CN112257159A - 一种面向bim设计的桥梁工程线路坐标计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，包括S1、建立BIM设计模型及统一坐标系的系统数据库，向系统数据库中导入BIM设计模型数据；S2、在统一坐标体系中，以缓和曲线的通用计算模型为基础，运用算法计算中心线路坐标并进行断链设置；导入模型数据，运用交点法或线元法求解BIM设计模型的中心线路坐标；若需要断链设置，获取BIM设计模型计算得出的逐桩坐标表，进行排序并选中需要断链的桩号，得到需要断链的坐标信息。S3、根据BIM设计模型对计算坐标数据结果检核，并反馈和导出计算结果。本发明计算准确、定位精度高。有效解决了设计部门、施工部门之间测量坐标系不统一、放样误差易累积、现场测设不灵活、自动化程度差等问题。

Description

一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法

技术领域

本发明涉及桥梁线路坐标计算技术领域，特别涉及一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，高铁建设也呈现出极高的增长态势。对高铁线路坐标测量精度和测量效率也提出了更高的要求。传统线路中线测设方法大都基于线路图形几何关系，存在测量坐标系不统一、放样误差易累积、现场测设不灵活、自动化程度差等缺点。而BIM技术通过计算机让设计施工人员直观地确切的了解建筑物的准确坐标、外部形态、内部构造以及所需用料等信息，对上述问题的解决提供了新的技术手段。因此，研究基于高速铁路桥梁BIM设计规则的中心曲线及中边桩坐标自动化计算方法，无论对于线路中线的测设，还是对于线路勘测设计、施工管理、检测验收以及运营维护等都有重要的实际意义；对高速铁路建设工作的数字化和自动化都有积极的促进作用。

现有技术的不足之处在于，传统线路中线测设方法大都基于线路图形几何关系，存在测量坐标系不统一、放样误差易累积、现场测设不灵活、自动化程度差等缺点。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，包括：

