公路勘察设计中计算制图方法技.docx

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公路勘察设计中计算制图方法技

公協期累毀廿中廿算与9图方法及技耳

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2006-10-29

1•引言：

公路曲察设廿是一顶集药外樹察、潘呈与室it绎、设汁、制图等If^-tt的复杂的塚合If?

ofififH学技术的不除发展，買仕的三的板、it耳尺、木质绘因梔等已好HJ'丿•限上时代步茂，处将神逐诵沟试，而计算泄一先i!

的、音效率的生产工貝，已经逐步广泛应用干各类建设領摂中，由于樹寮设廿行业自身的工作特贞，it尊HI更应孩祓广泛无分堆开发应用，技门公路EU察设卄者尤耳应垓引赴匝視。

閒看现K公路建设的发展，岀现了弁多廿算貝杂、而目it尊工作呈十分巨大的冋題，不用说it尊尺，即使是用手工JlDit算器的方it也il11«□完域蛰个设it廿卸工作，再者即使是我门常用的SiitM,也菅遍需更提髙it第的淮确率及快建性，水里汁卸器廿算能力小、计询鉛果不容易存烯松反見陋用，利用计耳M计绎，创可泌仃全面地if续汁绎，并弗坏反夷地陋用逐彳、计养给果，也能育观地显示与快速全面堆保存，而flM«anjinn^正规的it耳表怡并打mia岀，源免了小型计耳器（包皓一些可输人公贰的廿算器）来冋手工转紛廿禅給果，屍后还福交付廿MmtrnnIHHD,M««11容易产生各忡无豆义的纽漏差錯，既裁讯Q贯力，笊确率Iflftto13此，利用汁第Hli!

仃肓接地、风动地使用中同汁第数尿曲行“全面后台it算”的方氏是必然的发展尙弭。

近年来，计耳数学应用我件图我件突飞岳i!

、层岀不穷，我竹一方面不RMJJl应用其快速地完成見杂冗繁的廿卸，而目可“对it耳数需i!

仃分折、IH纳,并做岀合理的推片或fi渭；另一方而，各种设it制图就件Q为设it者提供了广附的平台，¥（U"JHfl用2迪仃精确的M图，更wJJtflfflfi空同模里模抵实物，泄就伏规建造了一个庠HUDQ是实塚的、精确的"实骑室”，依關它我IIMJJ1言理、准晞而Q快速、简建临对各种设计方案曲仃汁卸、分析、比选，i!

而方案的PJlillJU实际可能产生的效果等等一糸列站论。

以下给合笔者实岳工作中的忠站，从工相科学it尊与工程设计的图两个方面铢谈公路EU泉设it中计耳HI的貝体陋用（当黙不止泄些应用）。

2.工程科学廿算

2.1廿算Jt面髙程M

在公路EU測“及工棺施工中，水平渊虽是一个廉要坏节。

在实际工作中消虽附应良仔细从貝，计算时也来不借半虑马虎，否则前功尽弃•如同能快速范确地计耳水平商椁何喘讯充。

泄里介堀一下笔者工作中利用EXCEL电子表矗来汁臬地面啬程的方法，JIIII/J法我门可以建立一个实用模

板川而可以方便快速面Q谦确地馬到水平濃懾给果。

2.1.1煤方袪的特点

图1所示为笔音建立总的模板界面，A栏为械号（ZH）栏，B.^：

lllg^（HS）^,C栏为中同点（ZJ）栏，D栏片前視（QS）崔，E崔片仪器畐（YQG）栏，F栏为地面gff（DMG）ftfJ只需在A栏用人桶号fg,在B、C、D栏分别矗人两測用的后视戍、中同点、前視点的溥虽値，

在地面标畐崔令人一个已fll自（血BM1为已知木准虑）高棺，系貌即僉自动廿诈蒔个对应糖号之音程，同讯II可口在Sheet2Iff表自动生成只有械号崔与地面音程崔it茸给果的工作表。

a）显示數弱时的界面

b）显示食式时的界面

图1

在除人粧号时，系筑只需除人if续数字（M®5678932）,系貌自动加人的松号格贰；除人朋后视、中冋虑及音程2値只需廉人不带小数点的连按数字,系统自动M人三位小数（系级廿郭给果也以三位小敛it）.ft®»（!

§）«^2.133,只需愉2133,系貌自动处理为2.133,高耐人456123系软自动佻片片456.123（米）;ffSheet2lft表£1动主域的只有桶号与地面高两崔容的文件，可JHR方便地用做貝他相序的数尿文件（M如,HEAD公殆捕血设廿系竦的*.DMG文件）。

2.1.2廿算模皈的建立步鼻:

1.HffEXCELl|!

