CN107066650A - 一种道路边坡自动分级方法及系统 - Google Patents

一种道路边坡自动分级方法及系统 Download PDF

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蔡文婷
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Abstract

本发明提供了一种道路边坡自动分级方法，包括以下步骤：S1：读取给排水边缘点坐标；S2：判断给排水边缘点与地面关系；若需要进行挖方或者填方时，则进行边坡分级；S3：根据级数、斜率和高度设计边坡。本发明还提供了一种用于实现上述方法的道路边坡自动分级系统。相比于现有技术，本发明通过可以进行自动进行道路边坡分级，降低了公路边坡设计工作难度。

Description

一种道路边坡自动分级方法及系统
技术领域
本发明涉及一种公路边坡分级方法，特别是一种用于道路边坡自动分级方法及系统。
背景技术
数字地面模型(Digital Terrain Model，DTM，简称数模)，是指地形表面形态等多种信息的数字表示，是按照一定的结构而组织在一起的数据组，是对带有空间位分布的地形属性特征的数字的描述，通常空间分布是用一个平面坐标系统来表示，而地形属性特征是各个平面位置(X，Y)上地面点的高程，它是地形起伏的数字表达，是建立不同层次的地理信息系统不可缺少的组成部分。
在公路边坡设计阶段，为了边坡自稳定性考虑，需要设计边坡分级。而目前在进行公路边坡设计时，目前为止主要使用人工计算的方法。主要依靠人工去测量和比较判断设计边坡分级的各种参数和数据。这就造成了设计人员工作量大以及测量比较之间的繁琐，还会导致设计出来的结果与边坡的实际情况误差较大等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种道路边坡自动分级方法及系统。
本发明通过以下的方案实现：一种道路边坡自动分级方法，包括以下步骤：
S1：读取给排水边缘点坐标；
S2：判断给排水边缘点与地面关系；若需要进行挖方或者填方时，则进行边坡分级；
S3：根据级数、斜率和高度设计边坡。
相比于现有技术，本发明通过可以进行自动进行道路边坡分级，降低了公路边坡设计工作难度。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，具体包括：
S31：设计斜坡的斜率和高度；
当斜坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置；
当斜坡的边缘点位于地面之上时，则执行步骤S32；
当斜坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计；
S32：设计横坡的斜率和高度；
当横坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置；
当横坡的边缘点位于地面之上时，则进行返回步骤S31；
当横坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计。
作为本发明的进一步改进，所述当斜坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置的步骤中，具体为：
S311：以斜坡段两边缘点为A和B，取该斜坡段的中心点为C；
S312：选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点；
S313：重复S312，直至获取的中点在地面为止。
作为本发明的进一步改进，所述当横坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置步骤中，具体包括：
S321：以横坡段两边缘点为A和B，取该横坡段的中心点为C；
S322：选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点；
S323：重复S312，直至获取的中点在地面为止。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中具体通过GIS三维模型读取给排水边缘点坐标。
本发明还提供了一种道路边坡自动分级系统，其包括
读取模块，用于读取给排水边缘点坐标；
判断模块，用于判断给排水边缘点与地面关系；若需要进行挖方或者填方时，则进行边坡分级；
设计模块，用于根据级数、斜率和高度设计边坡。
作为本发明的进一步改进，所述设计模块具体包括：斜坡设计模块和横坡设计模块；
所述斜坡设计模块，用于设计斜坡的斜率和高度；当斜坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置；
当斜坡的边缘点位于地面之上时，则转到所述横坡设计模块；
当斜坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计；
所述横坡设计模块，用于设计横坡的斜率和高度；
当横坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置；
当横坡的边缘点位于地面之上时，则进行返回所述斜坡设计模块；
当横坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计。
作为本发明的进一步改进，所述斜坡设计模块包括中第一心点选取模块；
所述第一中心点选取模块，用于以斜坡段两边缘点为A和B，取该斜坡段的中心点为C，并选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点，直至获取的中点在地面为止。
