民交通出版社,2018.

　　[3]李天真.VisualBasic程序設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,2003.