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首页PC-E500道路测设系统:野外快速测设与复杂曲线处理
本文主要探讨了2001年发表在东南大学学报(自然科学版)上的《基于PC-E500的道路测设系统》。该研究详细介绍了一种在PC-E500计算机平台上构建的道路测设系统,其核心功能在于野外环境下利用袖珍计算机快速计算复杂线形路线的中桩和边桩坐标。系统设计解决了在实际公路建设过程中,如何提高测设效率,特别是在高速公路和高等级公路的建设中,对于精度和速度的要求。 在系统设计中,作者重点提到了全站仪在公路测设中的广泛应用,以及极坐标法放样中的关键问题,即如何在统一坐标系中确定放样点的位置。PC-E500作为一款便携、低功耗、操作简单的设备,成为理想的测设工具。它不仅能够处理中桩坐标计算,还具备放样边桩的能力,适应各种复杂线型的道路设计,包括像互通式立交的匝道这样特殊的曲线。 坐标计算是系统的核心,对于中桩坐标的准确计算至关重要。由于公路中线线型复杂,例如包含匝道和回头曲线,因此需要设计高效的算法来实现实时且精确的计算。文中提到的系统采用了适合于掌上电脑或微机的数学模型,确保在野外环境中能够满足实际需求。 此外,该系统在实践中表现出良好的性能,设计合理,使用起来既简便又高效,无论是用于测设还是路线检测都能显著提升工作效率。论文还强调了该系统的通用性,无论是在高速公路还是普通道路,包括有特殊构造如桥梁、涵洞等的测设场景,都能得心应手。 总结来说,这篇文章深入剖析了基于PC-E500的道路测设系统的技术细节,展示了如何利用这种技术工具来提高公路建设的测量效率和精度,对于当前公路建设领域具有重要的实践指导意义。
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第31卷第3期
2001年5月
东南大学学报
(自然科学版 )
JOURNAL OF SOUTHEAST UNIVERSITY (Natural Science Edition )
Vol.31 No.3
May 2001
基于 PC E500 的道路测设系统
闻道秋 郑加柱
(东南大学交通学院 , 南京 210096 )
摘要 : 详细地介绍了在 PC E500 计算机上建立的道路测设系统和它的功能 ,讨论了系统设计
中需要解决的问题 ,给出了解决方法 .该系统解决了如何在野外现场利用袖珍计算机快速计算
复杂线形的中桩坐标、边桩坐标 .系统能快速地测设路线加桩 ,确定任意点到路线的距离等 ,同
时该系统亦适用于路线检测 .当采用全站仪测设路线时 ,利用本系统可大大地提高测设效率 .
经实践证明该系统设计合理 ,使用简单方便 ,适用于任意线型的路线 ,包括匝道 ,系统所采用的
数学模型可用于掌上电脑或微机 .
关键词 :
PC E500 ;路线 ;测设 ;坐标 ;曲线要素
中图分类号 : P258 文献标识码 : A 文章编号 :
1001 - 0505(2001 )03-0109-04
收稿 日期 :2001-01-19 . 作者简介 : 闻道秋 ,男 ,1964 年生 , 硕士 , 副教授 .
目前我国公路建设发展很快 ,特别是高速公路的建设 ,对公路的测设要求越来越高 ,既要精度高 ,又要
速度快 .而测量仪器———全站仪(可以测定三维坐标 )在公路建设中特别是高等级公路建设中的使用 ,导致
极坐标法放样被广泛使用 .而极坐标法放样的关键是要提供放样点与测站点统一坐标系中的坐标 .本文的
道路测设系统软件基于全站仪和借助在野外便于携带、对外界环境要求较低、功耗小、操作方便、功能较强
的
PC E500 袖珍机
[1 ]
,具有多种功能 ,既能放样中桩也能放样边桩 ,能适合任意线型的道路测设 .
1 坐标计算的基本原理
公路测设极坐标法放样的关键是计算中桩的坐标 ,因为有了中桩的坐标就可以计算其他放样点的坐
标如边桩坐标 .中桩坐标计算较复杂 ,随着高等级公路的兴起 ,出现大量非常复杂的曲线 ,特别是复式曲线
如互通式立交的匝道 ,另外在公路定测时 ,要现场实地确定测设许多加桩 ,如坎、河、塘、沟、交叉、建筑物
等.
PC E500 是袖珍型计算机 ,故要确定出一种比较合适的算法 ,才能快速实时地计算出中桩坐标 .
公路中线线型是较复杂的
[2 ]
,如匝道、回头曲线、卵型曲线等 ,但通过分析 ,任何线型都是由许多直线
图 1 路线线型示意图
段、圆曲线段、缓和曲线段通过不同的方式组合而成 ,如图 1
所示 .把这条复杂的曲线放在控制点(测站点)坐标系中 ,可
以用一个参数函数表示(里程 L 为参数 ):
X = F
X
( L )
Y = F
Y
( L )
{
式中 ,L 大于等于起点里程 ,小于等于终点里程 .
T = F
T
( L )=
F
Y
Y
F
X
X
式中 ,T 为(X ,Y )点处切线方位角
.
图 2 曲线 ρ与里程 L 的关系图
根据公路的设计要求 ,该函数必定是一个连续、可导的函数 ,
即该线上任何一点都有切线 ,而这个函数是一个分段函数 ,L 在不
同的区间里用不同的计算公式 ,而这不同的区间就是由许多不同
的直线段、圆曲线段、缓和曲线段区间(称为曲线单元 )所组成 .这
个分段函数在分段点上是连续、可导的 .路线上任何一点的曲率 ρ
与里程 L 的关系如图 2 所示
.
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