应用VB实现中线测量中任意点坐标的快速计算

文章编号:100723817(2007)022*******

中图分类号:P258 文献标志码:B

应用VB 实现中线测量中任意点坐标的快速计算

戴建军1,2　陈桂珍3

(1中南大学信息物理工程学院,长沙市麓山南路256号,410083;2南昌铁路勘测设计院,南昌市工人新村二路27号,330002;3浙江省建设职业技术学院,杭州市通惠北路1号,311231)

摘　要　根据带有缓和曲线的圆曲线的测设原理,应用了面向对象的VB 语言,设计了曲线主点(五大桩)与细部点(各中桩)的坐标检核,实现了中线测量中任意点坐标的快速计算。关键词　VB ;中线测量;特征点;缓和曲线

在高山、丛林等困难地段进行中线测量时,由于偏角法、切线支距法、弦线支距法、长弦偏角法测设曲线,很难满足甚至不能满足各特征点的放样,而任意点置镜极坐标法则可以满足各特征点的放样,因此任意点置镜极坐标法放样成为曲线测设中首先选用的方法。此外全站仪以其精度高、速度快、操作简便等诸多优点受到测绘界的广泛关注;尤其是全站仪内置的放样程序,已使得测绘工作者从繁琐的外业坐标数据计算中完全解脱出来。所以任意点置镜极坐标法在外业硬件方面是切实可行的。为了快速有效地计算各特征点

(中桩)的坐标和任意点(桥涵加桩或破链桩)的坐标,在Vis 2ual Basic6.0平台下,编写了一整套曲线坐标计算程序,正好

解决了此问题。

1　曲线测设原理

当圆曲线两端加入缓和曲线后,圆曲线应内移一段距离,方能使缓和曲线与直线衔接。而内移圆曲线,则采用移动圆心的方法实现。带缓和曲线的圆曲线图如图1所示,若圆曲线的圆心O 1沿着圆心角的平分线内移至O 2(此时O 1O 2

=p sec (α/2),p 值的大小,按p =l 02

/24R 计算),圆曲线的两

端就可以插入缓和曲线,

把圆曲线与直线平顺地连接起来。

图1　带缓和曲线的圆曲线图

缓和曲线段测设数据的计算公式[1]:

x i =l i -l 5i /(40R 2l 20)+l 9i /(3456R 4l 4

0)(1)y i =l 3i /(6Rl 0)-l 7i /(336R 3l 30)

(2)

式中,(x i ,y i )为待求点i 在缓和曲线上的坐标,l i 为待求点i 到Z H 点的曲线长,l 0为缓和曲线长,R 为圆曲线半径。

圆曲线段测设数据的计算公式[1]:

x i =R sin ((2l i -l 0)/2R )+m (3)y i =R (1-cos ((2l i -l 0)/2R )+p

(4)

式中,x i ,y i 为待求点i 在圆曲线上的坐标,l i 为圆曲线上待求点i 到Z H 点的曲线长,l 0为缓和曲线长,R 为圆曲线半径,m 为加设缓和曲线后使切线增长的距离,p 为加设缓和曲线后圆曲线相对于切线的内移量。

2　程序设计思路

如果是新线定线测量,从设计图纸或设计图电子文档上,可以获得如图1中的ZD O 、J D 1、ZD 2的平面坐标,还有曲线要素半径R 、缓和曲线长l 0、曲线转向角α,然而此程序刚好只需要这些数据,就可以计算出曲线上任意点里程的坐标(首先是20m 的整数倍桩,然后在加桩计算中计算任意点里程的桩)。

如果是既有线改造测量,能够从设计人员那里,得到原曲线的曲线转向角和新设计的曲线半径R 、缓和曲线长l 0,这样对程序来说就少了交点坐标,当然在既有线改造测量中,测量人员要到现场测出既有曲线的转向角(也就是铁路测量人员常说的大偏角),在测转向角的同时,可以先假设一条切线边的两个点坐标(其中一个与交点近的点选在既有曲线直缓标远离交点40～60m 为宜,另一条切线边的其中一点也类似如此),通过副交的方法得出另一条切线边的两个点的坐标。然后在工程应用菜单中点击交点坐标反算,弹出对话框,再把实地四个点的坐标依次填入弹出的对话框中,即可计算出曲线交点的坐标,下一步类似新线定线测量操作。

