公路工程坐标计算系统操作说明

公路工程坐标计算操作说明

、程序运行平台：Win9X/ME/XP 。

二、程序开发平台：VC++.NET

三、软件主要功能：

本系统适用于公路主线、立交匝道及铁路的施工放样工作，可根据设计给定参数精确进行公路、铁路的线路坐标计算、导线平差计算等。系统分为线元法坐标计算、交点法坐标计算、导线平差计算、交会定点计算、放样辅助计算、坐标转换程序六大模块。

( 一) 各模块主要功能

1 、线元法及交点法坐标计算：可以对公路主线、立交匝道及铁路线路进行中线桩、边线桩施工放样工作。可计算的线形包括直线、圆曲线、缓和曲线、单交点对称型曲线、单交点非对称型曲线、S 型曲线、C 型曲线、卵形曲线、凸型曲线、复曲线、回头曲线等。坐标计算时，可计算任意角度的边桩，同时系统在加桩时可一次计算多个边桩。如果给定置镜点、后视点坐标还可计算出放样角度及放样距离。

2 、导线平差计算：适用于各等级各类型闭、附合单导线的严密、近似平差计算。严密平差时可以提供完整的精度评定及各种所需报表。

3 、放样辅助计算：可进行两点坐标正反算、缓和曲线起点反算、桥涵放样坐标计算及竖曲线高程计算。

4 、交会定点计算：可进行前方交会、后方交会、侧方交会、测边交会计算。

5 、坐标转换程序：可进行高斯投影正反算、坐标换带、方向与边长改化计算。

( 二) 本系统主要特点

1 、功能全面，包含了公路、铁路施工测量的各个方面，更新版本将根据用户需求随时完善、增强。

2 、表格式的数据操作，简单、方便，所输入的历史数据均可留在系统中，每次程序启动后均可显示以前的数据，包括计算结果。本系统还可将用户输入资料保存为磁盘文件(*.stc) 以便交流及随身携带，也可将原始数据或计算结果输出为EXCEL 及文本文件。

3 、所见即所得的报表输出功能，支持报表设计，用户可根据自已的需要设计出适合的报表，先进的数据计算引擎，计算速度极快，在预览页面可将报表保存为同式样的EXCEL 或网页文件，在EXCEL 中真正体现了人性化的报表界面，支持数据的直接显示、打印。报表中的“单位、制表、复核”等参数在系统菜单栏的“报表设置”项中设置。对于“ 逐桩坐标报表”有两种选择，根据需要可选择全部打印或只打印中桩桩号、坐标及方位角，请在菜单栏的“报表设置”项中设置。

4 、导线严密平差采用条件平差，所计算数据的变量均采用双精度浮点型，计算精度极高。线路中缓和曲线的计算精度为0.05mm ，由程序按精度动态选取计算项数。

5 、本系统使现场施工放样的计算工作变的简单、方便，同时也使公路互通匝道复杂曲线的计算变的容易、准确，也许这才是你真正期待的施工测量软件。

6 、本系统特别针对公路互通匝道的复杂曲线进行了优化设计，根据设计提供参数可选用多种方案进行计算，既可对组成匝道曲线的单个线元进行计算，也可将整条匝道的曲线参

数输入进行全线计算，还可以根据匝道起点或终点坐标、方位角推算其它主点坐标及方位角，是互通匝道复杂曲线放样的最得力助手。

四、输入输出说明：

( 一) 格式化输入

1 、桩号输入：桩号按米数格式输入，如K13+131.88 桩号，输入时应为13131.

88 ，单位为米；

2 、角度输入：方位角、夹角按度分秒格式输入，如59 ° 01 ′ 46.6 ″，输入时应为59.01466 ，单位为度分秒；

3 、曲线转向必须为“左”或者“右”，其它字符均不能计算；

4 、本系统所指方位角均为切线方位角。

( 二) 格式化输出

程序在计算后，自动将结果转换为标准格式显示，如桩号输出格式为K13+131.88 、方位角输出格式为59 °01 ′ 46.6 ″；

( 三) 属性栏数据输入

坐标计算时，需在属性栏中输入部分参数，逐桩连算时需输入“桩间米数”，如10 、20 等；加桩计算时需输入“加桩桩号”，如13131.88 、13158.00 等；边桩计算时需输入“左边距”或“右边距”；放样计算时需输入“置镜点坐标”及“后视点坐标”。

