野外路線一次測設程序系統(tǒng)

　　摘要：采用VB語言編制計算機輔助設計系統(tǒng)，實現(xiàn)導線測設、路線測設、路線平面曲線優(yōu)化組合設計、路線放線等野外路線測設各階段一次完成。系統(tǒng)方便易用，測設標準和測設精度可滿足公路規(guī)范要求。

　　本文源自測繪與空間地理信息,2020(10):223-226.《測繪與空間地理信息》(月刊)創(chuàng)刊于1978年，由黑龍江省測繪學會主辦。反映測繪學科及地理空間信息科學前沿理論和技術并指導地理信息工作者從事科研、開發(fā)、生產(chǎn)的技術性、知識性刊物，主要刊載測繪高新技術、地球空間信息和地理信息系統(tǒng)的前沿理論與技術;地理信息系統(tǒng)工程建設的技術總結(jié)與經(jīng)驗交流;測繪行業(yè)管理與改革的先進經(jīng)驗;測繪生產(chǎn)技術交流、科研成果推廣及教學經(jīng)驗介紹等;測繪學和地理信息學中的理論探討;國內(nèi)外地理信息學術動態(tài)及測繪科技報道與介紹;測繪科普知識;測繪儀器新發(fā)展等。榮獲連續(xù)多年獲中國測繪協(xié)會期刊獎。

　　目前，普通公路野外路線勘測設計仍以傳統(tǒng)的“定交點法”為主，即現(xiàn)場實地定線，直接選定路線交點并以此為導線，一次完成導線測量、中線測量、路線敷設等測設階段。大型計算機輔助設計軟件雖然功能較全，但數(shù)據(jù)采集量大、數(shù)據(jù)分析處理過程復雜，需要配套的設備及專業(yè)計算機人員完成，因此不適應這種測量與設計同時并舉的測設方式。根據(jù)野外勘測設計實際需要，結(jié)合自己長期在勘測設計一線工作的經(jīng)驗，筆者編制了“野外路線一次測設程序系統(tǒng)”，在許多普通公路勘測設計中使用，大大提高了野外作業(yè)的生產(chǎn)效率，取得了良好的效果。

　　“野外路線一次測設程序系統(tǒng)”采用VisualBasic語言編制，集導線測量平差、路線交點測設、路線平面設計、路線放線測設等路線勘測設計步驟于一體，野外現(xiàn)場一次完成路線測設全過程，程序界面可視，可人機交互調(diào)整計算參數(shù)，以達到最佳的設計效果。

　　1、程序設計

　　系統(tǒng)按路線測設階段劃分為導線測設、圓曲線測設、緩和曲線測設、坐標放線4個應用程序模塊，各應用程序模塊可以獨立使用，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)。每個應用模塊由多個窗體模塊、標準模塊組成。窗體模塊為可視化的直觀界面對象，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、設計計算操作執(zhí)行、設計成果的顯示、編輯、存儲等指令的下達。標準模塊包含程序執(zhí)行代碼，是系統(tǒng)運行的核心。將變量的定義與調(diào)取、通用數(shù)學函數(shù)、通用過程以及自定義函數(shù)、自定義過程等納入標準模塊，增加程序運行的穩(wěn)定性和調(diào)試的便利性。建立數(shù)學模型和流程圖可使模塊運行方便可靠、快速流暢，如緩和曲線測設模塊，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緩和曲線主要元素計算式:

　　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，按下式計算:

　　緩和曲線測設模塊程序設計流程如圖1所示。

　　圖1緩和曲線測設模塊程序設計流程圖

　　2、程序系統(tǒng)功能及使用方法

　　2.1導線測設系統(tǒng)

　　導線測設模塊功能包括導線坐標推算、平差計算、坐標改正、導線點坐標計算。導線測設分級標準和測設精度按《公路勘測規(guī)范》(JTJC10—2007)執(zhí)行。