为了提高程序的实用性,对程序中主点坐标与各细点坐标(包含计算主点坐标)分开进行计算,这样就做到了坐标计算检核,从而提高了数据的可靠性。程序设计流程图如图2所示。

图2　程序设计流程图

3

2测绘信息与工程　Journal of G eomatics Apr.2007;32(2)

3　应用实例

该程序已经运用到南昌铁路勘测设计院工勘所在华龙瑞金电厂铁路专用线(地形极其复杂)的线路定测中,在快速计算中线坐标、桥涵加桩与破链桩坐标时,表现了突出的优势。其主要功能简单介绍如下:

一是可以一次性计算出曲线要素和五大桩坐标,以及根据曲线特性所确定的20m 的整数倍里程桩坐标;然后在现场进行定测时,可以加任意桥涵里程桩以及曲线上各特征变化点里程桩坐标。即只要线路有里程数据,不管是直线段、圆曲线段还是缓和曲线段,都可以根据程序提示分别计算出它们的坐标数据。

二是程序界面设计友好,操作方便、直观。操作步骤如下:根据程序默认的曲线右偏,可以点击工程应用(P )菜单中的曲线右偏计算,然后弹出数据输入窗口,数据输入框如图3所示。依次输入已知数据(为避免带入其他非数字字符,

在

图3　数据输入框

文本框中,已对非数字字符做了屏蔽处理),最后单击确定按钮;如果曲线数据确实是右偏,则会出现程序运行结果。程序运行结果如图4所示,中线计算数据已按顺序输出到文本框中(如图4)。如果曲线数据不是右偏,

则会弹出输入数据

图4　程序运行结果

有误,请重新输入数据的提示框;然后程序退回到如图3所示的界面,等待修改数据,进行再一次计算。加桩计算可以点击工程应用(P )菜单中的曲线右偏加桩计算,则会弹出一

个只有一个文本框的加桩对话框窗体,可以在文本框中输入任意里程,然后确定就可以计算出加桩里程的坐标。最后在编辑菜单里可以点击输出到AutoCAD ,则曲线图形显示在

CAD 中,使用者可以直观地检查计算数据的正确性;同时可

以点击输出到Excel 表格或保存到.dat 的文本格式的文件中,可以作为勘测数据资料保存,提交给设计人员出中线桩资料,以备项目施工前交桩时使用。

4　结束语

在曲线测设时,尤其是在通视情况不好的长曲线测设时,对带有缓和曲线的圆曲线的五大桩以及加密桩进行计算,其数据量庞大且复杂,特别是现场计算各加密点(桥涵与破链桩)的坐标,很容易出现错误。本程序可以一次性计算出曲线中的五大桩及各加密桩的坐标;同时可以直接导入到

Excel 中,然后转换成全站仪能够接收的记事本格式(3.dat )的文件,直接传输到全站仪中,完全避免了手工带来的

错误。同时程序中设置了中线坐标计算数据,在AutoCAD 图形软件上的原貌再现。实践证明其在线路测设中,计算任意点的坐标与普通方法(手算或其他软件)相比,效率要高出几倍,尤其是在长线路测设时,效果更佳。

参考文献

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版社,1999

[6]冯秀云,夏洋.缓和曲线段任意测点的归化计算[J ].测绘信息与

工程,2002,27(3):22223

[7]钭祖民,黄强火.快速放样线路中桩及边桩[J ].测绘信息与工

程,2001,26(2):14216　收稿日期:2006211207。

第一作者简介:戴建军,硕士研究生,现主要研究GIS 的应用。E 2m ail :cl_980617@

FAST COMPUTATION OF RANDOM POI NT COORDI NATES

I N CENTER CURVE SURVEY WITH VB

DAI Jianjun 1,2　CHE N G uizhen 3

(1School of I nfo 2Physics and Geomatics Engineering ,Central South University ,256South Lushan Road ,ChangSha 410083,China ;

2Nanchang Railway Survey and Design I nstitute ,27Erlu Road G ongrenxin Village ,NanChang 330002,China ;

3Zhejiang College of Construction ,1North T onghui Road ,Hangzhou 311231,China )

ABS TRACT The VB of object oriented languages is applied to design the check between prima 2

ry point coordinates and detail point coordinates.The fast computation of random point coordi 2nates in center curve survey is realized based on the principle of measure and design in circular curve of owning easement curve.

KEYWORDS visual basic ;center curve survey ;character point ;easement curve

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