坐标计算时，可计算任意角度的边桩，边桩连线与中点切线右夹角默认为90 °( 在“右桩夹角(dms) ”栏内不填写数据时), 如边桩夹角为35 ° 15 ′ 25.5 ″，应在“ 右桩夹角(dms) ” 栏内填入35.15255 。同时系统在加桩时可一次计算多个边桩，填写如下图：

如上图填写可一次计算出中桩K1+250.25 处6m 、8m 、10m 、12m 、1 4m 、16m 处左边桩及10m 、16m 、20m 、25m 处右边桩，其中边桩夹角为60 °，计算结果如下图：

五、软件使用说明：

A 、线元法计算单曲线：

( 一) 直线

1 、主要输入参数为直线段起点桩号K0 ，坐标(X0,Y0) ，方位角α，如果为逐桩连算须输入终点桩号及计算点间隔米数( 如 5 、10 、20 等) ，如果为加桩计算须输入计算点桩号Ki 。

2 、如果要计算边桩坐标则必须在属性栏中输入左、右边距( 即边桩至中桩距离) 后即可计算；

3 、主要输出结果为计算点桩号Ki 、坐标(Xi,Yi) 、左边桩坐标(Xz,Yz) 、右边桩坐标(Xy,Yy) ；

4 、参数在“原始数据输入表”及“工程属性”中输入；

5 、计算结果可保存为*.xls 格式的Excel 文件及*.txt 格式的文本文件。

6 、如果表格内有多条记录，请先选中一条记录然后在按计算按扭，否则会计算为别的直线。

( 二) 一般曲线

一般曲线主要包括圆曲线、完整缓和曲线、单交点对称型曲线、单交点非对称型曲线：

1 、圆曲线

主要组合为圆曲线任一点- 圆曲线上任一点。

2 、完整缓和曲线

主要组合为ZH(HZ)- 缓和曲线上任一点。

3 、单交点对称型曲线

主要组合为ZH-HY-YH-HZ ，A1=A2( 或Ls1=Ls2) ，其中A 为缓和曲线回旋参数，A*A=Ls*R 。

4 、单交点非对称型曲线

主要组合为ZH-HY-YH-HZ ，A1 ≠ A2( 或Ls1 ≠ Ls2) ，其中A 为缓和曲线回旋参数，A*A=Ls*R 。

( 三) 复杂曲线

本程序所能计算的复杂曲线主要为 C 型曲线、S 型曲线、卵型曲线、凸型曲线、复曲线及其它复合型曲线：

1 、C 型曲线

C 型曲线主要由两个同向的单交点基本型曲线组成，可分解为两个单交点基本型曲线分别进行计算；

2 、S 型曲线

S 型曲线主要由两个反向的单交点基本型曲线组成，可分解为两个单交点基本型曲线分别进行计算；

3 、卵形曲线

卵形曲线主要组合为ZH-HY1-Y1H-HY2-Y2H-HZ ，可分解为ZH-HY1-Y1H 、Y 1H-HY2 、HY2-Y2H-HZ 三段进行计算，ZH-HY1-Y1H 、HY2-Y2H-HZ 两段在“单交点基本型曲线”项计算，计算方法同前。Y1H-HY2 为非完整缓和曲线，在“非完整缓和曲线”项计算。

卵形曲线主要组合为ZH-HY1-Y1H-HY2-Y2H-HZ ，可分解为ZH-HY1-Y1H 、Y 1H-HY2 、HY2-Y2H-HZ 三段进行计算，ZH-HY1-Y1H 、HY2-Y2H-HZ 两段在“单交点基本型曲线”项计算，计算方法同前。Y1H-HY2 为非完整缓和曲线，在“非完整缓和曲线”项计算。

“非完整缓和曲线”如上图，QD 与ZD 为非完整缓和曲线与其它线元相连接的两端点，QD( 起点) 为桩号较小的端点，ZD( 终点) 为桩号较大的端点，根据系统要求输入起终点的桩号、坐标、切线方位角及回旋参数 A 、曲线转向等，系统会自动判断卵形曲线的设计情况并计算该段卵形曲线各点坐标。

