维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第１６期 ２ ０ ０ ８年６月 山 西 建 筑 ＳＨＡ ⅨＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＩ＇ＵＲｔ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．１６ Ｊｕｎ．２００８ ・３６５・ 文章编号：１００９—６８２５（２００８）１６—０３６５—０３ 由任意点坐标计算对应中桩里程的算法及程序 黄新赞桑明丽 摘 要：为了提高高程计算的精度及施工放样的精度和速度，介绍了一种由平曲线中任意点坐标计算该点相应的中桩里 程及该点至中线距离的算法，并将该法用于具体实例中，指出该算法简明实用，特别适用于迭代运算。 关键词：坐标，程序设计，里程，计算模型 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 在公路桥梁设计中，时常遇到位于平曲线中且与路线斜交的 精确计算交点相应的中桩里程。 桥涵的情况。在电子计算机高速发展的今天，对于以上出现的较 尽管文献［３］也对上述问题提出了一种算法，但该算法对平 为复杂的情况，可在Ａｕｔｏ ＣＡＤ软件包下，通过Ｌｉｍｉｔｓ指令设置绘 曲线内各段没有一个统一的计算模型，在实际计算过程中往往需 图范围，再根据给定的曲线或斜交角度的条件，绘出相关图形，定 要首先确定未知点具体在平曲线中哪一段上，然后才能分段计 出墩台横轴线与道路边线的交点，用ｉｄ指令求得交点的坐标，然 算，显然这种计算方法增加了计算工作量，况且有时很难准确确 而为了提高高程计算的精度及施工放样的精度与速度，往往需要 定未知点在曲线中的具体位置，另外程序对于位于曲线外弧侧点 得”的功能。此外Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ软件还整合了ＣＡＤ，３ＤＭａｐ等 些想法。 软件，兼容性好，实现了一专多能，使用起来非常方便。 １）在大面积工程项目开发方面，用Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ做出整 ２）在大规模土石方工程施工中，采用Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ软件 个场地三维数字地形模型。然后在数字地形模型上进行施工规 和采用传统手工计算方法计算工程量相比，效率明显提高。采用 划、管理，这样不仅为项目提供必须工程管理资料，也可以为后续 传统的手工计算，每个项目结算的时间至少要几个星期，而且计 的地面建筑和市政基础建设提供直观、可靠的原始工程资料。 算过程复杂，中间的计算步骤繁琐，误差积累较大。同时出现错 软件计算，所有分项工程都用该软件生成三维数字模型，可以很 ２）在工程项目中应用Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ强大的项目管理功 ３）在道路建设方面Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ软件有着独特的功能， 误的概率较大，计算结果精确度较低。而采用Ａｕｔｄｅｏｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ 能，提高了项目管理水平。 快计算出工程量。如果项目资料齐全，一个星期就可以完成项目 能够根据地形的设计图纸形成公路、铁路、沟渠、桥梁三维数字模 的结算。效率成倍提高，并且劳动强度大大降低，同时计算结果 型，为施工管理提供有力的支持。 准确、快速、直观、明了。 ３）为工程项目的计划、统计、管理及时地提供工程量数据。 ４）在基础设施和市政工程建设方面，Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ有着广 阔的应用前景，比如道路、管网等都能形成三维数字模型，可以方 工程项目的计划、统计和管理工作需要计算大量的工程量数 便建设和管理。