對(duì)道路工程測(cè)量曲線問題的分析

韋幫

（廣西建工集團(tuán)聯(lián)合建設(shè)有限公司　廣西南寧　530000）

對(duì)道路工程測(cè)量曲線問題的分析

韋幫

（廣西建工集團(tuán)聯(lián)合建設(shè)有限公司廣西南寧530000）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快，我國(guó)道路建設(shè)也迅速發(fā)展，而在道路質(zhì)量的控制中，道路工程測(cè)量是非常重要的環(huán)節(jié)，其中的測(cè)量方法也引起了相關(guān)人員的重視，在路工程測(cè)量當(dāng)中，圓曲線以及緩和曲線是最常用的計(jì)算方法之一，而本文將重點(diǎn)對(duì)圓曲線、緩和曲線、AutoCAD軟件以及GPS系統(tǒng)的應(yīng)用來進(jìn)行分析。

道路；工程測(cè)量；曲線；分析

在道路的設(shè)計(jì)當(dāng)中，所包含的主要內(nèi)容是平面線性以及縱向坡度，一般來說這些是依照道路中線與邊線來劃分的，所以道路的設(shè)計(jì)又可分為特殊線段設(shè)計(jì)、道路橫斷面與邊坡的設(shè)計(jì)。依照道路設(shè)計(jì)的平面線性以及縱橫斷面設(shè)計(jì)來開展實(shí)地測(cè)量工作，可被稱為是道路工程的測(cè)量，在平面線性以及縱橫斷面設(shè)計(jì)多指依照實(shí)地測(cè)量的地形以及地址等方面進(jìn)行相關(guān)圖紙與文件的設(shè)計(jì)，所以其道路設(shè)計(jì)的結(jié)果就可以稱作是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

1　緩和曲線

交通車輛在圓曲線道路上行使時(shí)，因?yàn)槭艿匦囊?、車載重量以及運(yùn)行數(shù)度等的影響。其車輛會(huì)形成一定程度的離心力，其圓曲線曲率與離心力成正比，所以離心力太大則車輛會(huì)因此出現(xiàn)側(cè)翻，在道路設(shè)置中為了使離心力有效的消除，一般會(huì)把道路的外側(cè)適當(dāng)加高。而道路也漸漸由直線段轉(zhuǎn)向曲線道路，其外側(cè)高度也相對(duì)增高，這一種由直線向曲線過渡的線可將其定義成緩和曲線，其緩和曲線多屬數(shù)學(xué)平面曲線，在我國(guó)的規(guī)定當(dāng)中，緩和曲線一定要選用輻射螺旋線，而在道路中線上一般會(huì)應(yīng)用圓曲線。

要使緩和曲線及圓曲線當(dāng)中的過渡線能做到平緩過渡，而緩和曲線在進(jìn)行放線時(shí)必須要滿足以下的三個(gè)要求：①緩和曲線的曲率半徑在ZH點(diǎn)應(yīng)該要為∞；②在緩和曲線中任意選擇一點(diǎn)，而曲線弧長(zhǎng)應(yīng)該要與曲率半徑成反比，而其比例系數(shù)一定要是常數(shù)；③緩和曲線的曲率半徑以及圓曲線半徑中的R在HY點(diǎn)中的數(shù)學(xué)公式為：

式中：ls是代表的緩和曲線中的長(zhǎng)度，而經(jīng)過公式（1）與公式（2），在其中我們了解到C的取值必須要為正；而從公式（1）以及公式（3）中，其C=Rls，因此得出了：

2　圓曲線β

一般來說，圓曲線多指道路平面在改變坡度以及走向時(shí)，為了使設(shè)計(jì)的圓弧線曲線滿足平緩過渡的要求，在圓弧線曲線兩端中有兩條直線段進(jìn)行連接。而過渡線是一條圓曲線的時(shí)候，我們將之稱作是單曲線；如果圓曲線的個(gè)數(shù)在兩個(gè)以上，那么就會(huì)之為復(fù)曲線。其圓曲線其實(shí)本身就有一定的半徑存在，與此同時(shí)在進(jìn)行路線轉(zhuǎn)彎時(shí)它也是作為經(jīng)常用到的曲線。而對(duì)圓曲線進(jìn)行測(cè)設(shè)的元素中包括了切曲差、外距、切線長(zhǎng)以及曲線長(zhǎng)等，以下則是測(cè)試元素的各個(gè)公式：