4 、凸型曲线

由两段完整缓和曲线组成，可在“缓和曲线”项或“单交点基本型曲线”项中计算。

5 、复曲线

复曲线可分解为ZH-HY 、ZH-HY-YH 、HY-YH-HZ 、YH-HZ 等在“单交点基本型曲线”页计算，计算方法同前。

6 、其它复合型曲线

复合型曲线主要由多个圆曲线、缓和曲线组合而成，分解后可分别在“圆曲线”、“完整缓和曲线”、“非完整缓和曲线”项中计算。

“完整缓和曲线”是指起点直缓点或缓直点已知的缓和曲线，“非完整缓和曲线”是指起点直缓点或缓直点未知，仅知道缓和曲线上的任意一点或两点的缓和曲线，计算时需推算缓和曲线起点。

( 四) 主要计算方法

1 、单交点对称型曲线及单交点非对称型曲线按程序主界面“单交点基本型曲线”页计算，根据参数输入情况程序将自动分类计算，结果有以下五种类型：

(1)ZH-HY

仅计算ZH-HY 段，需输入ZH 、HY 、R 及线路转向参数。

(2)ZH-HY-YH

仅计算ZH-HY-YH 段，需输入ZH 、HY 、YH 、R 及线路转向参数。

(3)HY-YH-HZ

仅计算HY-YH-HZ 段，需输入HY 、YH 、HZ 、R 及线路转向参数。

(4)YH-HZ

仅计算YH-HZ 段，需输入YH 、HZ 、R 及线路转向参数。

(5)ZH-HY-YH-HZ

全曲线计算，表中所列参数项需全部输入。

2 、缓和曲线及圆曲线为组成曲线的基本单元，在程序主界面“圆曲线”、“缓和曲线”项中计算。输入缓和曲线起点(ZH 或HZ) 参数及回旋参数 A ，可计算缓和曲线上任一点坐标及切线方位角。输入圆曲线已知点参数可计算圆曲线上任一点坐标及切线方位角。

( 五) 参数输入

参数在“原始数据输入表”及“工程属性”中输入；

( 六) 如果表格内有多条记录，请先选中一条记录然后在按计算按扭，否则会计算为别的曲线。

B 、线元法计算组合曲线：

( 一) 匝道主点要素推算

本项功能主要针对那些匝道曲线组成复杂而设计提供数据简单的项目，您只需要输入匝道上任一主点的坐标、方位角，即可根据曲线线元类型、线元起点桩号、线元半径、回旋参数、转向计算出其它主点的坐标及方位角，计算误差很小，完全满足现场施工放样要求，主要计算方法如下：

如上图为“南充绕城高速公路二洞桥互通 A 匝道”原始数据，该匝道由12 个线元组成，共计1234.682m 。已知起点坐标、方位角及所有线元类型、桩号、半径、回旋参数、转向，可推算出其它线元起点( 主点) 的坐标及方位角，计算结果如下：

设计提供匝道主点数据如下，通过比较可知，本系统计算结果误差很小。

如果已知主点( 即该点的坐标、方位角已知) 位于匝道起点，可按上述表格内输入格式将线元参数按线元连接的先后次序从起点依次输入至终点，并将起点坐标、方位角输入表内，在最后必须输入终点桩号，否则最后一个线元将不参与计算。

如果已知主点( 即该点的坐标、方位角已知) 位于匝道终点，仍可按上述格式将线元参数从起点依次输入至终点，并将终点坐标、方位角输入表内，如下图输入格式：

计算结果如下，与设计比较误差很小：

( 二) 匝道组合曲线计算

本项功能主要针对互通匝道复杂曲线的计算而开发，根据表格格式需要输入匝道线元类型( 直、圆、缓，其中：直代表直线，圆代表圆曲线，缓代表缓和曲线) 、线元起点桩号、坐标、方位角、线元起终点半径、回旋参数及线元转向，以上参数均以线元为单位进行输入，现仍以“南充绕城高速公路二洞桥互通A 匝道”作为示例，该匝道由12 个线元组成，共计1234.682m 。已知各线元参数，由设计提供，如果设计提供不足，可自已通过“匝道主点要素推算”项进行计算。按照上图格式输入，计算结果如下:

该项功能可一次输入整条主线或匝道的线位数据，对于主线如果存在断链，则将断链处桩号设为主点输入，或者以断链桩号作为分界点将主线划分为若干段进行计算。该项功能既可进行自动连算也可进行加桩计算，一次输入保存后可长期调用，数据不会丢失，也不需要重新输入，如需修改数据仅需在原保存数据的基础上进行即可。

