CN110096564B - 一种基于bim+gis的路线点定位方法、装置及系统 - Google Patents

一种基于bim+gis的路线点定位方法、装置及系统 Download PDF

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CN110096564B CN201910353845.1A CN201910353845A CN110096564B CN 110096564 B CN110096564 B CN 110096564B CN 201910353845 A CN201910353845 A CN 201910353845A CN 110096564 B CN110096564 B CN 110096564B
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Abstract

本发明涉及智慧交通领域，特别是一种基于BIM+GIS的路线点定位方法，步骤一，提取路线的区间信息，所述区间信息包括起点里程桩号、终点里程桩号、起点坐标和终点坐标；步骤二，以里程桩号或点坐标为查询条件，构建查询条件‑区间信息查询数据库；步骤三，接收输入的里程桩号或点坐标，从所述查询条件‑区间信息查询数据库中查询目标区间信息；步骤四，根据所述里程桩号和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；或者，根据所述点坐标和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号。该方法计算效率高、定位精度高。本发明还提供了采用上述定位方法的装置和系统。

Description

一种基于BIM+GIS的路线点定位方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及智慧交通领域，特别是一种基于BIM+GIS的路线点定位方法、装置及系统。
背景技术
目前，BIM技术已经成为各行业解决实际问题的重要生产力工具。在公路、铁路、市政道路、水运航道等带状交通工程项目中，融合BIM技术和GIS技术进行工程设计、施工建设、运营管养应用是未来的发展方向。在基于BIM技术和GIS技术的交通工程信息化系统中，一个重要的需求就是根据指定里程桩号计算其对应的平面直角坐标、大地经纬度坐标，以及通过平面直角坐标、大地经纬度坐标计算其对应的里程桩号。CN102927988B号授权中国发明专利通过提取公路路线上的构成点的相关信息存储在Oracle空间数据库中，利用Oracle空间数据库的功能进行投影和临近计算以及里程桩号和经纬度的相互换算。该专利以构成点为单位构建查询数据库，在里程桩号转坐标过程，其查找临近点的过程需要与数据库远程交互，查询距离接收到的里程最近的构成点；在坐标转里程桩号过程，其需要首先查找离点最近的投影点，再查找与最近的投影点最近的构成点。本发明人研究发现，上述方案存在计算效率较低的不足，并且高度依赖特定数据库；同时，以构成点为单位存储空间位置信息，难以保存路线点之间的区间属性信息，进而难以实现不同的线型区间的高精度定位。
发明内容
本发明的目的在于针对现有定位方法计算效率较低、定位精度较低的不足，提供一种基于BIM+GIS的路线点定位方法、装置及系统。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种基于BIM+GIS的路线点定位方法，包括：
步骤一，提取路线的区间信息，所述区间信息包括起点里程桩号、终点里程桩号、起点坐标和终点坐标；
步骤二，以里程桩号或点坐标为查询条件，构建查询条件-区间信息查询数据库；
步骤三，接收输入的里程桩号或点坐标，从所述查询条件-区间信息查询数据库中查询目标区间信息；
步骤四，根据所述里程桩号和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；或者，
根据所述点坐标和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号。
本发明以路线的区间信息作为定位方法的数据来源基础，对于单条路线，其区间信息的集合构成该条路线信息，区间信息至少包括区间起点和终点的里程桩号信息以及坐标信息。其中，起点和终点分别表示区间的两个端点，在本发明中如无其他限定，起点和终点本身不具有包括顺序在内的限定作用，可以视为能够互换的同一概念。
其中，步骤一中，从设计阶段产生的路线设计文件中提取路线的区间信息。具体地实施方式中，本发明提取区间信息的来源设计软件包括但不限于于AutoCAD、HintCAD、Civil3D、PowerCivil、OpenRoads等，可以通过在上述设计软件平台上开发提取插件完成区间信息的提取，也可以直接提取从上述设计软件输出的路线区间信息。路线区间提取后存储到XML文件或其他开放数据文件或数据库，并将该文件或文件的内容存储到对象存储系统或数据库中。可见，路线区间信息的来源可以是任意的，其保存形式和保存地址也可以是任意的。步骤一提取的路线区间信息用作步骤二构建查询数据库的数据基础，步骤一提取路线区间信息不依赖于特定的设计软件，仅以提取到需要的路线区间信息数据为目的。
由于交通工程中的坐标表示通常包括平面直角坐标系表示和地理坐标(即，大地经纬度坐标)表示，根据实际应用需要，本发明中的坐标包括其中的任意一种表示或者同时包括两种表示方式。与之相适应的，本发明所述的里程桩号-坐标转换中的单向转换的坐标可以包括平面直角坐标系表示和地理坐标任一种表示，也可以同时包括平面直角坐标表示和地理坐标表示两种方式。换言之，本发明能够实现里程桩号-平面直角坐标、里程桩号-地理坐标、平面直角坐标-里程桩号、地理坐标-里程桩号4种转换定位。
进一步地，步骤一中，按照预定的空间间隔提取路线的区间信息，预定的空间间隔可以是均匀的，也可以是非均匀的。一方面，对于只包含直线、缓曲线、圆曲线线型的设计路线，可以灵活划分路线区间，避免区间数量过多或者过少，便于从所述查询数据库中查询目标区间，例如一段直线段区间长度为10km，则可以将所述直线段区间分割为10个1km的直线区间。另一方面，对于包含直线、缓和曲、圆曲线线型以外的其他线型的设计路线，对路线提取区间信息时，可能需要对区间线型进行近似处理，越密集的区间划分能够提高区间线型的近似精度，从而提高定位精度。