子表矗陋用程汗，设置页面，可设躱为A4级；

2.IJffl具菜单,在选顶住设呂自朋设冒爪数点位敢为3位小数；

3•选中工作表A栏，打开陷过菜甲，选中“甲元即’，在甲元恪菜甲中选中“数字”栏，自定义甲元佶恪貳片“KO+OOO”；

4.选中B、C、D、E、F栏，打开幡武菜单,在甲元幡中设賈自定义甲元矗式为“0.000”；

5.在E2申元榴用人“=F2+B2+C2”，在F3甲元恪愉入“=E2-C3-D3”，选中E2并MME2至总个E栏，同样，选中F3并貝MF3至F3H卞的F栏甲元恪。

6.nffSheet2I作表,SA1甲元格檢人tt=Sheet|A1”,在B1单元幡號人tt=Sheet1!

F1",»中A1与B1甲元幡，拒朋貝羽小博至整个A、B崔，生战的Sheet2血因二示。

最后，选择文件菜甲，将於个工作询足存为模板協氏，泄样，於个模板已全部便能，J1后使用时只侖“新建”文件，调岀模檢使用朋可。

便用曲只儒廉人后视、中冋点及朋視的数离，糸筑自动按柯已经建立的公式关糸进仃新数關的廿耳，并自动更新计第给果，十分方便快建。

图2Sheet2工作表

2.1.3ft用模板时的注199：

**人数字可不带小数戊（M必须軟够位数）,系锐自动）111人3位小數。

BM点髙程在DMG牡廉人（确保选顶编弭为自动）111人3应小数。

）；

*删除字符应用Del烫或用清除快捷it,不可用戢除单元怡而下或右单元幡替代的血令；

*Sheet2iOJKtt存为带空ISIU的文本文件，他侦用棺序之需。

2.2it及编制土石方数虽表

土石方数呈表的廿绎与编制是IS1II?

中的車要容，由干士方廿绎比较繁朶，本18利用、调配员借方、弃方处须用持一定的平饰关糸，在逐桶廿徐及阅配时则果有一处猪闵，虽后在汇忠时也不能平葡，一职的fiitna计绎讯即十什预硕，岀现帝阀楡査时更是处须从头逢一核对，址计养者恳到MHili而Q易干出歸。

而f'lffli+ntlli!

lil^itn,嗚曲可以授商廿算淮晞性，Q可以十分方便干核对&查，大大节约了人力和工作田ISJo

卞面介堀一下笔者在买际工作中利用it第HI电子表格就件i2li±石方计耳的方法。

2.2.1扣舟檜后挖険面稅的自动分林廿算

和用EXCEL电子表档，建立土石JjitS表的帳扳，首先应孩喘到填方与挖方面枳数體，泄可J1J!

HEAD食齡设计系锐中的横撕面中傅到（由干孩款件的局限，犯路愴有狠，而目土石方it算无法调配，并目只能it耳两类瑕挖林科，Elilt我il«JHII用笔者这里总给的方法），KlsiSlilU路H后填挖面枳的变换（路H数幽也可从利用此电子表矗编养一f公武斤到，然后粘貼于土石方表的挖、填方押路橹面枳的对应列中），公氏如下图瞬示:

图3扣除路馆的自动廿算

甲址陋用公it“Hl路檜后挖方而枳=原始挖方而枳+挖方川路障面枳”与“抓路於后填方面枳=原始塩方面枳-填方规路借面枳”，即知路借后的面枳填方有可能为负fg,0IIL值转様为挖方値的步骤，上图中H列与丨列即是应用了iSIOfili5”语旬Uffii-ilf?

it&K

可总结如下：

挖方面枳=IF（G>O,F£-G）（说明:

若G,>0.则填方値为F,,若G.<0,则填方值为F-G,）

塩方面枳=IF（GkO,OG）（说明:

若G.<0,U境方值为0,若G>O,ffl»方値片G）

泄样便对F、G列甲捷的加H站果曲行了修正，福到罠终川路橹后的“挖方面枳”与"境方面枳”。

2.2.2本桩利用的自劝分桥廿算

本的理任编嗣用序时耐应注京几种填挖土石类型的井配关系，并考虑挖方分类的忠虽与填方利用讯的关系。

可总结材IT•公it011下表：

上表中usuiRffl上其它土石类别併«jna由定嗣“一类片优先利肮在此凰于篇幅,不再资述。

2.2.3瓦运利用调配

在福到填缺及挖余的汁绎站果后，妙可“看手泌仃阅配。

调配讯可无分利用电子表陷中下方状态栏的SUM求和D|能，在选中需要阅配的一部分挖余数离或者选中需熨被调人的塩缺一丽什数稠后，下方

而确定阅就的位置、方向及数虽。

星本公it和方法类U于口上各节两述，在lltu^o

在调配站束后，sjru^f'i用垓我件的绞图助能，绘出连接技，示慰说配方向。

闻福一授的是，«jns表矗打印区外建立公式：

挖方栏+i昔方栏=瑕方崔+弄方崔（可口什意对各栏数弼乘或除某一松实系数，从而便天然方

与压石方借到換养，使），此⑪贰可以在毎一行部建立，八而对合验第，师讯纠正可能的失淚。

224土石方表最后的iHf整

对中同的计尊给果可以利用爲較列的方法，只留下正氏表格需要的仃列，即可生成我IIEi需要的正衣表汛，图4是利用上述方进生成的土石

方廿算样表。

任确从无狠后，即可打卬號岀廉准土石方计第表。

我们通可对对逐械号数尿及调配示恿等容i!

行跑毀，只田下每公里小计栏目，逹样即可眉到每公里土石方数毎表。

土石方it算表Ullfi览

图4

2.3应用丙数培伺进打散据分桥廿算简介

上面介堀了利用汁第Hli!

仃公計设it计耳的部分妙能，当黙这只是恨小的一部分助能，我flJSJlUftl地求餡具他各种同題・M如编M殆面表、育我曲线转角表、等等。

ftfJiESJri开发利用其他软件更复杂的isB.Wttl公殆交通呈的预遇廿养，优路经济评血牯岳的廿算，仮餡也路、够道灯尢血明的it绎等等。

在这些汁卸中，因数是最基本的Ifffitn元素，帘抽僉用到。

两谓函数实用是一些喪定义的公氏，EJ使用一些样为参数的特定数値按将定的10•序或结构避仃it算。

weu.sum因数对甲元恪哎甲元矗区MiSlittl法迄绎，IF函数片也卅因数，它按胆给定的条件返回符合条件的数値。

函数中的参数町以是数字、文本、形如TRUE或FALSE的逻圳値、形eu#NZA的錯族値，给定的参数必须能产生有效的闻，参数也可J1是公it或Mtfi数。

因数的给构以因数名栋开始，后面是左岡抬号、"if号分阳的参数和右囲牯号。

011果因数"优贰的蝕氏出现，QII在函数名林前面it人等号（=）。

SUM因数矗衣为“=SUM（A1,C1O）",t表示ilA|j1列到C|j10列区域的Slgifili求和运算。

世僻因数IF他查的条件要么为貞熨么为假。

如果条件力貞，如果条件力假，嗚函数将近回另一值。

lit函数色含三f参数：

要楡査的条件、当条件为貞曲的迥回值栢糸件为耐的也回闻。

格武为：

=IF（looical_test.value_if_true,value_if_false）

在上述抽路檜廿算15本19利用的计算中,我们胡使用刘了IF函數语旬。

Mai：

表1中的U=IF（Q4

在远运利用调配、每公1爪廿及总廿中邵要用到SUM函数。

在公路好肝分折评价中，我应用一些绩廿什折函数，M®：

FORECAST,它可貝Hl据给定的数襦廿禅或预渭未来値。

此预測値为基于—糸列已知的x慎16导出的y10o在仪数组或数需区协的形K给定xffiflly116,x的炭1?

回IH預羁値。

使用lit函数町仪对未来

交通呈发展省矜员经肝效益悄况逋仃预常。

ft：

FORECAST（x,known」Sknown_x's）

x为需熨iS仃硕河的数關宜。

Known_y's片0变屋数纽毀数襦区熾。

Known.x's貝自变屋数纽毀数襦区熾。

2.4U率分葫廿算简介

貝率什折是績究不确•定困素变化发iwjiitn的大小，ji及在逹忡《j能ti下对评价借标的翻晌程度及莊借收益的m率°这样的计第貝有一定的数据更杂11与fiHltl,利用it耳M廿绎是虽好的方法。

ftiinjju立嵐率分折復型，虽化各困素对给肝评价借标的站附程度。

其附贰血下：

设甌M变绘函散为归如,……,Xn）;炳机变fgX,（i=1,2,……„n）相互檢立;EJ的分布是已知的,分别为p（x,）,p（x?