S1、建立BIM设计模型及统一坐标系的系统数据库；

S2、在统一坐标体系中，以缓和曲线的通用计算模型为基础，运用算法计算中心线路坐标并进行断链设置；

S3、根据BIM设计模型对计算坐标数据结果检核，并反馈和导出计算结果。

作为本发明的进一步的方案：所述步骤S1建立BIM设计模型及统一坐标系的系统数据库的具体步骤包括：

S11、建立BIM设计模型及统一坐标系的系统数据库；

S12、向系统数据库中导入BIM设计模型数据。

作为本发明的进一步的方案：所述BIM设计模型数据包括桩基、承台、墩柱以及梁体的模型数据。

作为本发明的进一步的方案：所述步骤S2在统一坐标体系中，以缓和曲线的通用计算模型为基础，运用算法计算中心线路坐标并进行校验的具体步骤包括：

S21、在统一坐标体系中，以缓和曲线的通用计算模型为基础，导入BIM设计模型数据，运用交点法或线元法求解BIM设计模型的中心线路坐标；

S22、若需要断链设置，获取BIM设计模型计算得出的逐桩坐标表，进行排序并得到需要断链的坐标信息。

作为本发明的进一步的方案：所述运用交点法或线元法求解BIM设计模型的中心线路坐标的具体步骤包括：

若具备BIM设计模型的交点信息，则利用交点法计算中心线路坐标，所述交点信息包括交点桩号、交点坐标、转角值、圆曲线半径、缓和曲线长度；

若具备BIM设计模型的线型信息，则利用线元法计算中心线路坐标，所述线型信息包括起点坐标、方位角、起终点桩号、转向角。

作为本发明的进一步的方案：所述利用交点法计算中心线路坐标的具体步骤包括：

获取交点个数，生成交点信息表，同时生成若干个直线表和曲线表，所述直线表和曲线表为直线至曲线至直线的交替生成；

向交点信息表、若干个直线表和曲线表中导入起点、终点及所有交点信息计算直线表和曲线表的坐标信息及里程信息。

作为本发明的进一步的方案：所述断链设置的具体步骤包括：

根据所述交点信息表、若干个直线表和曲线表，生成逐桩坐标表；

将所述逐桩坐标表的桩号里程进行升序排序；

选中需要断链的桩号，获取生成的断链表中需要断链的坐标信息。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通过采用上述的技术方案，采用建立BIM设计模型以及统一坐标系的系统数据库，导入项目数据，以对称型缓和曲线及非对称型缓和曲线的通用计算模型为基础，分别运用交点法和线元法，实现具有断链设置的桥梁中心曲线逐里程坐标自动计算及校验。在此基础上，实现中边桩坐标的自动计算。计算准确、定位精度高。同时有效解决了因为部门之间测量的坐标系不统一、放样误差的累积、现场测量设备的不灵活、自动化程度差等问题。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1为本发明公开的桥梁工程线路坐标计算方法的流程图；

图2为本发明公开的桥梁工程线路坐标计算方法的交点信息表；

图3为本发明公开的桥梁工程线路坐标计算方法的逐桩坐标表；

图4为本发明公开的桥梁工程线路坐标计算方法的桩基坐标复核表。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例中，一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，包括：

S1、建立BIM设计模型及统一坐标系的系统数据库的具体步骤包括：

建立BIM设计模型及统一坐标系的系统数据库，向系统数据库中导入BIM设计模型数据。其中，所述BIM设计模型数据包括桩基、承台、墩柱以及梁体的模型数据。

S2、在统一坐标体系中，以缓和曲线的通用计算模型为基础，运用算法计算中心线路坐标并进行断链设置的具体步骤包括：

在统一坐标体系中，以缓和曲线的通用计算模型为基础，根据若BIM设计模型的交点信息或者是线型信息是否完善，从而决定选择利用交点法或者线元法计算中心线路坐标，其中所述交点信息及线型信息包括交点桩号、交点坐标、转角值、圆曲线半径、缓和曲线长度，所述包括起点坐标、方位角、起终点桩号、转向角。

所述以缓和曲线的通用计算模型为基础的具体方法包括：

计算缓和曲线的要素；

所述计算公式为：

L＝R(α-2β₀)+2l_s

D＝2T-L；

其中，α为路线偏转角，单位：弧度，R为圆曲线半径，单位：m，β₀为缓和曲线偏转角，单位：弧度，p为内移距，单位：m，q为切线增长，单位：m，T为切线长，单位：m；E为外距，单位：m，D为切曲差，即切线长减去曲线长，单位：m。

在一些公开的实施例中，交点法的具体计算步骤包括：首先获取交点个数，通过生成交点信息表，同时也生成若干个直线表和曲线表，所述直线表和曲线表为直线至曲线至直线的交替生成。

请参考图2，向交点信息表、若干个直线表和曲线表中导入起点BP、终点EP及所有交点信息计算直线表和曲线表的坐标信息及里程信息。计算每一条直线的起算坐标，每一条曲线的起算里程、结束里程以及“ZH”、“HY”、“QZ”、“YZ”、“HZ”等信息。

其中，QD为起点，ZH为直缓点，是直线与缓和曲线的交点，HY为缓圆点，是缓和曲线与圆曲线的交点，QZ为曲中点，是圆曲线中点，YH为圆缓点，是圆曲线与缓和曲线的交点，HZ为缓直点，是缓和曲线与直线的交点。

请参考图3，若桥梁项目中需要进行断链设置，首先获取BIM设计模型计算得出的逐桩坐标表，然后进行排序并得到需要断链的坐标信息。具体步骤包括：

根据所述交点信息表、若干个直线表和曲线表，生成逐桩坐标表；

将所述逐桩坐标表的桩号里程进行升序排序；

选中需要断链的桩号，获取生成的断链表中需要断链的坐标信息。

S3、根据BIM设计模型对计算坐标数据结果检核，并反馈和导出计算结果。

以下为本发明公开的一些实施例的工作原理及工作过程：

首先通过交点法求解中心线路坐标，交点法进行数据计算。

获取交点个数，生成交点信息表格，同时自动生成多个直线计算表和曲线计算表。这些表的编号从起点开始顺序编号，按照直线到曲线到直线的交替原则生成。

然后获取BP起点、EP终点及所有交点信息后，计算每一条直线的起算坐标，每一条曲线的起算里程、结束里程以及“ZH”、“HY”、“QZ”、“YZ”、“HZ”等信息。导入数据后生成直线、曲线及转角表。同步数据到直线、曲线表。