步骤二中，可以选择构建里程桩号-区间信息查询数据库和坐标-区间信息查询数据库的其中一种，或者同时构建两者。构建其中一种，即实现里程桩号-坐标双向转换中的单向转换；同时构建两者，即能够实现里程桩号-坐标双向转换中的双向转换。优选的实施方案中，步骤二为：以里程桩号为查询条件，构建里程桩号-区间信息查询数据库，以及以点坐标为查询条件，构建点坐标-区间信息查询数据库。如上所述，若坐标表示同时包括平面直角坐标和地理坐标，则优选的步骤二为：以里程桩号为查询条件，构建里程桩号-区间信息查询数据库；以平面直角点坐标为查询条件，构建平面直角点坐标-区间信息查询数据库；以及以地理点坐标为查询条件，构建地理点坐标-区间信息查询数据库，共计构建3个查询数据库。
可以选择地，以单条路线为单位构建里程桩号-区间信息查询数据库和点坐标-区间信息查询数据库；或者以路线集合为单位构建里程桩号-区间信息查询数据库和点坐标-区间信息查询数据库。以单条路线为单元构建查询数据库主要是为了应对的一些例如只需要一条或几条路线的应用场景。以路线集合为单位构建查询数据库主要用于需要同时对多路线同时转换的场景。
优选地，所述区间信息还包括区间信息对应的路线标识，根据所述路线标识从所述查询数据库中筛选查询数据子库。如此，对于单条路线为单位构建的查询数据库，可以实现输入里程桩号或点坐标查询目标区间信息时，通过路线标识选择对应的查询数据子库；对于以路线集合为单位构建数据库，可以实现输入里程桩号或点坐标查询目标区间信息时，通过路线标识筛选一个或几个区间信息。针对不同应用情况的需要，通过不同的查询数据库组织方式和路线标识可以提高定位计算效率，特别是对于计算资源有限的客户端设备，能够显著提高定位计算效率。
优选地，步骤二中，以里程桩号为查询条件，构建里程桩号-区间信息R树(Rtree)查询数据库；以点坐标为查询条件，构建坐标-区间信息R树查询数据库。步骤三中，采用临近搜索算法(KNN算法)从所述查询条件-区间信息查询数据库中查询目标区间信息。采用R树构建内存查询数据库，采用KNN算法从R树查询数据库中查询目标信息避免了遍历所有的区间信息，降低计算复杂度，提高计算效率。
可选地，本发明还可以构建多维线段树或R*树查询数据结构作为查询数据库，实现以里程桩号或点坐标为查询条件查询目标区间信息。
可选地，本发明还可以用目标区间信息构建线性数组作为查询数据库。该实施方式使用遍历的方式查询目标区间信息。该方式适用于目标区间信息数量较少的情况。
优选地，所述区间信息还包括线段类型，所述线段类型包括直线段和/或曲线段。进一步地，所述曲线段包括圆曲线段和/或缓和曲线段。对于曲线段区间，所述区间信息还包括曲线段的几何特征信息。所述圆曲线段的几何特征信息包括半径和圆心坐标；所述缓和曲线段的几何特征信息包括起点半径、起点圆心坐标、终点半径和终点圆心坐标。
由于本发明以区间为单元构建查询数据库，区间信息能够包括线段类型信息，针对不同的线段类型，分别采取不同的与之适应的定位算法，为提高定位精度提供了基础和可能性。针对不同的线段类型，可以采取已有的定位方法或者本发明提出的优选定位方法。
进一步地，步骤四中，根据所述目标区间信息返回的所述线段类型，采用线段类型对应的空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；或者采用线段类型对应的空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号。
以下分别直线段、圆曲线段和缓和曲线段的里程桩号-坐标、点坐标-里程桩号路线点定位算法，需要说明的是，各类线型的定位算法中的表达式相互独立，直线段、圆曲线段和缓和曲线段表示起点和终点之间的区间，直线和圆曲线表示起点、终点所在的直线或者圆曲线。
直线段
(1)里程桩号-坐标
步骤四中，返回的所述线段类型为直线段，里程桩号m对应的坐标(x,y)满足：
当x1≠x2且y1≠y2时：
当x1＝x2且y1≠y2时：
当x1≠x2且y1＝y2时：
其中，m为输入的里程桩号，(x1,y1)、(x2,y2)为目标直线段的起点和终点坐标，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号。由(1)式计算得到里程桩号m对应的坐标(x,y)。
(2)点坐标-里程桩号
步骤四中，返回的所述线段类型为直线段，判断输入的点坐标与所述直线的位置关系，若输入的点坐标与直线共线，点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m满足：
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x1,y1)、(x2,y2)为目标直线段的起点和终点坐标，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号。由(2)式求得点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m，此种情况对应于坐标点位于路线上。
对于大多数输入的点坐标位于路线两侧的情况，点坐标对应的里程桩号m满足：
当x1≠x2且y1≠y2时：
当x1＝x2且y1≠y2时：
当x1≠x2且y1＝y2时：
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x,y)为(x3,y3)在目标直线段的垂直投影点，(x1,y1)、(x2,y2)为目标直线段的起点和终点坐标，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号,由(3)式计算得到点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m。
圆曲线段
(1)里程桩号-坐标
返回的所述线段类型为圆曲线段，里程桩号m对应的坐标(x,y)由下式求出：
其中，m为输入的里程桩号，(x0,y0)为圆曲线对应的圆心，r为圆曲线对应的半径，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号，θ1、θ2为起点坐标和终点坐标对应的圆参数方程的参数，θ为里程桩号m对应的圆参数方程的参数，并且(θ1-θ)(θ-θ2)≥0。
(2)点坐标-里程桩号
返回的所述线段类型为圆曲线段，点坐标对应的里程桩号m计算式为：
其中，θ为输入的点坐标在圆曲线上的投影点的圆参数方程的参数，m1、m2为目标圆曲线段的起点里程桩号和终点里程桩号，θ1、θ2为起点坐标和终点坐标对应的圆参数方程的参数。所述投影点的含义为输入的点坐标与圆曲线圆心的连线与所述圆曲线的交点。
