野外路线一次测设程序系统

　　摘要：采用VB语言编制计算机辅助设计系统，实现导线测设、路线测设、路线平面曲线优化组合设计、路线放线等野外路线测设各阶段一次完成。系统方便易用，测设标准和测设精度可满足公路规范要求。

　　本文源自测绘与空间地理信息,2020(10):223-226.《测绘与空间地理信息》(月刊)创刊于1978年，由黑龙江省测绘学会主办。反映测绘学科及地理空间信息科学前沿理论和技术并指导地理信息工作者从事科研、开发、生产的技术性、知识性刊物，主要刊载测绘高新技术、地球空间信息和地理信息系统的前沿理论与技术;地理信息系统工程建设的技术总结与经验交流;测绘行业管理与改革的先进经验;测绘生产技术交流、科研成果推广及教学经验介绍等;测绘学和地理信息学中的理论探讨;国内外地理信息学术动态及测绘科技报道与介绍;测绘科普知识;测绘仪器新发展等。荣获连续多年获中国测绘协会期刊奖。

　　目前，普通公路野外路线勘测设计仍以传统的“定交点法”为主，即现场实地定线，直接选定路线交点并以此为导线，一次完成导线测量、中线测量、路线敷设等测设阶段。大型计算机辅助设计软件虽然功能较全，但数据采集量大、数据分析处理过程复杂，需要配套的设备及专业计算机人员完成，因此不适应这种测量与设计同时并举的测设方式。根据野外勘测设计实际需要，结合自己长期在勘测设计一线工作的经验，笔者编制了“野外路线一次测设程序系统”，在许多普通公路勘测设计中使用，大大提高了野外作业的生产效率，取得了良好的效果。

　　“野外路线一次测设程序系统”采用VisualBasic语言编制，集导线测量平差、路线交点测设、路线平面设计、路线放线测设等路线勘测设计步骤于一体，野外现场一次完成路线测设全过程，程序界面可视，可人机交互调整计算参数，以达到最佳的设计效果。

　　1、程序设计

　　系统按路线测设阶段划分为导线测设、圆曲线测设、缓和曲线测设、坐标放线4个应用程序模块，各应用程序模块可以独立使用，也可以调用前一模块完成的结果文件作为本模块的执行数据。每个应用模块由多个窗体模块、标准模块组成。窗体模块为可视化的直观界面对象，通过TextBox(文本框)、Commandbutton(命令按钮)、ComboBox(组合框)等内部控件和RichTextBox、Toolbar、CommandDialog等控件的使用和操作完成数据输入、文件调用、参数的选择和调试、设计计算操作执行、设计成果的显示、编辑、存储等指令的下达。标准模块包含程序执行代码，是系统运行的核心。将变量的定义与调取、通用数学函数、通用过程以及自定义函数、自定义过程等纳入标准模块，增加程序运行的稳定性和调试的便利性。建立数学模型和流程图可使模块运行方便可靠、快速流畅，如缓和曲线测设模块，缓和曲线参数方程:

　　

 

　　式中:R为曲线半径;l、ls为缓和曲线长和缓和曲线全长;x、y为缓和曲线直角坐标缓和曲线主要元素计算式:

　　

 

　　式中:α、R、ls为该JD的转角、曲线半径及缓和曲线长;TH、LH、EH、DH分别为设有缓和曲线的圆曲线切线长、曲线长、外距和切曲差;p和q为缓和曲线内移值与切线增值，按下式计算:

　　

 

　　缓和曲线测设模块程序设计流程如图1所示。

　　图1缓和曲线测设模块程序设计流程图

　　2、程序系统功能及使用方法

　　2.1导线测设系统

　　导线测设模块功能包括导线坐标推算、平差计算、坐标改正、导线点坐标计算。导线测设分级标准和测设精度按《公路勘测规范》(JTJC10—2007)执行。

　　首先选定公路等级，根据选定的公路等级系统自动给出相对应的导线测量等级及闭合差精度要求。数据的输入可直接导入计算机数据文件，也可边观测边录入数据。导线测量数据格式为:点号为文本格式，其余为数字格式，观测角度为整数，分秒为小数。数据前两行为导线联测数据，以下各行为各导线点(或交点、转点)观测数据。导入或输入的数据在文本框内显示，如发现数据有误可以点击数据修改按钮进行修改，修改后点击数据存盘，系统自动按原路径存储。新录入数据系统自动生成导线数据文件。

　　数据文件确定以后进行导线计算，导线计算结果自动进行合规性检核，观测精度满足规范要求时进行平差计算，平差计算结果直接在文本框内显示并形成导线点坐标文件自动存盘供路线曲线计算和路线坐标放线调用。

　　2.2曲线测设系统

　　曲线测设系统以《公路路线设计规范》(JTGD20—2017)(以下简称《规范》)为依据，设计参数参考值范围均按《规范》要求设置。

　　曲线测设系统包括圆曲线测设和缓和曲线测设，操作步骤基本相同。首先输入交点号、交点桩号、转角偏角值并选择偏角方向，然后根据道路等级选择设计速度以及路拱横坡，系统自动给出《规范》规定的圆曲线最小半径的一般值、极限值和不设超高圆曲线最小半径、缓和曲线及平曲线最小长度值。根据《规范》平面线形设计的一般规定，系统还分别给出了满足不同线型参数条件下的曲线半径取值范围供线形组合设计参考使用。确定圆曲线半径R后文本框内直接显示各项曲线元素值及曲线主点桩号计算结果。

　　当现场测设受条件限制或旧路改建需要利用旧路时，可以选择由切线长T、曲线长L或外距E其中一项为控制参数试算曲线半径R参考值，满足条件后再确定R值。缓和曲线可通过调整缓和曲线长度以及其他曲线元素数值达到线形协调。

　　曲线计算完毕后即可现场直接进行曲线详细测设，测设方法可以选择支距法或偏角法，测设方向可根据测站位置选择正打或反打，文本框内显示计算结果并存储为放线文件。

　　2.3坐标放线系统

　　坐标放线功能适用于路线详细测量，可用于一次定测中的路线逐桩测量，也可用于两阶段测设中的放线测量。

　　在路线交点及曲线测设完成之后即可进入坐标放线步骤。首先导入导线文件，交点文件进行逐桩坐标计算，然后选择测站点号、后视点号以及放线段起终点桩号，确认以后系统计算该测站的逐桩距离及拨角并生成放线文件。当采用分组作业时，可随机选取测站点、后视点，按测站点号、坐标;后视点号、坐标;放线段落起终点桩号顺序直接录入数据，点击计算按钮，系统在文本框显示坐标放线计算结果并生成各段放线文件供各分组同时放线使用。

　　3、结束语

　　“野外路线一次测设程序系统”将导线测量、路线测设、路线放线等测设过程整合为一个系统，既可整体运用，也可以按不同功能单独使用。系统编制严谨，设计计算精确，操作简单易用，是野外路线测设工作者使用方便的计算机辅助设计工具。

　　参考文献：

　　[1]中交等一公路勘察设计研究院.公路勘测规范:JTGC10—2007[S].北京:人民交通出版社,2007.

　　[2]中华人民共和国交通运输部.公路路线设计规范:JTGD20—2017[S].北京:人民交通出版社,2018.

　　[3]李天真.VisualBasic程序设计[M].北京:科学出版社,2003.