公路圆曲线中、边桩坐标计算程序
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利用EXCEL表格计算线路中边桩坐标高速公路施工中,桥梁、隧道施工以及路沿石施工时对测量要求相当严格,要求总体宽度误差在1cm以内。
这就要求测量工程师必须把线路边桩都计算出来,每隔10米(曲线段)或者20米(直线段)放样线路边桩,以便指导施工。
如果采用常规的计算器计算,不仅繁琐、费力而且容易出现差错。
本人在计算中边桩坐标时,试着利用EXCEL表格功能,编辑函数大批量计算线路中边桩坐标,达到了高效、准确的目的。
由于直线部分相对简单,复曲线又特别繁琐。
现就圆曲线举例计算如下:例:在浙江省龙丽一级公路施工中,左线圆曲线起点里程为K86+966.6,曲线半径为1500m,曲线左偏,起始方位角为147°43 ′58.2″,线路中心和隧道中心偏差15cm。
计算隧道中心线和衬砌边线(半径5.1m)。
1.在B4方格中输入:=$B$3+3000*SIN((A4-$A$3)/3000)*COS(2.5784244-(A4-$A$3)/3000)+ 0.15*COS(4.149220679-2*(A4-$A$3)/3000)按回车键确认即可以计算出该里程隧道中心线X轴坐标。
2.在C4方格中输入:=$C$3+3000*SIN((A4-$A$3)/3000)*SIN(2.5784244-(A4-$A$3)/3000)+0.15*SIN(4.149220679-2*(A4-$A$3)/3000)按回车键确认即可以计算出该里程隧道中心线Y轴坐标。
同理在3.D4方格中输入:=$B$3+3000*SIN((A4-$A$3)/3000)*COS(2.5784244-(A4-$A$3)/3000)+ COS(4.149220679-2*(A4-$A$3)/3000) *(0.15+5.1)4.在E4方格中输入:=$C$3+3000*SIN((A4-$A$3)/3000)*SIN(2.5784244-(A4-$A$3)/3000)+SIN(4.149220679-2*(A4-$A$3)/3000)*(0.15+5.1)其中 2.5784244为方位角147°43 ′58.2″的弧度表达方式,4.149220679为起始方位角147°43 ′58.2″加90°后的弧度值。
1.中边桩计算程序<1>主程序名—XYLbl 1:{KM}:K:M:Prog”3”:X=C+Mcos(W-90:Y=D+Msin(W-90:”X=”:X:Pause 0:”Y=”:Y▲Goto1<2>子程序—3PrOg”QX”:Prog”20”<3>曲线要素—QX数据实例:某高速公路中线设计如下图所示K<2000=>B:E:F:O:P:Q:R: K≤4570=>B=25:E=1000:F=1000:O=100P=66:Q=4000:R=800: K≤5040=>B=-17:E=1086.4378:F=1555.1451:O=90:P=91:Q=4570:R=800: K≤5670=>B=35:E=1168.2556:F=2016.0909:O=120:P=74:Q=5040:R=1000: B=-25:E=1180.9927:F=2636.2334:O=150:P=109:Q=5670:R=1500注:无缓和曲线时,O=0.00001当输入里程小于2000时,为新曲线要素输入,可修改值域范围<4> 计算过程—20Z=O:Prog”8”:A=B/AbsB:L=ABπR/180+O:T=(D+RcosN)tan(AB/2)+C-RsinN:K≤Q-T=>C=(K-Q)cosP+E:D=(K-Q)sinP+F:W=P: K≤Q-T+O=>Z=K-Q+T:Prog”9”:K≤Q-T+L-O=>Z=O: Prog”9”:V=90(K-Q+T-O)/ πR:S=2R sinV:N=W+AV:C= C+S cosN:D=D+S sinN:W=W+2AV: Z=Q-T+L-K: Prog”8”:V=P+B-180-AV:W=P+B-AN :C=S cosV+E+T cos(P+B:D=S sinV+F+T sin(P+B: Z=K-Q+2T-L:W=P+B:C=E+ZcosW:D=F+Z sinW△△△△N=Z[3]<5> 缓和曲线方程式—8V=RO:C=Z-Z^5/40V2+Z^9/3456V^4:D=Z^3/6V-Z^7/336V^3+Z^11/42240V^5:N= 90Z^2/πV:V=tan-1(D/C:S=(D^2+C^2)^0.5<6> 子程序—9Prog”8”:C=Scos(P+AV)+E-TcosP:D=Ssin(P+AV)+F-TsinP:W=P+AN2.桩号、边桩距返算程序—KM方式一:试算法(速度慢,程序简单)Fixm:K=Q-T+L-O:Prog”20”Lbl 1:{XY}Lbl 2:POL(X-C,Y-D:K=Isin(J-W+90)+K:Abs sin(J-W+90)<0.0001=>”K=”:K:Pause0:”M=”:M=Icos(J-W+90▲≠>Prog”20”:Goto2△方式二:解算法(程序复杂,计算速度快)Defm5: Lbl 1:Fixm:{XY}:Pol(X-E,Y-F:Z[1]=I:Z[2]=J:cos(J-P<0=>K=Q+Icos(J-P: ≠>K=Q+Icos(J-P-B)+2T+L△K≤Q-T=>M=Icos(J-P+90:Goto5≠>Goto2△△Lbl 2:Z=O:Porg”8”:U=(D+RcosN)+cos(B/2):Z=P+B/2+90A:C=UcosZ+E:D=UsinZ+F:Pol(X-C,Y-D:Asin(J-P-AN+90 A<0=>K=K-AZ[1]cos(Z[2]-P+90)tan(90 (K-Q+T)^2/πRO):Goto3:≠>Asin(J-P-B+AN+90A>0 =>K=K-AZ[1]cos(Z[2]-P-B-90 )tan(90(K-Q+T-L)^2/πRO):Goto4:≠>K=Q-T+O+Asin-1(sin(J-P-AN+90 A))×πR/180 :M=A(I-R:Goto5△△Lbl 3:Z=K-Q+T:Prog”9”Pol(X-C,Y-D:K=K+Isin(J-W+90 :Abs sin(J-W+90<.001=>M=Icos(J-W+90 :Goto5: ≠>Goto3△Lbl 4:Z=Q-T+L-K:Prog”8”:V=P+B-180-AV:W=P+B-AN:C=cosV+E+Tcos(P+B:Pol(X-C,Y-D:K=K+Isin(J-W+90 :Abs sin(J-W+90 <.001=>M=Icos(J-W+90:Goto5: ≠>Goto4△Lbl 5:”K=”:K:Pause0:”M=”:M▲注:程序“20”为中桩计算程序Q—直缓点里程;T—切线长,L—曲线长;O—缓和曲线长;W—切线方位角Pol—极坐标转换,为涵数特别注意数字0和字母O的区别一、程序功能本程序由一个主程序(TYQXjs)和两个子程——正算子程序(SUB1)、反算子程序(SUB2)序构成,可以根据曲线段——直线、圆曲线、缓和曲线(完整或非完整型)的线元要素(起点坐标、起点里程、起点切线方位角、线元长度、起点曲率半径、止点曲率半径)及里程边距或坐标,对该曲线段范围内任意里程中边桩坐标进行正反算。
卡西欧5800P计算器曲线任意⾥程中边桩坐标正反算卡西欧5800P计算器曲线任意⾥程中边桩坐标正反算⼀、程序功能本程序由⼀个主程序(ZHUCHENXU)和⼏个⼦程序——正算⼦程序(SUB1)、反算⼦程序(SUB2)、数据库(SUB3)、算⽅位⾓程序(FA)、使⽤⽅位⾓算坐标(NE)、边坡放样程序(BIANPO)、隧道圆⼼放样程序(SDYX)构成,可以根据直线、圆曲线、缓和曲线(完整或⾮完整型)的线元要素(起点坐标、起点⾥程、起点切线⽅位⾓、线元长度、起点曲率半径、⽌点曲率半径)及⾥程边距或坐标,对该曲线段范围内任意⾥程中边桩坐标进⾏正反算。