可以选择地，所述参数θ的计算式如下：
当x3≠x0且y3≠y0时，
当x3＝x0且y3≠y0时，
当x3≠x0且y3＝y0时，
当x3＝x0且y3＝y0时，(x3,y3)与圆心(x0,y0)重合，参数θ取圆曲线段中点对应的参数角；
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x0,y0)为圆曲线段对应的圆心坐标，r为圆曲线段对应的圆半径，(x,y)为(x3,y3)在圆曲线段上的投影点坐标；并且，所述参数θ满足约束条件：
(θ1-θ)(θ-θ2)＞0 (7)
满足该约束条件的情况即(x3,y3)的垂足在圆曲线段两端点之间。
若上述求解过程θ无解，另一选择的方式：所述参数θ的计算式如下：
当x1≠x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
当x1≠x2且y1＝y2时，
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x0,y0)为圆曲线段对应的圆心坐标，r为圆曲线段对应的圆半径，(x,y)为(x3,y3)在圆曲线段上的近似投影点坐标，(x1,y1)、(x2,y2)为目标圆曲线段的起点和终点坐标；并且，所述参数θ满足约束条件：
(θ1-θ)(θ-θ2)＜0 (9)
满足该约束条件的情况即(x3,y3)的投影点在圆曲线段的延长曲线段上。本领域技术人员能够知晓，当θ＝θ1或者θ＝θ2时，输入的点坐标(x3,y3)与圆曲线段起点或终点重合。
缓和曲线段
(1)里程桩号-坐标
返回的所述线段类型为缓和曲线段，里程桩号m对应的坐标(x,y)的计算过程为：
计算目标缓和曲线段起点A和终点B连成的弦AB之间的点(xC,yC)：
当x1≠x2且y1≠y2时：
当x1＝x2且y1≠y2时：
当x1≠x2且y1＝y2时：
其中，m为输入的里程桩号，(x1,y1)、(x2,y2)为A点和B点坐标，m1、m2为A点里程桩号和B点里程桩号；
计算过点(xC,yC)的弦AB的垂线与A点对应的圆曲线的交点(xA,yA)：
当x1≠x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
其中，(xa,ya)、ra分别为A点对应的圆曲线的圆心坐标和半径；
计算过点(xC,yC)的弦AB的垂线与B点对应的圆曲线的交点(xB,yB)：
其中，(xb,yb)、rb分别为B点对应的圆曲线的圆心坐标和半径，并且rb<ra；
若(xB,yB)有解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
若(xB,yB)无解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
其中，EXP为调和因子，可以选择的，EXP为固定值；优选地，EXP随缓和曲线段的几何特征信息动态变化，具体的实施方式中，EXP随缓和曲线段的平均曲率的减小而减小。
(2)点坐标-里程桩号
返回的所述线段类型为缓和曲线段，点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m的计算过程为：
计算过(x3,y3)与目标缓和曲线段起点A和终点B连成的弦AB的垂线Lv的垂足点(xC,yC)：
其中，(x1,y1)、(x2,y2)为A点和B点坐标；
计算所述垂线Lv与圆弧AA’的交点(xA,yA)：
当x1≠x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
其中，A’为过B点的弦AB的垂线与A点对应的圆曲线的交点，圆弧AA’为由点A沿逆时针方向到A’的弧段；
同理，计算所述垂线Lv与圆弧B’B的交点(xB,yB),其中，B’为过A点的弦AB的垂线与B点对应的圆曲线的交点，圆弧B’B为由点B’沿逆时针方向到B的弧段；
根据A点桩号m1和圆弧AA’弧长计算(xA,yA)桩号，记为mA；
根据B点桩号m2和圆弧B’B弧长计算(xB,yB)桩号，记为mB；
计算点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m：
若(xB,yB)有解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
若(xB,yB)无解，根据m1或m2计算垂足点(xC,yC)的桩号mC，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
其中，EXP为调和因子，可以选择的，EXP为固定值；优选地，EXP随缓和曲线段的几何特征信息动态变化，具体的实施方式中，EXP随缓和曲线段的平均曲率的减小而减小。
进一步地，对于3种线型的点坐标-里程桩号定位算法，均可以根据输入的点坐标与目标区间起点或终点的连线与所述目标区间的夹角判定输入的点坐标位于所述目标区间段的左侧或者右侧。本领域技术人员应当理解，对于直线段，构成所述夹角的目标区间，对于直线段是其本身，对于圆曲线段和缓和曲线段是过其起点或终点的切线。
进一步地，还通过距离公式计算输入的点坐标到目标区间线段的距离，具体是通过计算输入的点坐标到其垂直投影点的距离，得到所述输入的点坐标到目标区间线段的距离。
进一步地，步骤一至步骤四中，所述区间信息还包括坐标转换参数，步骤四还包括：根据输入的平面直角点坐标和查询得到的所述坐标系转换参数，利用高斯投影坐标反算计算得出对应的地理坐标；或者，根据输入的地理点坐标和查询得到的所述坐标系转换系数，利用高斯投影坐标正算计算得出对应的平面直角点坐标。
本发明的另一方面，提供一种基于BIM+GIS的路线点定位装置，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的定位方法。实现上述定位算法的步骤一至步骤四均可在同一装置完成，所述装置可以是电脑、手机或平板等电子计算装置。
本发明的再一方面，提供一种基于BIM+GIS的路线点定位系统，包括：区间信息取存模块、查询数据库模块、以及第一定位模块和/或第二定位模块；
所述区间信息取存模块用于提取路线的区间信息，所述区间信息包括起点里程桩号、终点里程桩号、起点坐标和终点坐标；即所述区间信息提取取存模块用于实现上述定位算法的步骤一部分。
所述查询数据库模块用于以里程桩号或点坐标为查询条件，构建查询条件-区间信息查询数据库；即所述查询数据库模块用于实现上述定位算法的步骤二部分。