获取任意点桩号和距中桩距离相应数值，计算结果，如曲线表、自动桩号生成等等，交点法自动得到待求点坐标X和Y等信息。

对于每条直线和曲线计算表，都是采用相同的方法进行计算。如果需要的特殊点桩号，可以手动修改表中某个值，然后再重新进行计算。

当所有的直线和曲线表都计算完成后，可以单独将每个表中的待求点坐标添加到逐桩坐标表。在统一坐标系中自动将逐桩坐标表坐标导入到地图中。

如图3所示，若工程如需进行断链设置。在进行断链操作之前，需要检查逐桩坐标表中是否已经按照桩号进行升序排序。如果不是，自动进行排序。然后选中需要断链的桩号，在断链表得到两个需要断链的坐标信息。得到所需断链的坐标信息后，根据断链表更新逐桩坐标表。

如图4所示，通过位于中心线路的墩台坐标计算相应桩基坐标数据。输入墩台信息录入，生成墩中心坐标等基础计算表格。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，其特征在于，包括：

S1、建立BIM设计模型及统一坐标系的系统数据库；

S2、在统一坐标体系中，以缓和曲线的通用计算模型为基础，运用算法计算中心线路坐标并进行断链设置；

S3、根据BIM设计模型对计算坐标数据结果检核，并反馈和导出计算结果。

2.根据权利要求1所述一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，其特征在于，所述步骤S1建立BIM设计模型及统一坐标系的系统数据库的具体步骤包括：

S11、建立BIM设计模型及统一坐标系的系统数据库；

S12、向系统数据库中导入BIM设计模型数据。

3.根据权利要求2所述一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，其特征在于，所述BIM设计模型数据包括桩基、承台、墩柱以及梁体的模型数据。

4.根据权利要求1所述一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，其特征在于，所述步骤S2在统一坐标体系中，以缓和曲线的通用计算模型为基础，运用算法计算中心线路坐标并进行校验的具体步骤包括：

S21、在统一坐标体系中，以缓和曲线的通用计算模型为基础，导入BIM设计模型数据，运用交点法或线元法求解BIM设计模型的中心线路坐标；

S22、若需要断链设置，获取BIM设计模型计算得出的逐桩坐标表，进行排序并得到需要断链的坐标信息。

5.根据权利要求4所述一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，其特征在于，所述运用交点法或线元法求解BIM设计模型的中心线路坐标的具体步骤包括：

若具备BIM设计模型的交点信息，则利用交点法计算中心线路坐标，所述交点信息包括交点桩号、交点坐标、转角值、圆曲线半径、缓和曲线长度；

若具备BIM设计模型的线型信息，则利用线元法计算中心线路坐标，所述线型信息包括起点坐标、方位角、起终点桩号、转向角。

6.根据权利要求5所述一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，其特征在于，所述利用交点法计算中心线路坐标的具体步骤包括：

获取交点个数，生成交点信息表，同时生成若干个直线表和曲线表，所述直线表和曲线表为直线至曲线至直线的交替生成；

向交点信息表、若干个直线表和曲线表中导入起点、终点及所有交点信息计算直线表和曲线表的坐标信息及里程信息。

7.根据权利要求4和5所述一种面向BIM设计的桥梁工程线路坐标计算方法，其特征在于，所述断链设置的具体步骤包括：

根据所述交点信息表、若干个直线表和曲线表，生成逐桩坐标表；

将所述逐桩坐标表的桩号里程进行升序排序；

选中需要断链的桩号，获取生成的断链表中需要断链的坐标信息。

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