高速公路坐标计算--偏角法

铁路公路曲线防样坐标计算方法一、随着我国公路铁路的大力建设，对坐标放样的要求精度越来越高，以及通过一种快速的捷径来达到一次性对整个路基、桥梁的中线编辑公式，准确较快的计算出中心坐标，使得坐标放样在我们的施工中带来更大的方便。

1、首先熟悉测量知识圆曲线基本公式及概念。

偏角法测设圆曲线1-1知道了圆曲线的测设里程，即测设的曲线长Li ，即可进行计算，其计算公式如下：πα0180∙=R L i i2iiαδ=i i R c δsin 2= （1-1）式中，i δ，i c 为曲线测设曲线点i 的偏角与弦长。

切线支距法测设圆曲线ZYi i R x αsin ∙= )c o s 1(i i R y α-∙= π180∙=R L a i i（1-2）1-2式中i L 为曲线上点i 至ZY （或YZ ）的曲线长。

2、缓和曲线的基本公式及概念。

缓和曲线是直线与圆曲线之间的一种过渡曲线，它与直线分界处半径为∞，与圆曲线相接处半径与圆曲线半径R 相等，缓和曲线上任一点的曲率半径ρ与该点到曲线起点的长度成反比。

如下图中，存在公式： ρ∝l1 或Cl =ρ （2-1）公式中C 是一个常数，称缓和曲线半径变更率。

当0l l =时，R =ρ 所以C l R =∙0，C l =ρ，是缓和曲线的必要条件，实用中能满足这一条件的曲线可称为缓和曲线，如辐射螺旋线、三次抛物线等，我国缓和曲线均采用辐射螺旋线。

1-33、缓和曲线方程式：按照C l =ρ为必要条件导出的缓和曲线方程为：∙∙∙∙++-=∙∙∙∙∙++-=5113734925422403366345640Cl C l C l y Cl C l l x （3-1） 根据测设精度的要求，实际应用中可将高次项舍去，并顾及到C Rl =0，则上式变为32025640Rl l y l R l l x =-=（3-2）式中，x ，y 为缓和曲线上任一点的直角坐标，坐标原点为直缓点（ZH ）或缓直（HZ ），通过该点的缓和曲线切线为x 轴。

偏角法放样计算公式偏角法(FAS)是在工程学中常用的计算坡面放样的方法。

它使用三角函数和几何原理来确定坡面上各个点的放样位置。

以下是使用偏角法进行坡面放样的详细步骤和计算公式。

1.建立坐标系首先，在坡面上选择一个起始点作为原点，并建立一个平面直角坐标系。

通常，将水平方向定义为x轴，垂直方向定义为y轴。

2.确定坡面特征参数根据实际情况，测量和记录坡面的斜率和高差等特征参数。

这些参数是计算放样位置所必需的。

3.确定基准线选择一个合适的基准线，通常是坡面上的水平线或其他已知水平线。

这条线将作为计算放样位置时的参考线。

4.确定放样点的坐标根据所测得的坡面特征参数和基准线的位置，计算放样点的坐标。

(A)水平距离(x)的计算公式：x = d * cosα其中，x表示水平距离，d表示斜面长度，α表示坡面的斜率角度(单位为度)。

(B)垂直距离(y)的计算公式：y = d * sinα其中，y表示垂直距离，d表示斜面长度，α表示坡面的斜率角度(单位为度)。

(C)放样点的坐标计算公式：P=(X+x,Y+y)其中，P表示放样点的坐标，X和Y表示基准线上其中一点的坐标。

5.重复步骤4根据需要，可以选择更多的放样点进行计算。

重复步骤4中的计算公式，将基准线上的其他点作为起始点，计算相应的放样点坐标。

需要注意的是，在实际计算中，需要确保角度单位的一致性。

如果斜率角度使用的是弧度制，那么公式中的sin和cos函数的参数也需要用弧度表示。

总结：偏角法是一种常用的坡面放样计算方法，它使用三角函数和几何原理来确定坡面上各个点的放样位置。

通过计算水平距离和垂直距离，可以确定放样点的坐标。

这种方法简单有效，并且广泛应用于工程测量和设计中。

缓和曲线的切线支距法和偏角法的计算公式和测设方法理解线路勘测设计阶段的主要测量工作（初测控制测量、带状地形图测绘、中线测设和纵横断面测量）；掌握路线交点、转点、转角、里程桩的概念和测设方法；掌握圆曲线的要素计算和主点测设方法；掌握圆曲线的切线支距法和偏角法的计算公式和测设方法；了解虚交的概念和处理方法；掌握缓和曲线的要素计算和主点测设方法；理解缓和曲线的切线支距法和偏角法的计算公式和测设方法；掌握路线纵断面的基平、中平测量和横断面测量方；了解全站仪中线测设和断面测量方法。