所述第一定位模块，接收输入的里程桩号，从所述查询数据库模块中查询目标区间信息，根据所述里程桩号和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；即所述第一定位模块用于实现上述定位算法的步骤三和步骤四中的里程桩号-坐标部分。
所述第二定位模块，接收输入的点坐标，从所述查询数据库模块中查询目标区间信息，根据所述点坐标和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号。即所述第二定位模块用于实现上述定位算法的步骤三和步骤四中的点坐标-里程桩号部分。
所述定位系统的各个模块协同完成上述定位算法的步骤一至步骤四，各个模块的功能可以进一步包括上述算法的各种可选方案和/或优选方案，所述定位系统的所有模块可以分布于一个以上的电子计算设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过以路线区间为单位构建区间信息查询数据库，区间长短可灵活划分，根据输入的里程桩号或者点坐标直接查询目标区间信息，降低了里程桩号-坐标相互转换的计算复杂度，提高了计算效率。
通过在区间信息中增添线段类型信息，区分直线段和曲线段，针对不同的线段类型分别采取与之适应的定位算法，显著提高了定位精度。
通过构建内存查询数据库结合特定的搜索算法，进一步提高了对于用于定位算法的目标区间的查询效率。同时，本发明提供的定位算法不依赖内定的数据库系统，具有良好的移植性。
附图说明：
图1为本发明实施例1的定位方法流程图；
图2为本发明实施例1的直线段里程桩号-坐标定位算法示意图；
图3为本发明实施例1的直线段点坐标-里程桩号定位算法示意图；
图4为本发明实施例2的定位方法流程图；
图5为本发明实施例2的圆曲线段段里程桩号-坐标定位算法示意图；
图6为本发明实施例2的圆曲线段点坐标-里程桩号定位算法示意图；
图7为本发明实施例2的缓和曲线段里程桩号-坐标定位算法示意图；
图8为本发明实施例2的缓和曲线段点坐标-里程桩号定位算法示意图；
图9为本发明实施例3的定位装置结构图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种基于BIM+GIS的路线点定位方法，如图1所示，包括：
步骤一，提取路线的区间信息，所述区间信息包括起点里程桩号、终点里程桩号、起点坐标和终点坐标；
步骤二，以里程桩号或点坐标为查询条件，构建查询条件-区间信息查询数据库；
步骤三，接收输入的里程桩号或点坐标，从所述查询条件-区间信息查询数据库中查询目标区间信息；
步骤四，根据所述里程桩号和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；或者，
根据所述点坐标和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号。
本发明以路线的区间信息作为定位方法的数据来源基础，对于单条路线，其区间信息的集合构成该条路线信息，区间信息至少包括区间起点和终点的里程桩号信息以及坐标信息。其中，起点和终点分别表示区间的两个端点，在本发明中如无其他限定，起点和终点本身不具有包括顺序在内的限定作用，可以视为能够互换的同一概念。
其中，步骤一中，从设计阶段产生的路线设计文件中提取路线的区间信息。具体地实施方式中，本发明提取区间信息的来源设计软件包括但不限于于AutoCAD、HintCAD、Civil3D、PowerCivil、OpenRoads等，可以通过在上述设计软件平台上开发提取插件完成区间信息的提取，也可以直接提取从上述设计软件输出的路线区间信息。路线区间提取后存储到XML文件或其他开发数据文件或数据库，并将该文件或文件的内容存储到对象存储系统或数据库中。可见，路线区间信息的来源可以是任意的，其保存形式和保存地址也可以是任意的。步骤一提取的路线区间信息用作步骤二构建查询数据库的数据基础。步骤一提取路线区间信息不依赖于特定的设计软件，仅以提取到需要的路线区间信息数据为目的。
步骤一中，按照预定的空间间隔提取路线的区间信息，预定的空间间隔可以是均匀的，也可以是非均匀的。例如一段直线段区间长度为10km，则可以将所述直线段区间分割为10个1km的直线区间。
优选地，步骤二为：以里程桩号为查询条件，构建里程桩号-区间信息查询数据库QA；以平面直角点坐标为查询条件，构建平面直角点坐标-区间信息查询数据库QB；以及以地理点坐标为查询条件，构建地理点坐标-区间信息查询数据库QC，共计构建3组查询数据库。
可以选择地，以单条路线为单位构建上述3组查询数据库QA～QC。例如，工区包括3条路线1～3，则构建Q1A、Q1B、Q1C、Q2A、Q2B、Q2C、Q3A、Q3B、Q3C共计9组查询数据库。
可以选择地，以路线集合为单位构建里程桩号-区间信息查询数据库和点坐标-区间信息查询数据库。例如，工程项目包括1～10，10条路线，仅构建QA、QB、QC3组查询数据库。
优选地，所述区间信息还包括区间信息对应的路线标识，根据所述路线标识从所述查询数据库中筛选查询数据子库。如此，对于单条路线为单位构建的查询数据库，可以实现输入里程桩号或点坐标查询目标区间信息时，通过路线标识选择对应的查询数据子库，例如Q1A、Q1B和Q1C构成的查询数据子库。对于以路线集合为单位构建数据库，可以实现输入里程桩号或点坐标查询目标区间信息时，通过路线标识筛选一个或几个区间信息，例如返回QA1、QB1、QC1，实现输入路线标识过滤查询，再例如返回QA1、QA2、QA3，实现某一定位时返回多个最近的目标区间，实现同时对多条路线的同时转换定位计算。针对不同应用情况的需要，通过不同的查询数据库组织方式和路线标识可以提高定位计算效率，特别是对于计算资源有限的客户端设备，能够显著提高定位计算效率。
优选地，步骤二中，以里程桩号为查询条件构建Rtree，存入Rtree数据结构中数据条目格式大致如下：
{
minX:起点里程桩号，
minY:0，
maxX:终点里程桩号，
maxY:0,
data：路线区间信息
}；
以平面直角坐标为查询条件Rtree,存入Rtree数据结构中数据条目目格式大致如下：
{
minX:起点x，
minY:起点y，
maxX:终点x，
maxY:终点y,
data：路线区间信息
}；
以经纬度坐标为查询条件Rtree,存入Rtree数据结构中数据条目目格式大致如下：
{
minX:起点经度，
minY:起点纬度，
maxX:终点经度，
maxY:终点纬度,
data：路线区间信息