在以上公式當(dāng)中R是代表的圓曲線中的半徑，而a是代表的交點(diǎn)中的轉(zhuǎn)角。

3　應(yīng)用AutoCAD進(jìn)行曲線計(jì)算的輔助

上文分析了圓曲線以及緩和曲線的概念以及計(jì)算公式，下面我們來具體了解一下關(guān)于AutoCAD的應(yīng)用，是如果為道路工程測(cè)量中的曲線計(jì)算起到一定輔助效果的。

3.1關(guān)于Visual LISP程序

雖然AutoCAD的繪圖功能特別強(qiáng)大，但是它本身卻僅是一個(gè)有通用功能的繪圖平臺(tái)，而它的通用性一般是在建筑設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)中進(jìn)行制圖。而針對(duì)其他專業(yè)可以應(yīng)用它的通用性，以此使相關(guān)設(shè)計(jì)能夠完成。AutoCAD的軟件結(jié)構(gòu)有一定的可開發(fā)性以及開放性，而后在其中加入了最新的開發(fā)工具-Visual LISP。其中LISP作為表處理語言，能與AutoCAD進(jìn)行很好的結(jié)合，還可以因此使各學(xué)科中的圖形繪制、數(shù)據(jù)處理以及科學(xué)計(jì)算得以完成。所以，以專業(yè)的需求來進(jìn)行LISP語言程序的編制，是對(duì)AutoCAD來說第二次開發(fā)。而Visual LISP作為一個(gè)開發(fā)工具為其提供了非常完善的集成開發(fā)的環(huán)境。對(duì)含有緩和曲線的圓曲線測(cè)設(shè)來說，要是運(yùn)用普通的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)設(shè)，那么就需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜的繪圖以及計(jì)算。所以因此編制了Visual LISP程序，在AutoCAD 2000中很好的加入進(jìn)去，因此就能類似AutoCAD中內(nèi)部函數(shù)的調(diào)配一樣，可當(dāng)作是自定義的函數(shù)進(jìn)行執(zhí)行，與此同時(shí)還能使作圖以及計(jì)算的任務(wù)高效完成。

3.2計(jì)算道路邊線的交點(diǎn)位置

如果道路處于直線段，那么計(jì)算邊線相交的交點(diǎn)坐標(biāo)就比較容易。如果是在曲線段，那么因?yàn)閳A曲線作為二次曲線，如果只運(yùn)用數(shù)學(xué)方程計(jì)算邊線相交的交點(diǎn)坐標(biāo)會(huì)比較難實(shí)現(xiàn)。而在曲線中的交點(diǎn)，大多會(huì)應(yīng)用曲線方程組再與牛頓逼近法相結(jié)合，再通過反復(fù)的計(jì)算最后得出交點(diǎn)坐標(biāo)。其實(shí)如果合理應(yīng)用程序當(dāng)中繪圖、量測(cè)以及計(jì)算，這個(gè)難題就能非常成功的解決。特別是在AutoCAD中的Spline曲線中針對(duì)緩和曲線點(diǎn)中擬合，與其中的螺旋線差不多完全一致，所以經(jīng)過計(jì)算得出的坐標(biāo)就有一定的精確性以及科學(xué)性。

3.3計(jì)算道路用地面積

依照規(guī)劃道路當(dāng)中的紅線能精準(zhǔn)的計(jì)算出規(guī)劃用地中的面積，在道路邊界線以及道路貢獻(xiàn)中均作為道路在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)中線等距線，所以道路中的紅線就可利用原有的內(nèi)容來進(jìn)行計(jì)算及匯出。而一般在進(jìn)行面積計(jì)算時(shí)的難點(diǎn)在緩和曲線的部分當(dāng)中。而如果應(yīng)用軟件程序那么就很容易做到測(cè)量面積以及生成域得以實(shí)現(xiàn)。還能相當(dāng)快速及精準(zhǔn)的獲取到將圓曲線以及緩和曲線作為邊界的道路用地規(guī)劃面積的計(jì)算。

3.4計(jì)算道路設(shè)計(jì)的中線測(cè)設(shè)