据，而且有的时间要求特别紧，有些项目采用其他方法很难及时 ５）在市政规划方面，也有着很大的应用空间。Ａｕｔｏｄｅｓｋ 提供准确的工程量数据。采用Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ软件后，利用其 Ｃｉｖｉｌ３Ｄ ２００８还整合了Ｇｏｏｇｌｅ Ｅａｒｔｈ扩展件，能够在Ｇｏｏｇｌｅ Ｅａｒｔｈ 强大的项目管理功能，能及时的提供各种工程量数据，特别是计 上发布和采集数据，可以在Ｃｏ￣ｇｌｅ Ｅａｒｔｈ的卫星图片上，建立市政 算复杂地形条件下的工程量数据，效果更加明显，能够快速准确 规划的数字模型，方便规划和管理，对未来的城市规划建设有着 地计算出结果，提高了工作效率，为工程项目的顺利完成提供了 深远的意义。 有力的保障。 “工欲善其事，必先利其器”，相信随着Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ软件 经过一段时间的应用，发现Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ软件也有些不 的推广使用必能极大地推动土木和基础设施建设的发展。 尽人意之处。由于软件较大（Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ ２００８为４Ｇ），所以 ４结语 对电脑的要求较高。另外，软件的运行还不太稳定。 Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ软件作为一款新的土木及基础设施建设软 ３ Ａｕｔｏｄｅｓｋ ｃｉｖｉｌ３Ｄ的应用前景 件，以其所具有的优越性在土木及基础设施建设领域应用日益广 Ａｕｔｄｅｓｏｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ是一款功能十分强大的软件，目前在工程建 泛。在生产实践中还需要不断总结，进一步拓展其应用空间，为 设中所应用的只是其中很小的一部分，下面就其应用前景提出一 工程建设做出更大贡献。 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｐｒｏｊ ｅｃｔ ＪＩＡＮＧ Ｂａｏ－ｇａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ．ｉｔ ｎａｒｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ Ａｕ— ｔｏｄｅｓｋ Ｃｉｖｉｌ３Ｄ ｏｆｔｗａｓｒｅ ｉｎ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｅａｒｔｈｗｏｒｋ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｓｏ ｓ ｔＯ ａｂｒｏａｄｅｎ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｓｐａｃｅ ｆｕｒｔｈｅｒｌｙ，ａｎｄ ｍａｋｅ ｇｒｅａｔｅｒ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｏ ｔｐｒｏｊｃｔｅ ｏｎｓｔｃｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ａｕｔｄｅｓｋ Ｃｉｏｖｉｌ３Ｄ ｏｆｔｓｗａｒｅ，ｓｕｒｆａｃｅ，ｂｌｏｃｋ，ｓｌｏｐｅ，ｒｏａｄ ｍｏｄｄ 收稿日期：２００８—０２—１９ 作者简介：黄新赞（１９８１一），男，硕士，助理工程师，江西省交通科学研究院，江西南昌桑明丽（１９８０一），女，助理工程师，江西省交通科学研究院，江西南昌３３００３８ ３３００３８ 维普资讯 http://www.cqvip.com ・３６６・ 第３４卷第１６期 ２ ０ ０ ８年６月 山 西 建 筑 Ｓ＝（Ｕ ＋Ｖ ） ； 的计算也没有给出具体解决办法。 