}；
以上数据内容只是用于说明本实施例，并不构成对于所述查询数据库格式的限定。
步骤三中，采用临近搜索算法(KNN算法)根据输入的里程桩号或者点坐标从对应的Rtree中查询目标区间信息。采用R树构建内存查询数据库，采用KNN算法从Rtree查询数据库中查询目标信息避免了遍历所有的区间信息，降低计算复杂度，提高计算效率。
步骤四中，默认线段类型为直线段，采用直线段对应的空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；或者采用线段类型对应的空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号。
直线段
(1)里程桩号-坐标，算法示意图如图2所示。
步骤四中，返回的所述线段类型为直线段，里程桩号m对应的坐标(x,y)满足：
当x1≠x2且y1≠y2时：
当x1＝x2且y1≠y2时：
当x1≠x2且y1＝y2时：
其中，m为输入的里程桩号，(x1,y1)、(x2,y2)为目标直线段的起点和终点坐标，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号。由上式计算得到里程桩号m对应的坐标(x,y)。
(2)点坐标-里程桩号，算法示意图如图3所示。
步骤四中，返回的所述线段类型为直线段，判断输入的点坐标与所述直线的位置关系，若输入的点坐标与直线共线，点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m满足：
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x1，y1)、(x2，y2)为目标直线段的起点和终点坐标，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号。由上式求得点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m，此种情况对应于坐标点位于路线上。
对于大多数输入的点坐标位于路线两侧的情况，点坐标对应的里程桩号m满足：
当x1≠x2且y1≠y2时：
当x1＝x2且y1≠y2时：
当x1≠x2且y1＝y2时：
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x,y)为(x3,y3)在目标直线段的垂直投影点，(x1,y1)、(x2,y2)为目标直线段的起点和终点坐标，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号,由上式计算得到点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m
对于点坐标-里程桩号定位算法，根据输入的点坐标与目标区间起点或终点的连线与所述目标区间的夹角判定输入的点坐标位于所述目标区间段的左侧或者右侧。
通过距离公式计算输入的点坐标到目标区间线段的距离，具体是通过计算输入的点坐标到其垂直投影点的距离，得到所述输入的点坐标到目标区间线段的距离。
步骤一至步骤四中，所述区间信息还包括坐标转换参数，步骤四还包括：根据输入的平面直角点坐标和查询得到的所述坐标系转换参数，利用高斯投影坐标反算计算得出对应的地理坐标；或者，根据输入的地理点坐标和查询得到的所述坐标系转换系数，利用高斯投影坐标正算计算得出对应的平面直角点坐标。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，针对路线区间的不同线段类型采用不同的定位算法，定位方法流程图如图4所示。
所述区间信息还包括线段类型，所述线段类型包括直线段和/或曲线段。进一步地，所述曲线段包括圆曲线段和/或缓和曲线段。对于曲线段区间，所述区间信息还包括曲线段的几何特征信息。所述圆曲线段的几何特征信息包括圆曲线半径和圆心坐标；所述缓和曲线段的几何特征信息包括起点半径、起点圆心坐标、终点半径和终点圆心坐标。
步骤四中，根据所述目标区间信息返回的所述线段类型，采用线段类型对应的空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；或者采用线段类型对应的空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号。
以下就圆曲线段和缓和曲线段的里程桩号-坐标、点坐标-里程桩号路线点定位算法予以描述，需要说明的是，各类线型的定位算法中的表达式相互独立。
圆曲线段
(1)里程桩号-坐标，定位算法示意图如图5所示。
返回的所述线段类型为圆曲线段，里程桩号m对应的坐标(x,y)由下式求出：
其中，m为输入的里程桩号，(x0,y0)为圆曲线对应的圆心，r为圆曲线对应的半径，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号，θ1、θ2为起点坐标和终点坐标对应的圆参数方程的参数，θ为里程桩号m对应的圆参数方程的参数，并且(θ1-θ)(θ-θ2)≥0。
(2)点坐标-里程桩号，定位算法示意图如图6所示
返回的所述线段类型为圆曲线段，点坐标对应的里程桩号m计算式为：
其中，θ为输入的点坐标在圆曲线上的投影点的圆参数方程的参数，m1、m2为目标圆曲线段的起点里程桩号和终点里程桩号，θ1、θ2为起点坐标和终点坐标对应的圆参数方程的参数。所述投影点的含义为输入的点坐标与圆曲线圆心的连线与所述圆曲线的交点。
可以选择地，所述参数θ的计算式如下：
当x3≠x0且y3≠y0时，
当x3＝x0且y3≠y0时，
当x3≠x0且y3＝y0时，
当x3＝x0且y3＝y0时，(x3,y3)与圆心(x0,y0)重合，参数θ取圆曲线段中点对应的参数角；
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x0,y0)为圆曲线段对应的圆心坐标，r为圆曲线段对应的圆半径，(x,y)为(x3,y3)在圆曲线段上的投影点坐标；并且，所述参数θ满足约束条件：
(θ1-θ)(θ-θ2)＞0
满足该约束条件的情况即(x3,y3)的垂足在圆曲线段两端点之间。
若上述求解过程θ无解，另一选择的方式：所述参数θ的计算式如下：
当x1≠x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
当x1≠x2且y1＝y2时，