在設(shè)計(jì)道路中線時(shí)一般都由地形圖上所得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行確定，而它是作為由轉(zhuǎn)點(diǎn)及交點(diǎn)的樁號(hào)加上打底坐標(biāo)的設(shè)計(jì)所形成的測(cè)量體系，而在設(shè)計(jì)交點(diǎn)的時(shí)候一般是應(yīng)用圓曲線半徑以及緩和曲線的長(zhǎng)度來進(jìn)行確定的。依照所應(yīng)用的電子全站儀以經(jīng)過極坐標(biāo)法的方式對(duì)測(cè)設(shè)放樣進(jìn)行規(guī)定，不單單只對(duì)道路曲線的大地坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，還需要同時(shí)計(jì)算在圓曲線上20m處所布置的緩和曲線以及曲線樁的大地坐標(biāo)。此后在程序中將進(jìn)行道路工程線路的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，還要包含在轉(zhuǎn)點(diǎn)前后的樁號(hào)以及圓曲線半徑以及緩和曲線長(zhǎng)度，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入后，就能以此將樁圖當(dāng)中的所有數(shù)據(jù)計(jì)算出來，還能把在狀圖中很多獨(dú)立層所表達(dá)的方法在帶狀的地形圖上進(jìn)行合理的布置。再經(jīng)過以上的準(zhǔn)備工作之后，就能精準(zhǔn)且高效率的做好在道路中樁進(jìn)行測(cè)設(shè)前所有需要的計(jì)算準(zhǔn)備工作，并且還能對(duì)野外測(cè)設(shè)有非常直觀且準(zhǔn)確的判斷。

3.5計(jì)算測(cè)設(shè)邊樁

依照設(shè)計(jì)道路寬度的輸入，其程序可以根據(jù)已經(jīng)計(jì)算出來的中線設(shè)計(jì)位置來對(duì)邊樁坐標(biāo)進(jìn)行自行推算，而極坐標(biāo)法作為測(cè)設(shè)放樣的點(diǎn)位依據(jù)，依照等距線中數(shù)學(xué)的原理來進(jìn)行邊線的繪制，還會(huì)與帶狀地形圖進(jìn)行匹配，在一定程度上能在邊線測(cè)設(shè)工作當(dāng)中加入對(duì)地形的參考，以此計(jì)算出精準(zhǔn)的道路測(cè)設(shè)邊樁中大地的坐標(biāo)，并且繪制出道路邊線。

4　測(cè)設(shè)中應(yīng)用GPS系統(tǒng)

GPS系統(tǒng)作為全球知名的定位系統(tǒng)，其中包括了一定的實(shí)時(shí)性、連續(xù)性以及全球性的特點(diǎn)，可以為客戶精準(zhǔn)迅速的提供三維坐標(biāo)，而在道路工程測(cè)量弧度與坡度當(dāng)中，GPS技術(shù)能很好的展現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。工作人員只需要在電子手簿中將施測(cè)圓曲線的半徑、圓心坐標(biāo)、起始點(diǎn)里程及坐標(biāo)進(jìn)行輸入，就可以將曲線準(zhǔn)確的坐標(biāo)計(jì)算出來。GPS方法對(duì)比普通方法來說，優(yōu)勢(shì)在于對(duì)通視環(huán)境以及曲線長(zhǎng)短沒有任何閑置，還有非常迅速的施測(cè)速度，其修復(fù)路面以及放養(yǎng)精度等方面也極有優(yōu)勢(shì)，可以降低危險(xiǎn)概率。不過相對(duì)而言GPS技術(shù)也有一定確定，比如信號(hào)易中斷、山林地區(qū)定位慢以及儀器造價(jià)非常高等，所以最好將它與普通儀器進(jìn)行配合使用，效果更佳。

5　結(jié)束語

綜上所述，因?yàn)槲覈?guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因此我國(guó)對(duì)道路工程的施工以及現(xiàn)代化要求也就越來越高，而為了能使其能得到有效的提高，所以將測(cè)量技術(shù)相應(yīng)的進(jìn)行了改善，相關(guān)人員在道路工程的測(cè)量中一定要重視其中所存在的問題，要學(xué)會(huì)應(yīng)用高新科技，比如AutoCAD或者是GPS之類的高科技，合理應(yīng)用來進(jìn)行各個(gè)坐標(biāo)的計(jì)算，還要能保證精準(zhǔn)度，只有這樣，我國(guó)的道路建設(shè)穩(wěn)定發(fā)展，并且發(fā)展越來越快。

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