⼆、源程序增加变量16→DimZ1.主程序(ZHUCHENXU)"1.SZ → XY,2.XY → SZ,3.SDYX,4. BIANPO "?N:Lbl 1:”ZHUANGHAO=”?S:Prog "SUB3":N≥2=>Goto 2:Abs(S-O)→W:”BIANZHU=”?→Z:Prog "SUB1":"XS=”:X→X ◢"YS=”:Y→Y◢"FS=”:(F-90) →F:F►DMS◢Prog "FA":Goto 1:Lbl 2:”CX=”?X:X→I:”CY=”?Y: Y→J:”DMG=”?→Z[7]:Prog "SUB2":"S=":(O+W) →S◢"Z="Z→Z◢If N=3:ThenProg”SDYX”:IfEnd :If N=4:Then Prog”BIANPO”:IfEnd:Goto 22. 正算⼦程序(SUB1)0.1739274226 →Z[1]:0.3260725774→B:0.0694318442→K:0.3300094782→L:(1-L) →F:(1-K)→M:U+W(Z[1]cos(G+QEK W(C+KWD))+Bcos(G+QELW(C+LWD))+Bcos(G+QEFW (C+FWD))+Z[1]cos(G+QEMW(C+MWD)))→X:V+W(Z[1]sin(G+QEKW(C+KWD))+Bsin(G+QELW(C+LWD))+Bsin(G+QEFW(C+FWD))+Z[1]sin(G+QEMW(C+MWD))) →Y:G+QEW(C+WD)+90→F:X+ZcosF→X:Y+ZsinF→Y3. 反算⼦程序(SUB2)G-90 →Z[2]:Abs((Y-V)cosZ[2]-(X-U)sinZ[2]) →W:0→Z:Lbl 0:Prog "SUB1":Z[2]+QEW(C+WD) →L:(J-Y)cosL-(I-X)sinL→Z:If Abs(Z)<1E-6:Then Goto1:Else W+Z→W:Goto 0: IfEndLbl 1:0→Z:Prog "SUB1":(J-Y)÷sinF→Z4. 数据库(SUB3)If S<226100:Then Cls:Stop: IfEndIf S<226255.833:Then 226100→O:99037.9736→U:4282.3590→V:201.3266304→G:1045→P:1045→R:253.543→H:0→Q: Goto 1:IfEnd…………If S>236005.651:Then Cls:Stop: IfEndLbl 1: 1÷P→C:(P-R)÷(2HPR) →D:180÷π→E:5. 算⽅位⾓程序(FA)LbI0:“XC=”? A : “YC=”? T :X:Y0→J:POI(X-A,Y-T)→I:“BC=”:I◢If J<0 Then 360+J→J:ElseJ→J :IfEnd“FW=”:J►DMS◢ Goto06. 使⽤⽅位⾓算坐标(NE)LbI0:“X=”? X: “Y=”? Y: “L=”? L:“F0”?F:L×Cos(F)+X→N: “N=”N◢L×Sin(F)+Y→E: “E=”E◢Goto07. 边坡放样程序(BIANPO)“QPDJL=”? → Z[3]: “QPDGD=”? → Z[4]: “PG=” ? → Z[5]:2→Z[6]:“P1=” ? → Z[8]:“P2=” ? → Z[9]:“P3=” ? → Z[10] (没有的话就删):Z[7]-Z[4] → Z[11]:If Z[11]〈0 Then AbsZ[11] →Z[11]: “T=”:Z[11] ◢Else“W=”:Z[11] ◢IfEndZ[11]÷Z[5] →Z[12]:If Z[12]〈1 Then Z[8]×Z[11] →Z[13]:Else Z[8]×Z[5]+Z[9]×Z[5]×(Z[12]-1)→Z[13]:IfEnd:AbsZ-(Z[13]+Z[6]×Int