重点：圆曲线、缓和曲线的要素计算和主点测设方法；切线支距法和偏角法的计算公式和测设方法；路线纵断面的基平、中平测量和横断面测量方法难点：缓和曲线的要素计算和主点测设方法；缓和曲线的切线支距法和偏角法的计算公式和测设方法。

§ 9.1 交点转点转角及里程桩的测设一、道路工程测量概述分为：路线勘测设计测量(route reconnaissance and design survey) 和道路施工测量(road construction survey) 。

（一）勘测设计测量(route reconnaissance and design survey)分为：初测(preliminary survey) 和定测(location survey)1、初测内容：控制测量(control survey) 、测带状地形图(topographical map of a zone) 和纵断面图(profile) 、收集沿线地质水文资料、作纸上定线或现场定线，编制比较方案，为初步设计提供依据。

2、定测内容：在选定设计方案的路线上进行路线中线测量(center line survey) 、测纵断面图(profile) 、横断面图(cross-section profile) 及桥涵、路线交叉、沿线设施、环境保护等测量和资料调查，为施工图设计提供资料。

高等级公路中桩边桩坐标计算方法一、平面坐标系间的坐标转换公式如图 9 .设有平面坐标系 xoy 和 x'o'y' （左手系—— x 、 x' 轴正向顺时针旋转90°为 y 、 y' 轴正向）； x 轴与 x' 轴间的夹角为θ（ x 轴正向顺时针旋转至 x' 轴正向.θ范围：0° —360°）。

设 o' 点在 xoy 坐标系中的坐标为（ xo',yo' ）.则任一点 P 在 xoy 坐标系中的坐标（ x,y ）与其在 x'o'y' 坐标系中的坐标（ x',y' ）的关系式为：二、公路中桩边桩统一坐标的计算（一）引言传统的公路中桩测设.常以设计的交点（ JD ）为线路控制.用转点延长法放样直线段.用切线支距法或偏角法放样曲线段；边桩测设则是根据横断面图上左、右边桩距中桩的距离（、）.在实地沿横断面方向进行丈量。

随着高等级公路特别是高速公路建设的兴起.公路施工精度要求的提高以及全站仪、 GPS 等先进仪器的出现.这种传统方法由于存在放样精度低、自动化程度低、现场测设不灵活（出现虚交.处理麻烦）等缺点.已越来越不能满足现代公路建设的需要.遵照《测绘法》的有关规定.大中型建设工程项目的坐标系统应与国家坐标系统一致或与国家坐标系统相联系.故公路工程一般用光电导线或 GPS 测量方法建立线路统一坐标系.根据控制点坐标和中边桩坐标.用“极坐标法”测设出各中边桩。

如何根据设计的线路交点（ JD ）的坐标和曲线元素.计算出各中边桩在统一坐标系中的坐标.是本文要探讨的问题。

（二）中桩坐标计算任何复杂的公路平面线形都是由直线、缓和曲线、圆曲线几个基本线形单元组成的。

一般情况下在线路拐弯时多采用“完整对称曲线”.所谓“完整”指第一缓和曲线和第二缓和曲线的起点（ ZH 或 HZ ）处的半径为∞ ；所谓“对称”指第一缓和曲线长和第二缓和曲线长相等。

ZY 里程=JD 里程-T ； YZ 里程=ZY 里程+L ；公路工程常用公式一、三角函数公式：1）、在直角三角形 ABC 中，如果/ C=90°,Z A ,Z B ,Z C 所对的边分别为a , b , c ,那么®锐角之间的关系为/ A+Z B=90°O 边角之间的关系为（4）其他有关公式公路测量常用公式:|'1 LU◎S = R0EC —— 1] 外距： 2（1 ）主点里程的计算①三边之间的关系为肚'+沪三F（勾股定理）sin A =—csmB =— ccosB =—Ctail A =-□tanB =— a c ot A = 一a acotB =—h= —ab 面积公式：2-Ckc 2 （hc 为c 边上的高）2）、正弦公式，即为正弦定理在一个三角形中，各边和它所对角的 等。

