野外路線一次測設程序系統

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

　　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、生產的技術性、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的前沿理論與技術;地理信息系統工程建設的技術總結與經驗交流;測繪行業管理與改革的先進經驗;測繪生產技術交流、科研成果推廣及教學經驗介紹等;測繪學和地理信息學中的理論探討;國內外地理信息學術動態及測繪科技報道與介紹;測繪科普知識;測繪儀器新發展等。榮獲連續多年獲中國測繪協會期刊獎。

　　目前，普通公路野外路線勘測設計仍以傳統的“定交點法”為主，即現場實地定線，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，但數據采集量大、數據分析處理過程復雜，需要配套的設備及專業計算機人員完成，因此不適應這種測量與設計同時并舉的測設方式。根據野外勘測設計實際需要，結合自己長期在勘測設計一線工作的經驗，筆者編制了“野外路線一次測設程序系統”，在許多普通公路勘測設計中使用，大大提高了野外作業的生產效率，取得了良好的效果。

　　“野外路線一次測設程序系統”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，野外現場一次完成路線測設全過程，程序界面可視，可人機交互調整計算參數，以達到最佳的設計效果。

　　1、程序設計

　　系統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，也可以調用前一模塊完成的結果文件作為本模塊的執行數據。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)等內部控件和RichTextBox、Toolbar、CommandDialog等控件的使用和操作完成數據輸入、文件調用、參數的選擇和調試、設計計算操作執行、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行代碼，是系統運行的核心。將變量的定義與調取、通用數學函數、通用過程以及自定義函數、自定義過程等納入標準模塊，增加程序運行的穩定性和調試的便利性。建立數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、程序系統功能及使用方法

　　2.1導線測設系統

　　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《公路勘測規范》(JTJC10—2007)執行。

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

　　數據文件確定以后進行導線計算，導線計算結果自動進行合規性檢核，觀測精度滿足規范要求時進行平差計算，平差計算結果直接在文本框內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用。

　　2.2曲線測設系統

　　曲線測設系統以《公路路線設計規范》(JTGD20—2017)(以下簡稱《規范》)為依據，設計參數參考值范圍均按《規范》要求設置。

　　曲線測設系統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、轉角偏角值并選擇偏角方向，然后根據道路等級選擇設計速度以及路拱橫坡，系統自動給出《規范》規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《規范》平面線形設計的一般規定，系統還分別給出了滿足不同線型參數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后文本框內直接顯示各項曲線元素值及曲線主點樁號計算結果。

　　當現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。緩和曲線可通過調整緩和曲線長度以及其他曲線元素數值達到線形協調。

　　曲線計算完畢后即可現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，測設方向可根據測站位置選擇正打或反打，文本框內顯示計算結果并存儲為放線文件。

　　2.3坐標放線系統

　　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據，點擊計算按鈕，系統在文本框顯示坐標放線計算結果并生成各段放線文件供各分組同時放線使用。

　　3、結束語

　　“野外路線一次測設程序系統”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，既可整體運用，也可以按不同功能單獨使用。系統編制嚴謹，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.