对于各种线形组合，系统自动判断、自动计算，前提是输入的原始数据必须正确。

( 三) 多交点组合型曲线

如上图，“多交点组合型曲线”项可一次输入整条主线或匝道的线位数据，既可进行自动连算也可进行加桩计算，一次输入保存后可长期调用，数据不会丢失，也不需要重新输入，如需修改数据仅需在原保存数据的基础上进行即可。

对于各种线形组合系统自动判断，自动计算，前提是输入的原始数据必须正确。

数据输入时需注意，半径为无穷大的点( 如ZH 、HZ 、ZD 等) 半径R 按-1 输入。曲线线元需输入曲线转向( 左或右) ，直线段可不输入。

主点转向是指曲线线元的终点相对于起点的转向，如HY 点相对于ZH 点为右转，或YH 点相对于HY 点为右转，或者HZ 点相对于YH 点为右转等。本说明提到的线元为直线段、圆曲线段、缓和曲线段。上述图形中各线形组合说明如下：

上述图形中各线形组合数据输入说明如下：

主点半径是指曲线线元起点的半径，直线段起点半径为无穷大，输入时按R=-1 输入。曲线段如由ZH( 直缓)--HY( 缓直) 组成的缓和曲线线元起点为ZH 点，半径为无穷大，输入时以R=-1 输入；如由HY( 缓圆)--YH( 圆缓) 组成的圆曲线起点为HY 点，半径为200m ，输入时以R=200 输入；如由YH( 圆缓)--HZ( 缓直) 组成的缓和曲线起点为YH 点，半径为200m ，输入时以R=200 输入。如由ZY( 直圆)--YZ( 圆直) 组成的圆曲线起点为ZY 点，半径为200m ，输入时以R=200 输入。以此类推，本说明提到的线元为直线段、圆曲线段、缓和曲线段。

为保证计算速度，建议输入的主点一次不要超过250 个，如果主点个数超过250 个，可第一次输入250 个保存后，清空输入数据表，再输入剩余主点。保证每次输入的个数不要超过250 个。

在系统中实际输入时示意图如下：

C 、导线平差计算：

( 一) 闭合导线

闭合导线是附合导线的特殊形式，可以利用附合导线项进行计算，所得结果一致。如果AB 边在闭合环外边，如图一，则按“闭合导线原始数据输入表(1) ”所示输入，导线点名输入顺序为：A → B →1 →2 → 3 →4 →···→n-1 → B → A ；

如果AB 边在闭合环里边，如图二，作为闭合环的一条起始边，则按“闭合导线原始数据输入表(2) ”所示输入，导线点名输入顺序为：A →B →1 →2 → 3 → 4 →···→n-1 →A →B ；

闭合导线示意图：

( 二) 附合导线

D 、竖曲线高程计算：

竖曲线高程计算需输入变坡点桩号、变坡点高程、竖曲线半径、前纵坡i1(%) 、后纵坡i2(%) 、及点间距。纵坡输入时上坡为正，下坡为负，一定要记住输入正负号。

可进行加桩计算，也可进行逐桩计算。

E 、其他功能：

1 、坐标正算

已知 A 点坐标， A 点到B 点方位角及距离，算B 点坐标。此项功能可进行批量计算。

2 、坐标反算

已知 A 、 B 两点坐标，算A->B 的方位角及距离。此项功能可进行批量计算。

3 、桥涵控制点坐标计算

已知桥涵墩台、基础的中心坐标、方位角及切线方向至横轴线方向顺时针夹角，可计算线外任意控制点的坐标，计算时需输入控制点的切向距±t 及横向距±s ，正负号代表方向。此项功能可进行批量计算。

4 、反算缓和曲线起点

已知缓和曲线上任一点的坐标及切线方位角，可计算起点ZH 或HZ 点的坐标及切线方位角。需输入已知点的坐标、切线方位角、桩号、曲线转向及起点桩号。

注意：此公式在已知点的曲率半径Ri < A 的情况下不可用。

5 、桥涵控制点坐标计算示意图

6 、交会定点示意图

F 、报表功能：

1 、报表参数设置菜单栏→报表输出→报表参数设置，如下图：

在上表“单位”栏内填入您的对外单位名称，“制表”栏内填入制表人，“复核”栏内填入复核人。

对于逐桩坐标如果选“部分字段报表”，则生成图一报表，如果选“完整字段报表”，则生成图二报表：

图一部分字段报表

图二完整字段报表

2 、报表设计

有了报表设计功能，您可完全按照监理或业主的要求定制自已的报表格式，报表设计功能相当强大，界面相当于EXCEL ，功能完备，界面如下图：