作为本发明的进一步改进，所述横坡设计模块包括第二中心点选取模块；
所述第二中心点选取模块，用于以横坡段两边缘点为A和B，取该横坡段的中心点为C，选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点，直至获取的中点在地面为止。
作为本发明的进一步改进，所述读取模块具体通过GIS三维模型读取给排水边缘点坐标。
综上，本发明具备以下的有益效果：本发明通过可以进行自动进行道路边坡分级，降低了公路边坡设计工作难度。本发明解决了现有技术中通过手工计算时，工作量大的问题。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明的道路边坡自动分级方法的步骤流程图。
图2是本发明的步骤S3中边坡设计的步骤流程图。
图3是给排水边缘点与地面距离相近时示意图。
图4是斜坡的边缘点位于地面之下的示意图。
图5是斜坡边缘点位于地面之上的示意图。
图6是斜坡边缘点位于地面的示意图。
图7是横坡的边缘点位于地面之下的示意图。
图8是横坡的边缘点位于地面之上的示意图。
图9是多级边坡设计示意图。
图10是横坡的边缘点位于地面的示意图。
图11是本发明的道路边坡分级系统的连接框图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
请参阅图1，其为本发明的道路边坡自动分级的步骤流程图。本发明为了解决现有技术中使用人工计算的技术缺陷，提供了一种道路边坡自动分级方法，其具体包括以下步骤：
S1：读取给排水边缘点坐标。
在本步骤中，所述步骤S1中具体通过GIS三维模型，可以准确地读取给排水边缘点坐标。
S2：判断给排水边缘点与地面关系；若需要进行挖方或者填方时，则进行边坡分级。
请参阅图3，其为本发明的给排水边缘点与地面距离相近时示意图。如果是边缘点P与地面Q相近，就直接平滑过渡，不需要进行边坡分级。如果是填方和挖方就需要设计边坡的级数。
S3：根据级数、斜率和高度设计边坡。
具体的，在本步骤中，首先构造一个边坡结构参数表。具体的，如下表1和表2所示，在本实施例中，构造以下两个参数表，边坡默认参数表和边坡分级特例表。
表1(边坡默认参数表)
编号 起点 终点 方向 默认斜率 默认高度 默认平台宽度
1 160000 160500 左 1.5 8 2
2 160800 161000 左 1.5 8 2
3 161360 161580 左 1.5 8 2
表2(边坡分级特例表)
父编号 边坡级数 边坡斜率 边坡高度 边坡平台宽
1 1 1.25 6 2.5
1 2 1.25 6 2.25
1 3 1.75 10 2.5
2 1 1.25 6 2.75
2 3 1.5 6 3
2 4 2 8 2.5
3 2 1.25 6 2.75
3 4 1.25 10 3
请同时参阅图2，其为本发明的步骤S3中边坡设计的步骤流程图。所述步骤S3中包括以下两个步骤：
S31：设计斜坡的斜率和高度。
请同时参阅图4，其为斜坡的边缘点位于地面之下的示意图。当斜坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置。
本步骤S31中具体的寻找的步骤包括：
S311：以斜坡段两边缘点为A和B，取该斜坡段的中心点为C；
S312：选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点；
S313：重复S312，直至获取的中点在地面为止。
请同时参阅图5，其为斜坡边缘点位于地面之上的示意图。当斜坡的边缘点位于地面之上时，则执行步骤S32。
请同时参阅图6，其为斜坡边缘点位于地面的示意图。当斜坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计。
S32：设计横坡的斜率和高度。
请同时参阅图7，其为横坡的边缘点位于地面之下的示意图。当横坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置。
在本步骤S32中，具体包括以下步骤：
S321：以横坡段两边缘点为A和B，取该横坡段的中心点为C。
S322：选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点。
S323：重复S312，直至获取的中点在地面为止。
请同时参阅图8，其为横坡的边缘点位于地面之上的示意图。当横坡的边缘点位于地面之上时，则进行返回步骤S31。
在本步骤中，当横坡的边缘点位于地面之上时，则需要继续进行斜坡的设计。请参阅图9，其为多级边坡设计示意图。比如：给排水边缘点与地面距离较高时，则需要通过连续多级斜坡和横坡交替设计。
请同时参阅图10，其为横坡的边缘点位于地面的示意图。当横坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计。
请参阅图11，其为本发明的道路边坡分级系统的连接框图。为了实现上述分析方法，本发明还提供了一种道路边坡自动分级系统，其包括读取模块1、判断模块2和设计模块3。
所述读取模块1，用于读取给排水边缘点坐标。具体的，所述读取模块1通过GIS三维模型读取给排水边缘点坐标。
所述判断模块2，用于判断给排水边缘点与地面关系。若需要进行挖方或者填方时，则进行边坡分级。
所述设计模块3，用于根据级数、斜率和高度设计边坡。
具体的，所述设计模块3具体包括：斜坡设计模块31和横坡设计模块32。
所述斜坡设计模块31，用于设计斜坡的斜率和高度；当斜坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置。