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x0,y0)为圆曲线段对应的圆心坐标，r为圆曲线段对应的圆半径，(x,y)为(x3,y3)在圆曲线段上的近似投影点坐标，(x1,y1)、(x2,y2)为目标圆曲线段的起点和终点坐标；并且，所述参数θ满足约束条件：
(θ1-θ)(θ-θ2)＜0
满足该约束条件的情况即(x3,y3)的投影点在圆曲线段的延长曲线段上。本领域技术人员能够知晓，当θ＝θ1或者θ＝θ2时，输入的点坐标(x3,y3)与圆曲线段起点或终点重合。
缓和曲线段
(1)里程桩号-坐标，定位算法示意图如图7所示。
返回的所述线段类型为缓和曲线段，里程桩号m对应的点坐标(x,y)的计算过程为：
计算目标缓和曲线段起点A和终点B连成的弦AB之间的点(xC,yC)：
当x1≠x2且y1≠y2时：
当x1＝x2且y1≠y2时：
当x1≠x2且y1＝y2时：
其中，m为输入的里程桩号，(x1,y1)、(x2,y2)为A点和B点坐标，m1、m2为A点里程桩号和B点里程桩号；
计算过点(xC,yC)的弦AB的垂线与A点对应的圆曲线的交点(xA,yA)：
当x1≠x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
其中，(xa,ya)、ra分别为A点对应的圆曲线的圆心坐标和半径；
计算过点(xC,yC)的弦AB的垂线与B点对应的圆曲线的交点(xB,yB)：
其中，(xb,yb)、rb分别为B点对应的圆曲线的圆心坐标和半径，并且rb<ra；
若(xB,yB)有解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
若(xB,yB)无解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
其中，EXP为调和因子，可以选择的，EXP为固定值；优选地，EXP随缓和曲线段的几何特征信息动态变化，具体的实施方式中，EXP随缓和曲线段的平均曲率的减小而减小。
对于缓和曲线采用(xC,yC)到起点和终点两端点的距离的EXP次方的之比作为权重，对(xA,yA)和(xB,yB)进行加权平均计算，近似求取点坐标(x,y)。根据仿真结果显示，本申请求取的点坐标与其实际坐标的误差可达厘米级。
(2)点坐标-里程桩号，定位算法示意图如图8所示。
返回的所述线段类型为缓和曲线段，点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m的计算过程为：
计算过(x3,y3)与目标缓和曲线段起点A和终点B连成的弦AB的垂线Lv的垂足点(xC,yC)：
其中，(x1,y1)、(x2,y2)为A点和B点坐标；
计算所述垂线Lv与圆弧AA’的交点(xA,yA)：
当x1≠x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
其中，A’为过B点的弦AB的垂线与A点对应的圆曲线的交点，圆弧AA’为由点A沿逆时针方向到A’的弧段；
同理，计算所述垂线Lv与圆弧B’B的交点(xB,yB),其中，B’为过A点的弦AB的垂线与B点对应的圆曲线的交点，圆弧B’B为由点B’沿逆时针方向到B的弧段；
根据A点桩号m1和圆弧AA’弧长计算(xA,yA)桩号，记为mA；
根据B点桩号m2和圆弧B’B弧长计算(xB,yB)桩号，记为mB；
计算点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m：
若(xB,yB)有解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
若(xB,yB)无解，根据m1或m2计算垂足点(xC,yC)的桩号mC，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
其中，EXP为调和因子，可以选择的，EXP为固定值；优选地，EXP随缓和曲线段的几何特征信息动态变化，具体的实施方式中，EXP随缓和曲线段的平均曲率的减小而减小。
对于缓和曲线采用(xC,yC)到起点和终点两端点的距离的EXP次方的之比作为权重，对mA和mB进行加权平均计算，近似求取里程桩号m。根据仿真结果显示，本申请求取的里程桩号与实际桩号的误差可达厘米级。
实施例3
图9示出了根据本发明实施例3的基于BIM+GIS的路线点定位装置，即电子设备1010(例如具备程序执行功能的计算机服务器)，其包括至少一个处理器1011，电源1014，以及与所述至少一个处理器1011通信连接的存储器1012和输入输出接口1013；所述存储器1012存储有可被所述至少一个处理器1011执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器1011执行，以使所述至少一个处理器1011能够执行前述任一实施例所公开的方法；所述输入输出接口1013可以包括显示器、键盘、鼠标、以及USB接口，用于输入输出数据；电源1014用于为电子设备1010提供电能。
实施例4
本发明的实施例4提供一种基于BIM+GIS的路线点定位系统，包括：区间信息取存模块、查询数据库模块、以及第一定位模块和/或第二定位模块；
所述区间信息取存模块用于提取路线的区间信息，所述区间信息包括起点里程桩号、终点里程桩号、起点坐标和终点坐标；即所述区间信息提取取存模块用于实现上述定位算法的步骤一部分。
所述查询数据库模块用于以里程桩号或点坐标为查询条件，构建查询条件-区间信息查询数据库；即所述查询数据库模块用于实现上述定位算法的步骤二部分。
所述第一定位模块，接收输入的里程桩号，从所述查询数据库模块中查询目标区间信息，根据所述里程桩号和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；即所述第一定位模块用于实现上述定位算法的步骤三和步骤四中的里程桩号-坐标部分。
所述第二定位模块，接收输入的点坐标，从所述查询数据库模块中查询目标区间信息，根据所述点坐标和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号。即所述第二定位模块用于实现上述定位算法的步骤三和步骤四中的点坐标-里程桩号部分。
所述定位系统的各个模块协同完成上述定位算法的步骤一至步骤四，所述定位系统的所有模块可以分布于一个以上的电子计算设备。
本领域技术人员可以理解：实现本发明定位方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
