CN110046425A - 适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法，涉及里程桩测设方法，它包括以下步骤：步骤1，里程点中心线的坐标计算：推算时需要区分整里程点在直线段与曲线段两种情况；步骤2，中心线的垂线或法线方位角计算：计算里程桩埋设点的坐标时首先需要引入垂线或法线的方位角；步骤3，埋设点与中心线的距离确定：确定每一个计划埋设点沿垂线或法线方向至中心线的距离；步骤4，里程桩埋设点坐标计算：利用里程点中心线的坐标、中心线的垂线或法线方位角、埋设点与中心线的距离，最终完成里程桩埋设点的坐标的计算。本发明针对长线工程路径多样化的特点，总体归纳路径类别，形成了直线段与曲线段里程桩号计算的通用性方法。

Description

适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法

技术领域

本发明涉及里程桩测设方法，更具体地说它是一种适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法。

背景技术

里程桩是工程运行管理的重要标识，具有全局性作用，是唯一和准确的；它对于工程运行管理，特别是信息化管理具有重要的意义。

长线工程由于线路距离长、坐标系统复杂，在工程设计施工的各个阶段都可能发生线路调整及变更的情况；因此，一般会在设计施工阶段分段设置桩号，或者会对变化区段重新编号，从而导致整个工程的里程桩号不一致。并且，长线工程设计施工阶段的桩号编排有的带字母、有的不带字母，不同设计单元在现场桩号也常会出现交错现象，偏差可多达数米，还存在同一设计单元内的桩号有不同程度的放样误差等现象。此外，长线工程的路径会随工程的地形而多变，对各种不同路径情况，里程桩测算和设置的方法有很大差别，必须进行详细区分。

因此，需要有适应复杂情况的一体化测设方法来有效解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，里程点中心线的坐标计算：长线工程路径中心位置的连线为工程的中心线；长线工程的路径会随工程的地形而多变；为了适应路径的变化，将工程路径总体归纳为直线段与曲线段两种，推算时需要区分整里程点在直线段与曲线段两种情况；

步骤2，中心线的垂线或法线方位角计算：计算里程桩埋设点的坐标时首先需要引入垂线或法线的方位角，也需要按照整里程点在直线段与曲线段两种情况分别计算；

步骤3，埋设点与中心线的距离确定：确定每一个计划埋设点沿垂线或法线方向至中心线的距离，具体可分为挖方段和填方段两种情况分别确定距离；

步骤4，里程桩埋设点坐标计算：利用里程点中心线的坐标、中心线的垂线或法线方位角、埋设点与中心线的距离，最终完成里程桩埋设点的坐标的计算。

在上述技术方案中，步骤1，里程点中心线的坐标计算中，当整里程点在直线上时，利用直线段的起点和终点坐标及其对应的桩号数值，使用内插法计算里程点中心线的坐标；

当整里程点在曲线上时，首先求取整里程点与曲线起点在圆心处形成的夹角α，再求取曲线起点及终点分别与圆心点构成的线段的方位角β₁与β₂，利用α、β₁、β₂的数值求取整里程点与圆心构成的线段的方位角θ，最后利用θ的数值求取里程点中心线的坐标。

在上述技术方案中，步骤2，中心线的垂线或法线方位角计算中，当整里程点在直线上时，求取整里程点的垂线方位角；

当整里程点在曲线上时，求取整里程点的法线方位角；分为一般象限情况，以及起点在第一象限、终点在第四象限两种情况求取。

在上述技术方案中，步骤3，埋设点与中心线的距离确定中，

挖方段情况：路基表面低于原地面，需要划分为有排水沟和无排水沟两种设置方法；

当挖方段有排水沟时，为了防止埋设点对沟体的破坏，里程桩需要往排水沟的外测增加一定的偏移量，以此原则测算距离；

当挖方段无排水沟时，选择公路平坦坡脚的外侧，并设置一定的偏移量埋设里程桩，从而测算距离值；

填方段情况：路基表面高于原地面，埋设点应向平坦公路边缘的内侧增加一定的偏移量，防止埋设桩体下滑，以此原则测算距离值。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)本发明针对长线工程路径多样化的特点，总体归纳路径类别，形成了直线段与曲线段里程桩号计算的通用性方法；与现有的技术方法相比，本发明能更好地适应工程路径变化，能高效地计算里程桩坐标。

2)本发明针对长线工程里程桩编号不一致、规格不统一、坐标有偏差的常见问题，形成了一体化测设任意整里程桩号的方法，比现有的技术更具有通用性。

3)本发明详细分析了长线工程的现场特点，分别确认了挖方段及填方段多种情况下的里程桩埋设位置，并能同时测算工程里程中心线和埋设点的桩号坐标，比现有的技术的工程适用性更强。