正弦的比相（2R 在同一个三角形中是恒量，是此三角形外接圆的半径的两倍）这一定理对于任意三角形ABC,都有貝卩 a/sinA=b/sinB=c/sinC=2R(1)a/sinA=b/sinB=c/sinC=2RR 为三角形外接圆半径正弦定理的变形公式⑴ a=2RsinA, b=2RsinB, c=2RsinC;3）任意三角形余弦公式： a 2=b 2+c 2-2bc （cosA ） 二、弧长公式：n n r/180;扇形面积公式：n n r 2/360(2) sinA : sinB ; sinC = a : b : c;2 2 2;cosA=(b +c -a )/2bc一、圆曲线：曲线要素的计算 若已知：转角a 及半径R ，则:切线长: ；曲线长:QZ里程=YZ里程-L/2 ；JD里程=QZ里程+D/2 （用于校核）（1）切线角公式P上丄比Q——缓和曲线长所对应的中心角。

（2 ）缓和曲线角公式（3）缓和曲线的参数方程（4）圆曲线终点的坐标k ISO"枣血――缓和曲线全长J所对应的中心角亦称缓和曲线角。

缓和曲线逐桩坐标计算（转载）摘要：利用一缓和曲线算例，通过数学分析，推导出缓和曲线逐桩坐标计算公式，此公式可作为道路测设中的范例来运用，有很强的指导意义。

关键词：缓和曲线、公式、逐桩坐标一、引言道路建设中，由于受地形或地质影响，经常需要改变线路方向，为满足行车要求，往往要用曲线把两条直线连接起来。

曲线的构成形式无外乎圆曲线和缓和曲线，本文以河北省沿海高速某曲线段为例推导出缓和曲线的逐桩坐标计算公式，以方便图纸的审核，满足施工放样的需求。

本公式具有良好的操作性，方便施工、提高精度，可作为道路测设中的范例运用。

二、公式推导1 、实例数据河北省沿海高速公路一缓和曲线（如图）：AB 段为缓和曲线段，A 为ZH 点，B 为HY 点，R B=800m ；A 点里程为NK0+080 ，切线方位角为θA=100 ° 00 ′ 24.1 ″，坐标为X A=4355189.493,Y A=476976.267 ；B 点里程为NK0+158.125 ，切线方位角为θB=102 ° 48 ′ 15.6 ″，坐标为X B=4355174.669 ，Y B=477052.964 ，推求此曲线段内任意点坐标。

2 、公式推导及实例计算方法一：弦线偏角法1 ）公式推导由坐标增量的计算方法我们不难理解，求一点坐标可以根据其所在直线的方位角以及直线上另一点的坐标和距待求点的距离。

所以我们可以利用ZH 点，只要知道待求点距ZH 点的距离（弦长S ）和此弦与ZH 点切线方位角的夹角（转角a ），即可求出该点坐标。

根据回旋线方程C=RL ，用B 点数据推导出回旋线参数：C=RL S=800*78.125=62500 （L S为B 点至ZH 点的距离）设待求点距ZH 点距离为L因回旋线上任意点的偏角β0=L2/2RL S, 且转角a=β0/3 ，可得该点转角a 。

（曲线左转时a 代负值）。

根据缓和曲线上的弧弦关系S=L-L5/90R2L S2，可以求出待求点至ZH 点的弦长。

露塑：垫凰坐标加偏角法在公路施工放样中的应用秦晓刚王研(西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安710021)脯要】由于部分国产金站仪的测距性能不稳定，受气象影响较大，如呆全部采用坐标法放样，则—部允最位的精度满足不了施工要求和技术规范的要求。

对偏角法和坐标法放样进行了分析，提出了采用坐标加偏角法进行嗷样的新方法，有效解决了由于仪器本身的原野造成施工放样精度达不到要求的问髋，鹾舞萄初坐标法；偏角法；坐标加偏角法；施工放棒1引言公路工程施工时需要进行施工放样，放样方法多种多样，传统的放样方法中最常用的是偏角法：随着全站仪的不断普及，坐标法放样显示出了强大的优越性。