具体的，所述斜坡设计模块31包括中第一心点选取模块311；所述第一中心点选取模块311，用于以斜坡段两边缘点为A和B，取该斜坡段的中心点为C，并选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点，直至获取的中点在地面为止。
当斜坡的边缘点位于地面之上时，则转到所述横坡设计模块32。
当斜坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计。
所述横坡设计模块32，用于设计横坡的斜率和高度。
具体的，所述横坡设计模块32包括第二中心点选取模块321。所述第二中心点选取模块321，用于以横坡段两边缘点为A和B，取该横坡段的中心点为C，选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点，直至获取的中点在地面为止。
当横坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置；
当横坡的边缘点位于地面之上时，则进行返回所述斜坡设计模块；
当横坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计。
本发明通过可以进行自动进行道路边坡分级，降低了公路边坡设计工作难度。本发明解决了现有技术中通过手工计算时，工作量大的问题。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种道路边坡自动分级方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：读取给排水边缘点坐标；
S2：判断给排水边缘点与地面关系；若需要进行挖方或者填方时，则进行边坡分级；
S3：根据级数、斜率和高度设计边坡。
2.根据权利要求1所述道路边坡自动分级方法，其特征在于：所述步骤S3中，具体包括：
S31：设计斜坡的斜率和高度；
当斜坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置；
当斜坡的边缘点位于地面之上时，则执行步骤S32；
当斜坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计；
S32：设计横坡的斜率和高度；
当横坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置；
当横坡的边缘点位于地面之上时，则进行返回步骤S31；
当横坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计。
3.根据权利要求2所述道路边坡自动分级方法，其特征在于：所述当斜坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置的步骤中，具体为：
S311：以斜坡段两边缘点为A和B，取该斜坡段的中心点为C；
S312：选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点；
S313：重复S312，直至获取的中点在地面为止。
4.根据权利要求2所述道路边坡自动分级方法，其特征在于：所述当横坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置步骤中，具体包括：
S321：以横坡段两边缘点为A和B，取该横坡段的中心点为C；
S322：选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点；
S323：重复S312，直至获取的中点在地面为止。
5.根据权利要求1所述道路边坡自动分级方法，其特征在于：所述步骤S1中具体通过GIS三维模型读取给排水边缘点坐标。
6.一种道路边坡自动分级系统，其特征在于：包括
读取模块，用于读取给排水边缘点坐标；
判断模块，用于判断给排水边缘点与地面关系；若需要进行挖方或者填方时，则进行边坡分级；
设计模块，用于根据级数、斜率和高度设计边坡。
7.根据权利要求6所述道路边坡自动分级系统，其特征在于：所述设计模块具体包括：斜坡设计模块和横坡设计模块；
所述斜坡设计模块，用于设计斜坡的斜率和高度；当斜坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置；
当斜坡的边缘点位于地面之上时，则转到所述横坡设计模块；
当斜坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计；
所述横坡设计模块，用于设计横坡的斜率和高度；
当横坡的边缘点在地面之下时，则寻找坡脚点位置；
当横坡的边缘点位于地面之上时，则进行返回所述斜坡设计模块；
当横坡的边缘点位于地面时，则结束边坡设计。
8.根据权利要求7所述道路边坡自动分级系统，其特征在于：所述斜坡设计模块包括中第一心点选取模块；
所述第一中心点选取模块，用于以斜坡段两边缘点为A和B，取该斜坡段的中心点为C，并选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点，直至获取的中点在地面为止。
9.根据权利要求7所述道路边坡自动分级系统，其特征在于：所述横坡设计模块包括第二中心点选取模块；
所述第二中心点选取模块，用于以横坡段两边缘点为A和B，取该横坡段的中心点为C，选取这三点中在地面之上并且距离地面最近的一点和地面之下并且距离地面最近的一点，继续取上述两点的中点，直至获取的中点在地面为止。
10.根据权利要求6所述道路边坡自动分级系统，其特征在于：所述读取模块具体通过GIS三维模型读取给排水边缘点坐标。
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