附图说明

图1为垂线或法线方向示意图。

图2为挖方段有排水沟通埋设点示意图。

图3为挖方段无排水沟通埋设点示意图。

图4为填方段埋设点示意图。

图5为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，里程点中心线的坐标计算：长线工程路径中心位置的连线为工程的中心线；长线工程的路径会随工程的地形而多变；为了适应路径的变化，将工程路径总体归纳为直线段与曲线段两种，推算时需要区分整里程点在直线段与曲线段两种情况；

步骤2，中心线的垂线或法线方位角计算：计算里程桩埋设点的坐标时首先需要引入垂线或法线的方位角，也需要按照整里程点在直线段与曲线段两种情况分别计算垂线方位角与法线方位角；

步骤3，埋设点与中心线的距离确定：确定每一个计划埋设点沿垂线或法线方向至中心线的距离，具体可分为挖方段和填方段两种情况分别确定距离；

步骤4，里程桩埋设点坐标计算：利用里程点中心线的坐标、中心线的垂线或法线方位角、埋设点与中心线的距离，最终完成里程桩埋设点的坐标的计算。

步骤1，里程点中心线的坐标计算中，当整里程点在直线上时，利用直线段的起点和终点坐标及其对应的桩号数值，使用内插法计算里程点中心线的坐标；

当整里程点在曲线上时，首先求取整里程点与曲线起点在圆心处形成的夹角α，再求取曲线起点及终点分别与圆心点构成的线段的方位角β₁与β₂，利用α、β₁、β₂的数值求取整里程点与圆心构成的线段的方位角θ，最后利用θ的数值求取里程点中心线的坐标。

步骤2，中心线的垂线或法线方位角计算中，当整里程点在直线上时，求取整里程点的垂线方位角；

当整里程点在曲线上时，求取整里程点的法线方位角；分为一般象限情况，以及起点在第一象限、终点在第四象限两种情况求取。

步骤3，埋设点与中心线的距离确定中，

挖方段情况：路基表面低于原地面，可能设置排水沟；因此又需要划分为有排水沟和无排水沟两种设置方法；

当挖方段有排水沟时，为了防止埋设点对沟体的破坏，里程桩需要往排水沟的外测增加一定的偏移量，以此原则测算距离；

当挖方段无排水沟时，选择公路平坦坡脚的外侧，并设置一定的偏移量埋设里程桩，从而测算距离值；

填方段情况：路基表面高于原地面，埋设点应向平坦公路边缘的内侧增加一定的偏移量，防止埋设桩体下滑，以此原则测算距离值。

里程点中心线的坐标计算

长线工程路径中心位置的连线即为工程的中心线，里程点的中心线坐标计算是本发明的起始步骤。长线工程的路径会随工程的地形而多变；为了适应路径的变化，本发明将工程路径总体归纳为直线段与曲线段两种，因此具体推算时需要区分整里程点(即目标里程点)在直线段与曲线段两种情况来分别进行计算。

1.当整里程点在直线上时：

首先利用分段桩号来判断整里程点的位置；假设直线段的起点(X₁，Y₁)的桩号为Z₁＝D₁+N₁，其中D为整里程数，N为非整里程数，例如在计算百米桩时，D为整百米数，N为非整百米数；直线段的终点(X₂，Y₂)的桩号为Z₂＝D₂+N₂；则D₂-D₁＝k(k＝0,1,2,3……)。在坐标计算时的步骤如下：

当D₂-D₁＝0时，无整里程点；

当D₂-D₁＝k，且k>0时。根据k的整数取值，可分别利用公式1求取里程点中心线(X_Z，Y_Z)的坐标：

2.当整里程点在曲线上时：

假设曲线段的起点(X₁，Y₁)的桩号为Z₁＝D₁+N₁，曲线段的终点(X₂，Y₂)的桩号为Z₂＝D₂+N₂；(X₁，Y₁)、(X₂，Y₂)分别与圆心点(X₀，Y₀)构成的线段的方位角为β₁与β₂。再设曲线内部有整里程点，且其坐标为(X_Z，Y_Z)；它与圆心(X₀，Y₀)构成线段的方位角为θ；而它与起点(X₁，Y₁)在圆心处形成的夹角为α，则坐标计算的步骤如下：

步骤A：首先利用公式2求取夹角α：

式中，α值是弧度单位；k＝1,2,3,……；R是曲线半径。

步骤B：再利用公式3求取方位角β₁与β₂:

其中，sgn()为取符号函数，i分别取值1和2.

步骤C：进一步地，需要分为两种情况求取方位角θ：

一般情况下，当β₁<β₂，θ＝β₁+α；当β₁>β₂，θ＝β₁–α.