大多数测量技术人员在施工放样采用的都是单一的放样方法，例如：设计图纸中给出了逐桩坐标表，测量技术员就只采用坐标法进行施工放样而对传统的偏角法放样则不予考虑。

你是否考虑过把这两种方法结合起来使用呢?如果把两种方法结合起来，充分利用两种方法的优点，不但能提高工作效率，而且在操作、实施i提中能得到不少瞬Ⅱ2两种方法比较21偏角法21．1概念偏角法是根据曲线点的切线偏角及其间距作方向定长交会，获得放样点位的。

《2．12优点1)原理浅显易懂，易于掌握；2)计算式简单，计算方便：3)施工放样时设站点就在路线上，不用作不必要的来回跑动。

213缺点1)所放点位的误差具有积累性，距离设站点越远精度越低；2)所用的控制点是路线主点，在施工中不易保存；3)施工放样受施工干扰较大：4)对于小半径曲线，有时通视会受到限制；5)边桩放样不易进行现场实施。

2．2坐标法22．1概念坐标法就是先建立一个贯穿全线统一的坐标系，这个坐标系一般采用国家坐标系统。

根据路线地理位置和几何关系计算出路线中线上各桩点的统一坐标，然后根据逐桩坐标实地放样。

2221尤点1)控制点—般在路线之外，易于保存：2)设站一般在控制点上，放样时受施工干扰较小；3)所放点位的误差无积累，而且各点位之间同精度的；4)使用灵活方便：5)无论放样中桩、边桩还是边坡线，现场都很容易实现。

高速公路坐标高程计算程序本软件简要说明：一、平曲线计算（主程序）1、J为起算点里程，C、D为起算点的X、Y坐标，F为起算点的切线方位角，R为圆曲线半径（左偏取负，右偏取正），A、B为第一、第二缓和曲线回旋参数，O为圆曲线长度，Ki为该分段的终点里程；2、对于直线段或圆曲线段，起算点可取直线或圆曲线上的任意一点；3、对于带第一、第二缓和曲线的平曲线段，起算点应取HY点；4、K为所求点的里程，T、P为第一偏距、偏角，S、Z为第二偏距、偏角，偏角取从该点的切线顺时针旋转的夹角；5、分段法则：直线单独分段；单一的圆曲线单独分段；缓和曲线1+圆曲线+缓和曲线2为一个整体单独分段，若不存在第一或第二缓和曲线（即不完全缓和曲线）仍然可以计算，A或B可取任意不为零的值；若不存在圆曲线，则O取零；6、无论任何时候A、B不能取零，否则可能导致被零除的错误；7、F、Q切线方位角输入输出均为度.分秒的格式，例如153°24′05.24″=153.240524。

Q改变时，可按照新方位角为基准，结合第一第二偏距、偏角重新计算所求点；8、输入平曲线参数后，默认为计算全线坐标，可修改来计算某段曲线，默认间距也可修改；9、可参考CAD图《平曲线计算图例》；10、生成的中桩CAD脚本设置成在世界坐标系下生成，注意的是世界坐标系与大地测量坐标系的区别是XY坐标是互换的，否则画出的图形与实际相反。

先打开CAD，设置好图层名称、颜色，并设置为当前层，然后单击CAD的工具==>运行脚本==>选中生成的脚本文件即可。

11、输出的坐标结果可以导入到EXCEL中，操作办法为：打开EXCEL，然后把坐标数据复制到单元格里，然后单击数据==>分列==>选中分隔符号==>下一步==>选中TAB键和逗号==>下一步==>完成即可。

下一次可直接在此表中粘贴，数据自动分列。

二、缓和曲线计算（辅助程序）1、本程序为辅助程序，用来从ZH点或HZ点计算整条完全的缓和曲线，若不知道HY点X、Y、Q参数，可用此程序计算出来，然后输入平曲线参数；2、参数设置参考平曲线计算；3、导出到EXCEL的办法同平曲线计算；三、直线计算（辅助程序）1、本程序为辅助程序，若已知P1（X1，Y1），P1-->P2的距离I及方位角J（度.分秒格式），可计算坐标P2（X2，Y2）。