）,•••』（*）;求Rfi01变虽因數y的分札

衽it算机上用噸机揃样的算法,八什布P（x）中舗借X'（,,由甬“数x'Iif算福到的函敛y的»a«y1=Xx,„x*2,…….,x'・）。

重蔑上述步骤,又可从第二次摘样给果X''审傅y的另一酿机数y2=Xx''„x*'2,……・,x'1n）oji样重更N次,就可以傅男fifiUl变虽y的一个容耐N的子样（％,%…，yN）«用子样分布S“（y）i!

Hly的分布P（y）。

再采用同余法产牛（0,1）沟勺分布MUI数，耳递推公K为：

x*（ax’+b）modM,和到的■机Hx1,X2,…是S［0,M］上均勺分布的fifiEl数，令u,=x,/M,u2=VM,…，嗚u”比…是在［0,1］上沟匀分布的数。

恳后采用航率枳分法变换产生虚续型或离取型RHI变虽，将各风號EI素陨率分布甌M变星带人评价磴标汁鄴公氏，傅到一评价子样，钢貝N次，傅弭容号为N的评仰借林子样分布，对子样什布布假设及分布冷峑，并对接受楡验的分布因数参数估计，由片论分布曲找求岀风號度。

3出算机曹助投廿

公路设it是一顶集合图附绞iM及设廿思路相讯楸的il椁，廿卸HI设廿系貌的应用正与M图设汁的特点相两合：

可仪自血地M图并对图形皿叶杨动、合或等编榔,甚至可站I人参数fflfj#数变换设廿。

在汁算HI埔朋设廿工作中，计卸《1可口曲存大邑的缶息Jim.tJffll交换，也就是在设计人员朋步构思、判断、决命的基胡上，由itnHlft数皓库审设廿资料i!

行楡累，HJ尿设计要求进存汁算、什桥及优化，将初步i殳it站果B示在图弘显示器上，"人HI交互方武反复J1HJ1修枚，福到最优方案后在什mm上救出设廿结果。

其工作过相可"图5表示。

图5廿郭机務助设廿工作11程

3.1ftfflAUTOCA2000afjIg«图与毀廿

AUTOCAD是AUTODESK公司开发的实用的设计制图離件，fl]f«|用它可口比较自血地迪行公路方而的一些设计。

AUTOCAD2000M有良好的设卄坏境使我们能专O2H了设计,而不用il分注恵建盘、凰廉等oAutoCAD2000同时提供了许多工具用来处理以前的大部什设it数据，八而M少历冋松車新设计除花贯的WlnJot«JH在甲fAutoCAD任务中他理多彳、图的，并在图形2同貝嗣、密动、绘嗣对象、附加关取数眉。

便fflAutoCAD设廿中心我们可以确定容（用血块、图层和俞呂对象）位置并将其《!

救到图的中。

使filQDIM命令可J1用一爼简单的几何图形自动创建大呈廉注。

使用-firft“楚仲”对象捕提可“更精确地绞M因形。

«JJIi!

It自动追歸，tnifi坐岳怖度或相对于对象捕捉虑的角厦，并便用检坐岳和对紫捕援追踪皿建对象。

II可口局卅H〕开和同丽J1D我，即只打开松编僻需要的部分图弘或外部多腿。

：

便用3DORBIT命令«jn/）便地处理三壇对象視图，买现买时三歩臨I专，利用这一助能可戻对优路遇視图迪仃编田和査看。

AUTOCAD2000ij貝有芳个常动工作平面的助能，各杷口和視图可J1有不同的用户坐林系（UCS）和标高设周，逹便处坪三维因形更容易。

利用垓助能可買实现浪需公路溥设数箱生战包含路面、中央分刖蒂、所护崔、路面廉线、瑕挖迪坡、目土墙等模里的公路杲14

3.2HEAD^ffiIg«助毀廿系统

3.2.1B述

HEAD公路工程舖朋设廿系烦（HighwayEngineeringAidedDesignSystem）依托交jj||第一公路0|泉的实廉工作经聆与技术实力，诚用于公路

路线设廿、平交和立交设廿、桥涵殳计等各f相关设廿领域，也适用干工可、初形设汁、技术设计、胞工图设计"及外等各f清设阶

段。

它功能特点有：

1.具有动态导前自动捕提等助能。

2.可什恿1T充的参散化图库松国定图库。

3.可与AutoCAD言接转換。

4.可用Cj吾盲方便地进叶二次开发。

5.盲吊坐标系与認呈坐标糸可£1由转换。

6.殳计符合设计习恨和刖筋标淮方法。

7.怖晞的回就线定义助能。

8.实用的胳线査询助能。

9.丰富的各忡平面找型设廿。

10.龍供禺种交互式竝坡与翌曲找设计方法。

11.由选择或定义齡基新面型衣。

12.开笊的图库类里。

3.2.2”的一些特殊用堆

3.2.2.1自建的业“團量扬堆”:

利用聚茨的查沏助能，可“对因中的容曲仃査询，这无异于在廿第机这样一彳、虑加世界中建立起符合实岳的“溥虽场地”,ftaifiia级全姑

在向令行令人ELEN,mi«JIBJ5图素进而实际长度，逹相当干买用的长度渭呈，我10类IU地可以iH了点点2同、贞线2冋、炭线2冋的

胎肉溥虽；如果廉入LANG则可得到杲一肓炭的方应饰，输入LLANGMI可買需呈杲两直炭的夹角；利用DIMZB令可“避行杲特姝点位的坐林葩

§；ftiijifflrnii用尿ti的查询而福到创（版）长度、半径等数需口及回條线长度、回礎爼参数等数带；等等。

我io首先可“利用实地的一些甫呈站果建立fiitnm中的模孤坏境，恋后，利用上面的血令或eitftiiff,到更马容的数离。

别：

图6是一个平交设廿，我fl]«JJIf!

|用HEAD公齡IlHIJj殳廿系茨i!

仃设it并廿卸，这其中就要用到弁多甘殊用途。

图6

找10首先可“利用全苗仅測傅的实地坐廉在it徐HI上按血坐标殷岀交叉器线的也宙，如上图中的3个捋M虑：

两路线中线上各一虑和相交虑,只熨输人逹三个挣圖虑坐廉，即M用到路技交殳走陶关系，黙后按照路线的宽度生皈器线述线，RI&I5两相交的路技i0找作与两迪线部相幼的囿碱，在与两线相切的前觀下，系筑会提示需娶多大半伶的岡他，逹讯我IIWJJ1依體平交技术规"及实地信况，设出平交半径，我fJHjrUBiifc变化半性大1b,泄样聚软就把两有的变化衬显示在图形上，我n可以直观堆递仃比较，福到虽后站果后我in可以方便地u抻不需盟的贏线，。

这样作出的图是与实麻相符的淮晞图形，我门可以继续利用査询助能疗便地胃到两设冏瓶与辿线相交点a、b、c、d等将征虑的坐标，还可“溥虽各版长度（创UII图中的瓶长j、m）、版与血炭国板的区协的面R（fO@中网翻填充丽什的而枳a）等数离，依襦这些数襦我们可1门月到除设平交的工棺数凰，另外，血舉在垓平交纯设有一涵洞，涌洞两个端口设在两相对的版线上并与路线1相平叶，而目涵詞通过殆线2的杲一将定中Iff,依襦这些条件我门可以方便地在图中ftaiiliifl,如图中的Hl找除示，我M盘续可“渭虽岀満定上述几何条件的涌洞的长厦、以及涌田与路技2的斜交的等散體。

JUi2些数据规果利用几何关系进仃公K廿绎，将是麻预而Q不淮晞的，M便用lit处介爼的特姝妙能将浪确而Q快捷°

3.2.2.2变參按廿

变参设廿是将一些阳為用到的设卄图形进仃参数化处理，61115i5it中只需进仃变化參裁，也构现的参数化图形即可按柯It人的参数IS似图附变换，生成新图。

变参设廿乂少了匝貝劳动，大大12S7isit的連厦。

片如，因6所示的平面交叉设廿，ft11«JH先作岀图於復扳，然后对需似变参的图素进仃廉注并设胃代号，规阳路线交用a、廉胎戌1、2、3的坐标N,E（T、2、3）、路线1与路技2的賈厦&、BJ1及讯长j、m或者版炭所在0!

的半径R,（T、2）,标注芫之后应存盘，在以后同类塑的设廿中,AU]只需执仃变参设it金令并调岀已经存妤的模板,即可出观參散对质框，依次输人a、M、E.（T、2、3）、B、B2、j、m、RI=h2）ii13个參数的新皴値后,均可自动生廈符合条件的施确图弘。

变参设廿给用户授供了广伺的二次开发空同，立址各种常用变参模板，沟成图弘数體库，0U1后设it使用。

类111的变参设卄还有恨多，在lit不再一一锻述。

4•结培

科学技术是弟一牛产办，应用先i!

的科学技术，是我们促曲生产效率、工作质虽大幅度提高的有力武器，我||］应垓大力开发应用it耳的各种潛能，使2更好地为我们工作服务。

本文两介爼的仗但是笔者实麻工作中较恋用到的几个方面，围相当有眼，矗供同存参寿，希里对您有两启发，也希里能擁隗験引玉，共同提高。