当起点和终点一个在第一象限，一个在第四象限时，θ的求取方法刚好相反，即当β₁<β₂，θ＝β₁-α；当β₁>β₂，θ＝β₁+α。

步骤D：求出θ后，可使用公式4求取里程点中心线的坐标：

长线工程里程桩的埋设位置往往是在工程中心线的两侧，因此需要进一步计算其埋设点的准确坐标，具体又包括如下三个步骤。

首先中心线的垂线或法线方位角计算

计算里程桩埋设点的坐标时首先需要计算垂线或法线的方位角。如图1所示，需要按照整里程点在直线段时计算垂线，以及整里程点在曲线段时计算法线两种情况推算：

当整里程点在直线上时，利用公式5求取整里程点的垂线方位角J：

当整里程点在曲线上时，要求取整里程点的法线方位角J。分为一般象限情况，以及起点和终点一个在第一象限、一个在第四象限两种情况求取；具体方法与里程桩中心线坐标计算时类似，计算方法如公式6所示：

其次埋设点与中心线的距离确定

确定每一个计划埋设点沿垂线或法线方向至中心线的距离，具体可分为挖方段和填方段两种情况分别确定距离。

挖方段情况：路基表面低于原地面，可能设置排水沟；因此又需要划分为有排水沟和无排水沟两种设置方法。

当挖方段有排水沟时。如图2所示，为了防止埋设点对沟体的破坏，里程桩需要往排水沟的外测增加一定的偏移量，以此原则测算距离d；

当挖方段无排水沟时。如图3所示，选择公路平坦坡脚的外侧，并设置一定的偏移量埋设里程桩，从而测算距离值d。

填方段情况：如图4所示，路基表面高于原地面，埋设点应向平坦公路边缘的内侧增加一定的偏移量，防止埋设桩体下滑，以此原则测算距离值d。

最后里程桩埋设点坐标计算

里程桩埋设点坐标(X,Y)利用前面步骤求取的整里程点的中心线坐标(X_Z，Y_Z)、垂线或法线方位角J、埋设点与中心线的距离d共同计算得出，如公式7所示：

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (4)

1.适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，里程点中心线的坐标计算：长线工程路径中心位置的连线为工程的中心线；长线工程的路径会随工程的地形而多变；为了适应路径的变化，将工程路径总体归纳为直线段与曲线段两种，推算时需要区分整里程点在直线段与曲线段两种情况；

步骤2，中心线的垂线或法线方位角计算：计算里程桩埋设点的坐标时首先需要引入垂线或法线的方位角，也需要按照整里程点在直线段与曲线段两种情况分别计算垂线方位角与法线方位角；

步骤3，埋设点与中心线的距离确定：确定每一个计划埋设点沿垂线或法线方向至中心线的距离，具体可分为挖方段和填方段两种情况分别确定距离；

步骤4，里程桩埋设点坐标计算：利用里程点中心线的坐标、中心线的垂线或法线方位角、埋设点与中心线的距离，最终完成里程桩埋设点的坐标的计算。

2.根据权利要求1所述的适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法，其特征在于：步骤1，里程点中心线的坐标计算中，当整里程点在直线上时，利用直线段的起点和终点坐标及其对应的桩号数值，使用内插法计算里程点中心线的坐标；

当整里程点在曲线上时，首先求取整里程点与曲线起点在圆心处形成的夹角α，再求取曲线起点及终点分别与圆心点构成的线段的方位角β₁与β₂，利用α、β₁、β₂的数值求取整里程点与圆心构成的线段的方位角θ，最后利用θ的数值求取里程点中心线的坐标。

3.根据权利要求2所述的适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法，其特征在于：步骤2，中心线的垂线或法线方位角计算中，当整里程点在直线上时，求取整里程点的垂线方位角；

当整里程点在曲线上时，求取整里程点的法线方位角；分为一般象限情况，以及起点在第一象限、终点在第四象限两种情况求取。

4.根据权利要求3所述的适应路径变化的长线工程里程桩一体化测设方法，其特征在于：步骤3，埋设点与中心线的距离确定中，

挖方段情况：路基表面低于原地面，需要划分为有排水沟和无排水沟两种设置方法；

当挖方段有排水沟时，为了防止埋设点对沟体的破坏，里程桩需要往排水沟的外测增加一定的偏移量，以此原则测算距离；

当挖方段无排水沟时，选择公路平坦坡脚的外侧，并设置一定的偏移量埋设里程桩，从而测算距离值；

填方段情况：路基表面高于原地面，埋设点应向平坦公路边缘的内侧增加一定的偏移量，防止埋设桩体下滑，以此原则测算距离值。