当本发明上述集成的单元以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种基于BIM+GIS的路线点定位方法，其特征在于，包括：
步骤一，提取路线的区间信息，所述区间信息包括起点里程桩号、终点里程桩号、起点坐标和终点坐标；
步骤二，以里程桩号或点坐标为查询条件，构建查询条件-区间信息查询数据库；
步骤三，接收输入的里程桩号或点坐标，从所述查询条件-区间信息查询数据库中查询目标区间信息；
步骤四，根据所述里程桩号和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；或者，
根据所述点坐标和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号；
所述区间信息还包括线段类型，所述线段类型包括直线段和/或曲线段；对于曲线段区间，所述区间信息还包括曲线段的几何特征信息；
所述曲线段包括圆曲线段和/或缓和曲线段；所述圆曲线段的几何特征信息包括半径和圆心坐标；所述缓和曲线段的几何特征信息包括起点半径、起点圆心坐标、终点半径和终点圆心坐标；
步骤四中，根据所述目标区间信息返回的所述线段类型，采用线段类型对应的空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；或者采用线段类型对应的空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号；
所述线段类型为缓和曲线段，里程桩号对应的坐标(x,y)的计算过程为：
计算目标缓和曲线段起点A和终点B连成的弦AB之间的点(xC,yC)：
其中，m为输入的里程桩号，(x1,y1)、(x2,y2)为A点和B点坐标，m1、m2为A点里程桩号和B点里程桩号；
计算过点(xC,yC)的弦AB的垂线与A点对应的圆曲线的交点(xA,yA)；
计算过点(xC,yC)的弦AB的垂线与B点对应的圆曲线的交点(xB,yB)；
若(xB,yB)有解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
若(xB,yB)无解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
其中，EXP为调和因子。
2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：步骤二为：以里程桩号为查询条件，构建里程桩号-区间信息查询数据库，以及以点坐标为查询条件，构建点坐标-区间信息查询数据库。
3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于：以单条路线为单位构建里程桩号-区间信息查询数据库和点坐标-区间信息查询数据库；或者以路线集合为单位构建里程桩号-区间信息查询数据库和点坐标-区间信息查询数据库。
4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于：所述区间信息还包括区间信息对应的路线标识，根据所述路线标识从所述查询数据库中筛选查询数据子库。
5.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于：步骤二中，所述查询数据库为R树查询数据库、多维线段树查询数据库或者R*树查询数据库。
6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于：步骤三中，采用临近搜索算法从所述查询条件-区间信息查询数据库中查询目标区间信息。
7.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于：步骤二中，所述查询数据库为采用区间信息构建线性数组，步骤三中使用遍历方式查询目标区间信息。
8.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：步骤四中，返回的所述线段类型为直线段，里程桩号对应的坐标(x,y)满足：
当x1≠x2且y1≠y2时：
当x1＝x2且y1≠y2时：
当x1≠x2且y1＝y2时：
其中，m为输入的里程桩号，(x1,y1)、(x2,y2)为目标直线段的起点和终点坐标，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号。
9.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：返回的所述线段类型为直线段，判断点坐标(x3,y3)与直线段的位置关系，若点坐标(x3,y3)位于起点与终点的连线上，点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m满足：
若点坐标(x3,y3)位于起点与终点的连线外，点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m满足：
当x1≠x2且y1≠y2时：
当x1＝x2且y1≠y2时：
当x1≠x2且y1＝y2时：
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x,y)为(x3,y3)在起点与终点连线的垂直投影点，(x1,y1)、(x2,y2)为目标直线段的起点和终点坐标，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号。
10.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：返回的所述线段类型为圆曲线段，里程桩号m对应的坐标(x,y)由下式求出：
其中，m为输入的里程桩号，(x0,y0)为圆曲线对应的圆心，r为圆曲线对应的半径，m1、m2为起点里程桩号和终点里程桩号，θ1、θ2为起点坐标和终点坐标对应的圆参数方程的参数，θ为里程桩号m对应的圆参数方程的参数，并且(θ1-θ)(θ-θ2)≥0。
11.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：返回的所述线段类型为圆曲线段，点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m计算式为：