Z[12]+Z[3])→Z[14]:“BP+C-J=”: Z[14] ◢说明:Z[3]= QPDJL ………………起坡点离中桩距离Z[4]=“QPDGD” ……………起坡点设计标⾼Z[5]=“PG” ………………坡⾼Z[6]=“PTK” ……………… 平台宽度Z[7]=“DMG” ………………实测地⾯⾼度Z[8]=“P1” ………………⼀级边坡坡度Z[9]=“P2” ………………⼆级边坡坡度Z[10]=“P3” ……………… 三级边坡坡度(没有的话就删)Z[14]=“BP+C-J=” ………………边坡超⽋挖宽度(+表超,-表⽋)8. 隧道圆⼼放样程序(SDYX)IF S<229000:THEN 243.997+0.0205×(S-226520)-(S-227318)^2/2/16000+1.503 →Z[10]:“NGC=”:Z[10] ◢ELSE 286.385-0.023×(S-230500)- (S-230593.753)^2/2/165000+1.503→Z[10]:“YLJ=”:Z[10] ◢IfEndZ[10]- Z[7] →Z[15]:“+SG,-JD”:Z[15] ◢√(Z[15]^2+(ABS(Z)-6.8)^2)→Z[16]: “R=”:Z[16] ◢三、使⽤说明1、规定(1) 以道路中线的前进⽅向(即⾥程增⼤的⽅向)区分左右;当线元往左偏时,Q=-1;当线元往右偏时,Q=1;当线元为直线时,Q=0。
4850计算器程序使用说明一、XY-DA主程序—坐标反算(已知两点坐标,计算距离及方位角)XCZ?测站点X坐标;YCZ?测站点Y坐标;XHS?后视点X坐标;YHS?后视点Y坐标;DHS=两点间距离;AHS=两点间方位角。
二、GLCL主程序—计算中桩及边桩坐标XCZ?测站点X坐标;YCZ?测站点Y坐标;XHS?后视点X坐标;YHS?后视点Y坐标;DHS=两点间距离;AHS=两点间方位角。
JD?交点号;P?待算点桩号;X=,Y=待算点中桩X、Y坐标;D=待算中桩点到测站点距离;A=待算中桩点到测站点方位角;AO=测站中桩点到待算点与测站点到后视点的夹角;D(L—,R+)?待算里程距离中桩距离(即边距,左为-1,右为+1,输入0为重新进入里程输入)X=,Y=待算点边桩X、Y坐标;D=待算边桩点到测站点距离;A=待算边桩点到测站点方位角;AO=测站边桩点到待算点与测站点到后视点的夹角。
三、BZFY主程序—已知点坐标,计算该点里程桩号和距离该里程中线的距离(即边距)XCZ?测站点X坐标;YCZ?测站点Y坐标;XHS?后视点X坐标;YHS?后视点Y坐标;DHS=两点间距离;AHS=两点间方位角。
JD?交点号;ZHS?后视点高程;VHS?后视点棱镜高;△HHS?后视高差;X、Y测量点X、Y坐标;P=测量点里程桩号;D(L-,R+)测量点边距;△H?前视棱镜高;V?前视高差。
四、ZBJS主程序—已知点坐标及距离方位角计算另一点坐标A?B?已知点X,Y坐标;S?待算点到已知点距离;F?已知点到待算点方位角;X=,Y=待算点X,Y坐标。
五、ZX主程序—直线段计算中、边桩坐标Z?直线段起点桩号;A?,B? 直线段起点X、Y坐标;F?线路方位角;U?待算点里程桩号;ZZX=、ZZY=待算里程中桩X、Y坐标;BJ?待算里程边距;I(L-1,R+1)?-1为左边距,+1为右边距;BZX=、BZY=待算里程边桩X、Y坐标。
六、YQX主程序—计算圆曲线中、边桩坐标Z?圆曲线起点桩号;A?,B? 圆曲线起点X、Y坐标;R?圆曲线半径;F?圆曲线起点方位角;K(L-1,R+1)?曲线左偏为-1,右偏为+1;U?待算点里程桩号;ZZX=、ZZY=待算里程中桩X、Y坐标;I(L-1,R+1)?-1为左边距,+1为右边距;BZX=、BZY=待算里程边桩X、Y坐标。
新版程序把线元法和交点法已经集成在一个模块中了,用户只需修改JD程序和ZA程序中的数据部分即可,其余不需作任何的改动。