　　首先選定公路等級，根據(jù)選定的公路等級系統(tǒng)自動給出相對應的導線測量等級及閉合差精度要求。數(shù)據(jù)的輸入可直接導入計算機數(shù)據(jù)文件，也可邊觀測邊錄入數(shù)據(jù)。導線測量數(shù)據(jù)格式為:點號為文本格式，其余為數(shù)字格式，觀測角度為整數(shù)，分秒為小數(shù)。數(shù)據(jù)前兩行為導線聯(lián)測數(shù)據(jù)，以下各行為各導線點(或交點、轉(zhuǎn)點)觀測數(shù)據(jù)。導入或輸入的數(shù)據(jù)在文本框內(nèi)顯示，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有誤可以點擊數(shù)據(jù)修改按鈕進行修改，修改后點擊數(shù)據(jù)存盤，系統(tǒng)自動按原路徑存儲。新錄入數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動生成導線數(shù)據(jù)文件。

　　數(shù)據(jù)文件確定以后進行導線計算，導線計算結(jié)果自動進行合規(guī)性檢核，觀測精度滿足規(guī)范要求時進行平差計算，平差計算結(jié)果直接在文本框內(nèi)顯示并形成導線點坐標文件自動存盤供路線曲線計算和路線坐標放線調(diào)用。

　　2.2曲線測設系統(tǒng)

　　曲線測設系統(tǒng)以《公路路線設計規(guī)范》(JTGD20—2017)(以下簡稱《規(guī)范》)為依據(jù)，設計參數(shù)參考值范圍均按《規(guī)范》要求設置。

　　曲線測設系統(tǒng)包括圓曲線測設和緩和曲線測設，操作步驟基本相同。首先輸入交點號、交點樁號、轉(zhuǎn)角偏角值并選擇偏角方向，然后根據(jù)道路等級選擇設計速度以及路拱橫坡，系統(tǒng)自動給出《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》平面線形設計的一般規(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計參考使用。確定圓曲線半徑R后文本框內(nèi)直接顯示各項曲線元素值及曲線主點樁號計算結(jié)果。

　　當現(xiàn)場測設受條件限制或舊路改建需要利用舊路時，可以選擇由切線長T、曲線長L或外距E其中一項為控制參數(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數(shù)值達到線形協(xié)調(diào)。

　　曲線計算完畢后即可現(xiàn)場直接進行曲線詳細測設，測設方法可以選擇支距法或偏角法，測設方向可根據(jù)測站位置選擇正打或反打，文本框內(nèi)顯示計算結(jié)果并存儲為放線文件。

　　2.3坐標放線系統(tǒng)

　　坐標放線功能適用于路線詳細測量，可用于一次定測中的路線逐樁測量，也可用于兩階段測設中的放線測量。

　　在路線交點及曲線測設完成之后即可進入坐標放線步驟。首先導入導線文件，交點文件進行逐樁坐標計算，然后選擇測站點號、后視點號以及放線段起終點樁號，確認以后系統(tǒng)計算該測站的逐樁距離及撥角并生成放線文件。當采用分組作業(yè)時，可隨機選取測站點、后視點，按測站點號、坐標;后視點號、坐標;放線段落起終點樁號順序直接錄入數(shù)據(jù)，點擊計算按鈕，系統(tǒng)在文本框顯示坐標放線計算結(jié)果并生成各段放線文件供各分組同時放線使用。

　　3、結(jié)束語

　　“野外路線一次測設程序系統(tǒng)”將導線測量、路線測設、路線放線等測設過程整合為一個系統(tǒng)，既可整體運用，也可以按不同功能單獨使用。系統(tǒng)編制嚴謹，設計計算精確，操作簡單易用，是野外路線測設工作者使用方便的計算機輔助設計工具。

　　參考文獻：

　　[1]中交等一公路勘察設計研究院.公路勘測規(guī)范:JTGC10—2007[S].北京:人民交通出版社,2007.

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

　　[3]李天真.VisualBasic程序設計[M].北京:科學出版社,2003.