为了计算的精度与速度，显然需要提出更好的计算模型和计 算方法，文中的主旨正在于此。 Ｕ＝Ｒｓｉｎ［（Ｌ ｌ ２Ｌ）／（２Ｒ）］＋Ｌ ｌ／２一Ｌｓｌ３／（２４０Ｒ ）； Ｖ＝Ｒ｛１一ＣＯＳ［（Ｌ １＋２Ｌ）／（２Ｒ）］｝＋Ｌｓｌ２／（２４Ｒ）； Ｆ＝口±ａｒｃｔｇ（Ｖ／Ｕ）； １ 算法 １．１计算模型的建立 任给平面曲线中的一段曲线、曲线上一点Ａ的坐标（Ｎ１，Ｅ。） Ｆｑ＝ｐ±（Ｌ ｌ＋２Ｌ）／（２Ｒ）。 其中，Ｌ为点到Ｈ 点的距离；其他符号意义同上。 ６）点位于第二缓和曲线段上。 Ｎ＝ ＋Ｓｃｃ，ｓ（Ｆ）； Ｅ＝Ｅ ＋Ｓｓｉｎ（Ｆ）； Ｓ＝（Ｕ ＋ ） 以； 和桩号ｓＡ及曲线附近一点Ｂ的坐标（ ， ），设与Ｂ点对应的 中桩点为ｃ点，里程为ｓ，，则可以用Ｂ点与起算点间距离在起算 点处切线上投影长度作为曲线长度的增量，通过不断迭代的方法 来逐步逼近 （见图１），ＳＡ１＝ｓＡ＋Ｄ，ｓＡ２＝ｓＡｌ＋ＤＩ，ｓＡ３＝ｓ４２＋ Ｄ２…依次类推，直到ｓＡ ，当Ｄ ｌ足够小时，可认为ＳＡ 值满足精 Ｕ＝Ｔ２＋［Ｔ２一Ｌ—Ｌ ／（４０Ｒ Ｌ ２ ）］ｃＯｓ口一［Ｌ ／（６ＲＬ ２）一 度要求，从而解算出满足一定精度要求的Ｓ值。 一图１迭代计算模型 、 １．２计算方法 曲线上中桩坐标可用由切线支距法ｌ ， 】算得切线支距坐标经 坐标变换求出，而切线方位角也可相应算出，具体计算方法如下： １）ＺＨ点的中桩坐标及切线方位角。 ＝Ｎ ＋ＴｉＣＯＳ（ ＋ ）； Ｅ：＝Ｅ ＋Ｔｉｓｉｎ（ ＋丌）； Ｆｕ＝８。 其中， 为平曲线起始边方位角，ｒａｄ；Ｔｌ为Ｚ／－／点侧切线长； Ｎ ，Ｅ 均为交点坐标； 为曲线在该点处的切线方位角，ｒａｄ。 ２）ＨＺ点的中桩坐标及切线方位角。 ＝Ｎ ＋Ｔ２ＣＯＳ（ ±口）； Ｅ＾＝Ｅ ＋Ｔ２ｓｉｎ（ ±口）； ＝ ±ａ（曲线右转为＋，左转为一，下同）。 其中，ａ为平曲线转角值，ｒａｄ；Ｔ２为ＨＺ点侧切线长；其他符 号意义同上。 ３）点位于起始边直线段上。 Ｎ＝Ｎ｝＋ＤｍＣＯＳ ８＋ ； Ｅ＝Ｅ ＋Ｄ ｓｉｎ（ ＋丌）； Ｆｕ＝８ｏ 其中，Ｄ 为点到交点的距离；其他符号意义同上。 ４）点位于第一缓和曲线段上。 ：Ｎ：Ｎ ＋ＤＣＯＳ（Ｆ）； 、Ｅ： ＋Ｄｓｉｎ（Ｆ）； Ｄ＝（Ｕ ＋ ） ； Ｕ＝Ｌ。／（６ＲＬ ｌ —Ｌ ／（３３６Ｒ。Ｌ １）Ｖ＝Ｌ—Ｌ ／（４０Ｒ Ｌ ｌ ）； Ｆ＝ ±Ｌ ／（６ＲＬ １）； Ｆｑ＝ｊ９±Ｌ ／（２ＲＬ １）。 其中，Ｌ为点到ＺＨ点的距离；Ｒ为平曲线半径；Ｌ １为ＺＨ点 侧缓和曲线长度；其他符号意义同上。 ５）点位于圆曲线上。 Ｎ： ＋Ｄｃｏｓ（Ｆ）； Ｅ＝Ｅ ＋Ｄｓｉｎ（Ｆ）； Ｌ ／（３３６Ｒ Ｌ ２）］ｓｉｎａ； Ｖ＝［Ｔ２一Ｌ—Ｌ ／（４０Ｒ Ｌ ２ ）］ｓｉｎａ＋［Ｌ ／（６ＲＬ ２）一 Ｌ ／（３３６Ｒ Ｌ ２）］ＣＯＳｔ２； Ｆ＝口±ａｒｃｔｇ（Ｖ／Ｕ）； ＝ ±［口一Ｌ ／（２ＲＬ ２）］。 其中， ，为 点侧缓和曲线长度；Ｌ为点到Ｉ－ＩＺ点的距 离；其他符号意义同上。 ７）点位于直线上。 Ｎ＝Ｎｉ＋ＤＣ（Ｘ５（口±口）； Ｅ Ｅ，＋Ｄｓｉｎ（ｆｌ±口）； Ｄ＝Ｔ＋Ｌ； Ｆ ｆ＝８±ｄ ｏ 其中，Ｌ为点到／－／Ｚ点的距离；其他符号意义同上。 ８）已知两点坐标计算其距离和方位角的计算公式。 距离：Ｄ＝［（Ｎ１一Ｎ２） ＋（Ｅ１一Ｅ２） ］ ； 方位角：Ｆ＝ａｒｃｔｇ［Ｅ１一Ｅ２／（Ｎｌ—Ｎ２）］。 切线长、其他曲线要素及曲线主点桩号计算方法可参看文献 ｌ１儿２ Ｊ。 ２程序设计 程序设计时采用以ＺＨ点为起算点的方法，因此计算中首先 需确定Ｂ点是否在ＺＨ点之前，具体可由程序实现，如果Ｂ点是在 ＺＨ点之前，则 可由ＺＨ点里程Ｓ 减Ｄ值即可得到。如Ｂ点 在ＺＨ点之后，则可由 点为起算点，逐步迭代计算得出Ｓ值。 关于中桩坐标及切线方位角的计算过程可编写一通用子程 序，通过由主程序调用来实现。正是基于前文所述思想利用 ＶＢ６．０编写了一个计算程序，利用ＶＢ的可视化技术进行编程， 使编程工作变得轻松快捷。 ３程序计算实例 文中利用一个实例来验算程序的性能，算例如下：某公路上 一曲线的曲线要素为：曲线半径为２５０ ｍ；缓和曲线长为７５ ｍ；起 始边方位角为１５。２３ ｌｌ ；曲线转向角为５３。５９ ２１ （左转）；交点里 程Ｋ２８＋８３６．４０，交点坐标（２１ ４８６．８７９，５４ ７８９．０４５），已经点 Ｂ（２１ ４８６．９８７，５４ ７６９．６１５），Ｃ（２１ ２５６．１６６，５４ ７３６．４４５），Ｄ（２１ ６０１．１４６， ５４ ６９１．５３０），Ｅ（２１ ４８１．９０８，５４ ７４６．１５９）在曲线附近，计算与Ｂ， ｃ，Ｄ，Ｅ点对应的中桩里程及点到中线的距离，调用程序，计算得 Ｂ点对应中桩里程为Ｋ２８＋８３０．２０７，距中线距离为１２．６４ ｍ；Ｃ点 对应中桩里程为Ｋ２８＋６００，距中线距离为１０．５ ｍ；Ｄ点对应中桩里 程为Ｋ２８＋９６６．４８，距中线距离为４．８８３ ｍ；Ｅ点对应中桩里程为 Ｋ２８＋８３０．３２４，距中线距离为１１．３５９ Ｉｎ。 利用公路施工测量坐标系统Ｖ５．６程序进行复核，计算Ｋ２８＋ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第１６期 ２ ０ ０ ８年６月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲ（：ＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３４ ＮＯ．１６ Ｊｕｎ．２００８ ・３６７・ 文章编号：１００９—６８２５（２００８）１６—０３６７—０２ 杭州市城市部件数据采集方案设计与实践 李晓影 摘要：指出城市部件数据建库是“数字”建设的基础工作，针对杭州实际情况，分析了杭州市城市部件数据库建设 的情况，研究提出了杭州市城市部件数据采集技术方案，并进行了实践。 关键词：城市部件，数据采集，方案研究 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 信息化是当今世界科技、经济和社会发展的大趋势，信息化 ２城市部件数据采集内容 水平的高低已成为衡量一个国家和地区竞争力与现代化程度的 杭州市城市部件数据采集主要是完成数字覆盖范围内 重要标志。 城市公用设施的位置确定、属性普查、产权确认、数字化输入，形 杭州市是全国首批十个数字化城市管理试点城市之一，大规 成ＭｉｃｒｏＳｔａｄｏｎ ＤＧＮ格式的数据成果，为城市部件的转换及建库 模（覆盖杭州２００ ｋｍ２建成区）城市部件空间数据库建设在杭州 奠定基础，具体内容如下： 市尚为首次。杭州市区已实现大比例尺基础地形图全覆盖，但由 １）城市部件测绘定位，以测绘的方式获取城市部件的坐标， 于内容表现的方式及侧重点不同，事实上多数城市部件需要重新 确定空间位置。 进行采集和数字化建库。根据城市部件和城市管理的特点，结合 ２）城市部件属性调查，主要是外业能直接看到或直接判断的 杭州市空间数据资源现状，对城市部件数据采集的技术方案进行 属性，如规格、材质等。 探索和研究是必要的。 ３）产权单位核查确认，部件的产权单位是很重要的属性，测 １城市部件分类 建设部标准规定，城市部件分为大类和小类。杭州市城市部 绘部门确定后需由部门现场确认核实。 ４）城市部件数字化输入，将测绘成果、属性调查成果及产权 形成ＤＧＮ格式数据成果。 件的大类划分方法完全沿用了建设部标准，小类划分则在建设部 核查成果信息输入计算机中，５）数据质量检查，对ＤＧＮ数据成果质量进行综合检查，包括 标准的基础上，结合杭州实际进行了扩充。城市部件划分为６个 大类：公用设施、道路交通、市容环境、园林绿化、房屋土地和其他。 空间位置检查及属性正确性检查等。 建设部标准将城市部件划分为６０个小类，结合杭州的实际 ３城市部件数据采集技术方案 情况，在建设部标准的基础上对城市部件小类进行了扩长，共划 ３．１数据采集技术流程 分为９７类。 城市部件数据采集技术流程见图１。 ８３０．２０７处右侧ｌ２．６４ ｍ，Ｋ２８＋６００处右侧ｌ０．５ ｍ，Ｋ２８＋９６６．４８ 面位置的复核验收工作中去，程序还可根据ＶＢ对数据库编程的 处左侧４．