2.因为每条路高程计算不尽相同,且比较复杂,现在可利用PC机EXCEL计算好打印成表格带到工地上使用,所以本版程序未对线路高程序进行专门的编程计算,而是利用统计计算模式中来输入桩号(第一列X)及左、右高程(第二、三列Y,Freq),这种输入数据的方式最为直观,易发现错误,也易修改,输入完毕后运行S 程序对数据按桩号进行排序,在程序中通过调用GG程序来进行内插计算,SG=-1得左标高,SG=1得右标高(若SG输入0,则可进行一般的线性内插计算)。
3.在JD程序和XY程序中,先将一个计算单元的数据置入矩阵F中(1行8列或1行9列),这样程序可读性极好。
4.相比原CASIO4850程序操作习惯,作了一点小小的改动,测站坐标存在Z[10],N中,X坐标原存在M中容易被误操作修改,而设计标高存在M中,这样易于修改,因为CASIO5800没有IN,OUT功能,很不方便。
4.程序利用Z[2]变量值来判断是采用交点法还是线元法模型计算,Z[2]=0为线元法,否则为交点法。
一、PQX程序:计算中边桩坐标及近似的桩号反算,在运行模式直接调用。
① Z*10+→S:”XO”?S:S→Z*10+:”YO”?N:Prog “AU”② Lbl 2:?L:Prog “Z”:Prog “E”:1n→O:90→S③ Lbl 4:”JJ”?S:”YC”?O:SO=0 =>Goto 2‘原来lbl 后没有标号4的。
④ O=-1 =>Goto 6⑤ “X,Y”:R+OCos(Z+S)→X▲U+OSin(Z+S)→Y▲Prog“D”:Goto 4⑥ Lbl 6:Z*7+→X:Z*8+→Y:”XF”?X:”YF”?Y:XY=0 =>Goto 4⑦ X→Z*7+:Y→Z*8+:Pol(X-R,Y-U+1p):Z+S-J→J:”YC,DL,L”:ICos(J)→O▲ISin(J)→I▲L+I▲Goto 6二、P程序:在程序中提供一个自由运算的模式。
青工“五小”成果申报表单位名称中铁十三局集团三公司松阳项目部申报项目名称利用EXCEL表格计算线路中边桩坐标完成时间2003.5基本情况说明利用EXCEL表格函数功能,大批量的计算线路中边桩坐标,解决计算器手工计算速度慢,软件出资料单调的问题。
经济效益社会效益可以提高测量工程师内业工作效率,解决专业软件收费高、操做过程繁琐。
从整体上提高测量资料的系统性和完整性。
作者情况姓名性别出生年月工作时间学历职务贾换新男1977.05.26 2000.7 本科助工于春生男1978.01.07 2000.7 大专助工公司团委意见科技部门意见局评审委员会意见利用EXCEL表格计算线路中边桩坐标三公司七分公司松阳项目部贾换新于春生高速公路施工中,桥梁、隧道施工以及路沿石施工时对测量要求相当严格,要求总体宽度误差在1cm以内。
这就要求测量工程师必须把线路边桩都计算出来,每隔10米(曲线段)或者20米(直线段)放样线路边桩,以便指导施工。
如果采用常规的计算器计算,不仅繁琐、费力而且容易出现差错。
本人在计算中边桩坐标时,试着利用EXCEL表格功能,编辑函数大批量计算线路中边桩坐标,达到了高效、准确的目的。
由于直线部分相对简单,复曲线又特别繁琐。
现就圆曲线举例计算如下:例:在浙江省龙丽一级公路施工中,左线圆曲线起点里程为K86+966.6,曲线半径为1500m,曲线左偏,起始方位角为147°43 ′58.2″,线路中心和隧道中心偏差15cm。
计算隧道中心线和衬砌边线(半径5.1m)。
A B C D E F1中心里程隧道中心坐标右边桩坐标备注2 X Y X Y3 86963.42 3145329.890 454369.355 -- -- 圆曲线起点4 873675 873806 873907 874001.在B4方格中输入:=$B$3+3000*SIN((A4-$A$3)/3000)*COS(2.5784244-(A4-$A$3)/3 000)+0.15*COS(4.149220679-2*(A4-$A$3)/3000)按回车键确认即可以计算出该里程隧道中心线X轴坐标。