判断点坐标(x3,y3)与起点和终点所在的圆曲线的位置关系，若点坐标(x3,y3)位于所述圆曲线内，θ为输入的点坐标(x3,y3)对应的圆参数方程的参数，若点坐标(x3,y3)位于所述圆曲线外，θ为输入的点坐标(x3,y3)在圆曲线的投影点对应的圆参数方程的参数，m1、m2为目标圆曲线段的起点里程桩号和终点里程桩号，θ1、θ2为起点坐标和终点坐标对应的圆参数方程的参数。
12.根据权利要求11所述的定位方法，其特征在于：若点坐标(x3,y3)位于起点和终点所在的圆曲线外，所述参数θ的计算式如下：
当x3≠x0且y3≠y0时，
当x3＝x0且y3≠y0时，
当x3≠x0且y3＝y0时，
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x0,y0)为圆曲线的圆心坐标，r为圆曲线半径，(x,y)为(x3,y3)在圆曲线上的垂直投影点坐标；并且，所述参数θ满足约束条件：
(θ1-θ)(θ-θ2)≥0。
13.根据权利要求12所述的定位方法，其特征在于：若所述参数θ无解，所述参数θ的计算式如下：
当x1≠x2且y1≠y2时，
当x1＝x2且y1≠y2时，
当x1≠x2且y1＝y2时，
其中，(x3,y3)为输入的点坐标，(x0,y0)为圆曲线段对应的圆心坐标，r为圆曲线段对应的圆半径，(x,y)为(x3,y3)在圆曲线上的近似投影点坐标，(x1,y1)、(x2,y2)为目标圆曲线段的起点和终点坐标；并且，所述参数θ满足约束条件：
(θ1-θ)(θ-θ2)<0。
14.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：返回的所述线段类型为缓和曲线段，点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m的计算过程为：
计算过点(x3,y3)与目标缓和曲线段起点A和终点B连成的弦AB的垂线Lv的垂足点(xC,yC)；
计算所述垂线Lv与圆弧AA’的交点(xA,yA)，A’为过B点的弦AB的垂线与A点对应的圆曲线的交点，圆弧AA’为由点A沿逆时针方向到A’的弧段；
计算所述垂线Lv与圆弧B’B的交点(xB,yB)，B’为过A点的弦AB的垂线与B点对应的圆曲线的交点，圆弧B’B为由点B’沿逆时针方向到B的弧段；
根据A点桩号m1和圆弧AA’弧长计算(xA,yA)桩号，记为mA；
根据B点桩号m2和圆弧B’B弧长计算(xB,yB)桩号，记为mB；
计算点坐标(x3,y3)对应的里程桩号m：
若(xB,yB)有解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
若(xB,yB)无解，根据m1或m2计算垂足点(xC,yC)的桩号mC，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
其中，EXP为调和因子。
15.根据权利要求1或14所述的定位方法，其特征在于：所述调和因子EXP随缓和曲线段的几何特征信息动态变化或者为固定值。
16.根据权利要求9、11-13、14中任一项所述的定位方法，其特征在于：根据输入的点坐标与目标区间起点或终点的连线与所述目标区间的夹角判定输入的点坐标位于所述目标区间段的左侧或者右侧。
17.根据权利要求9、11-13、14中任一项所述的定位方法，其特征在于：还通过距离公式计算输入的点坐标到目标区间线段的距离。
18.根据权利要求1-14任一项所述的定位方法，其特征在于：步骤一至步骤四中的坐标包括平面直角坐标和/或地理坐标。
19.根据权利要求1-14任一项所述的定位方法，其特征在于：步骤一中，按照预定的空间间隔提取路线的区间信息。
20.根据权利要求1-14任一项所述的定位方法，其特征在于：步骤一至步骤四中，所述区间信息还包括坐标转换参数，步骤四还包括：根据输入的平面直角点坐标和查询得到的所述坐标系转换参数，利用高斯投影坐标反算计算得出对应的地理坐标；或者，根据输入的地理点坐标和查询得到的所述坐标系转换系数，利用高斯投影坐标正算计算得出对应的平面直角点坐标。
21.一种基于BIM+GIS的路线点定位装置，其特征在于，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至20中任一项所述的方法。
22.一种基于BIM+GIS的路线点定位系统，其特征在于，包括：区间信息取存模块、查询数据库模块、以及第一定位模块和/或第二定位模块；
所述区间信息取存模块用于提取路线的区间信息，所述区间信息包括起点里程桩号、终点里程桩号、起点坐标和终点坐标；
所述查询数据库模块用于以里程桩号或点坐标为查询条件，构建查询条件-区间信息查询数据库；
所述第一定位模块，接收输入的里程桩号，从所述查询数据库模块中查询目标区间信息，根据所述里程桩号和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；
所述第二定位模块，接收输入的点坐标，从所述查询数据库模块中查询目标区间信息，根据所述点坐标和所述目标区间信息，采用空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号；
所述区间信息还包括线段类型，所述线段类型包括直线段和/或曲线段；对于曲线段区间，所述区间信息还包括曲线段的几何特征信息；
所述曲线段包括圆曲线段和/或缓和曲线段；所述圆曲线段的几何特征信息包括半径和圆心坐标；所述缓和曲线段的几何特征信息包括起点半径、起点圆心坐标、终点半径和终点圆心坐标；
步骤四中，根据所述目标区间信息返回的所述线段类型，采用线段类型对应的空间几何函数计算所述里程桩号对应的坐标；或者采用线段类型对应的空间几何函数计算所述点坐标对应的里程桩号；
所述线段类型为缓和曲线段，里程桩号对应的坐标(x,y)的计算过程为：
计算目标缓和曲线段起点A和终点B连成的弦AB之间的点(xC,yC)：
其中，m为输入的里程桩号，(x1,y1)、(x2,y2)为A点和B点坐标，m1、m2为A点里程桩号和B点里程桩号；
计算过点(xC,yC)的弦AB的垂线与A点对应的圆曲线的交点(xA,yA)；
计算过点(xC,yC)的弦AB的垂线与B点对应的圆曲线的交点(xB,yB)；
若(xB,yB)有解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
若(xB,yB)无解，计算里程桩号m对应的坐标(x,y)：
或
其中，EXP为调和因子。
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