８８３ ｍ，Ｋ２８＋８３０．３２４处左侧１１．３５９ ｍ的坐标分别为： 方法进行改进，从而提高工作效率，目前该算法仅适用于简单型 （２１ ４８６．９８６，５４ ７６９．６１６），（２１ ２５６．１６６，５４ ７３６．４４５），（２１ ６０１．１４６， 曲线、基本型曲线及凸型曲线，适用于任意形式平曲线的算法有 ５４ ６９１．５３０），（２１ ４８１．９０８，５４ ７４６．１６０）显然与原已知的各点坐标 待于进一步研究。 相差极小（最大差值也仅为１ ｍｍ），故证明反算所得的各点相应中 参考文献：桩里程满足精度要求，即说明文中的计算方法及设计程序可行。 ［１］ 胡佳生，沙月进．交通土建施工测量［Ｍ］．北京：人民交通出 版社．２００２． ４结语 决了直线、圆曲线、缓和曲线上已知任意一点中、左、右侧边桩的 ２］张坤宜，覃 辉，金向农．交通土木工程测量［Ｍ］．武汉：武 文中提出的算法简明实用，据此很容易编成相应的程序；解 ［汉大学出版社，２００３． 矿山测量，２００１（２）：１９—２１． 坐标反算相应中桩里程的问题；程序还可用于对已建成构筑物平 ［３］何凭宗．由任意一点坐标计算相应的中桩坐标的算法［Ｊ］．Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｃ０ｒｒｅｓｐ０ｎｄｉｎｇ ｍｉｄｄｌｅ ｓｔａｋｅ ｍｉｌｅａｇｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｐｏｉｎｔ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ＨＵＡＮＧＸｉｎ－＇ｚａｎ ＳＡＮＧＭｉｎｇ－ｌｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｈｅｉｇｈｔ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌｏｆｔｉａｇ，ａ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔ— ｉｎｇ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍｉｄｄｌｅ ｓｔａｋｅ ｍｉｌｅａｇｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｐｏｉｎｔ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｉｎ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｃｕｒｖｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｉｓ ｐｏｉｎｔ ａｎｄ ｍｉｄ— ｄｉｅ ｌｉｎｅ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ａｐｐｌｉｄ ｔｈｉｅｓ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｐｏｉｎｔｅｄ ｏＵｔ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｃｏｎｃｉｓｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｏ ｉｔｅｒａ— ｔｉｖｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃＡ３ｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ，ｐｒｏｇｒａｍ ｄｅｄｇｎ，ｍｉｌａｇｅ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｅｏｎ ｍｏｄｅｌ 收稿日期：２００８—０２—１７ 作者简介：李碗影（１９７１一），女，工程师，杭州市勘测设计研究院，浙江杭州３１００１２
