随着全站仪的日益普及,坐标放样的方法因其准确、迅速的优点而在施工中得到了越来越多的使用。而利用全站仪进行坐标放样,关键的问题就在于如何计算出需放样点的坐标。在公路施工过程中,需要进行放样的点位,不外乎两种情况:一是该点位于公路中线上,即公路中桩;另一类则是点位在中线以外,位于某个中桩的横断方向上。这样无论哪种情况,需要放样的点的桩号首先是已知的。以下就这两种情况,分别讨论一下其坐标的计算方法. 公路中线上点的坐标计算
当需放样的点位于公路中线上时,如图1,各JDi的坐标(Xi,Yi)在控制测量阶段就已经测定(或由施工图文件中《直线、曲线及转角表》中查出),相邻JD连线的坐标方位角Ai-1,i可由同样方法查出,或利用JD坐标反算推出。各曲线主点坐标可由《直线、曲线及转角表》查出,或由曲线要素值及
计算得到。
1.1直线上各中桩坐标计算
当需要放样的P点位于直线上时,有两种情况:位于YZ(HZ)之间和ZY(ZH)之间,或者位于公路QD和ZH(ZY)之间,其计算方法相同,公式如下:
式中 为该段直线的起点(可以是YZ,HZ,或QD)坐标
为要求的P点与该段直线起点的桩号差(距离)
1.2 单圆曲线上各中桩坐标计算 当需要放样P点位于单圆曲线上时,其坐标计算如下:
式中 为ZY点坐标, 为圆曲线半径
为P点与ZY 点的桩号差(弧长)
当路线左转时,取“-”,反之取“+”
1.3 带缓和曲线的圆曲线上各中桩坐标计算
当P点位于带缓和曲线的圆曲线时,又分为以下三种情况:
1.3.1 ZH到HY段
式中
为ZH点坐标
为P点与ZH点桩号差, 为缓和曲线长
当路线左转时,取“-”,反之取“+”
1.3.2 HY到YH段
式中 为HY点坐标
为P点与ZH点桩号差, 为缓和曲线长
当路线左转时,取“-”,反之取“+”
1.3.3 YH到HZ段
式中,
为HZ点坐标, 为HZ点与P点的桩号差
当路线左转时,取“+”,反之取“-”
1.4 复曲线上各中桩坐标计算
1.4.1
当复曲线中间不设缓和曲线时,采用以下方法进行计算:对于第一缓和曲线、第一段圆曲线以及第二缓和曲线,分别用公式(3)、公式(4)和公式(5)计算;对于第二段圆曲线,用公式(2)计算,计算时将公式
(2)中的
换成 , 分别为第一圆曲线和第一缓和曲线长度,左转取“-”,右转取“+”。
1.4.2 当复曲线中间有缓和曲线时,即构成卵型曲线。
如图2,缓和曲线AB的长度为 ,A、B点的曲率半径分别为 和 , 为缓和曲线上曲率为零的点,AB段内任意点的坐标从
点推算。对于这种曲线来讲,主要是计算中间缓和曲线上各点的坐标,而两侧的圆曲线和缓和曲线的计算方法与前述内容相同,此处不再细述。
则,
式中, 为第一、第二缓和曲线长度。
为大圆,小圆半径。
1.4.2.1 当 时
如图2(a),设A点(YH1)的坐标为( ),由公式(4)计算得到,切线方位角 用下式计算: 式中, 为半径为 的圆曲线的曲线长。
点的坐标为:
式中,
的切线方位角
1.4.2.2 当 时
如图2(b), 点的坐标
式中,
的切线方位角
1.4.2.3 内任意点坐标
计算出 点的坐标及切线方位角后,当 时,用公式(3)计算上任意点坐标;当 时,用公式(5)计算,式中 为中间缓和曲线上计算点至
点的曲线长, 相应换成 。 2. 公路横断面上各点坐标计算
当要放样的点P位于中线以外时,则应位于某中桩的横断方向上,此时P点所对应中桩的坐标可由前述方法计算,此处视为已知,记作
P点到其所对应中装的距离D也应为已知,同时P点位于左幅或是右幅也应已知。这里仅列出需放样的点位于直线、圆曲线及缓和曲线上的情况,当需放样点位于复曲线或卵型曲线上时,计算方法与此类似,只是须把相应方位角进行转换,此处不再详述。
2.1 P点对应的中桩位于直线上时:
式中, http://www.gongcheng.org 为P点对应中桩的坐标
P点位于左幅时,取“-”,反之取“+”
本节其余符号与前述相同
2.2 P点对应的中桩位于单圆曲线上时
式中,第一个“±”号,路线左转取“-”,右转取“+”
第二个“±”号,P点位于左幅时,取“-”,反之取“+”
2.3 P点对应的中桩位于带缓和曲线的圆曲线上时,2.4 分三种情况:
2.3.1 ZH到HY段
式中 为ZH点坐标
为P点对应的中桩与ZH点桩号差, 为缓和曲线长
第一个“±”号,路线左转取“-”,右转取“+”了 “±”号,P点位于左幅时,取“-”,反之取“+”
2.3.2 HY到YH段
式中 为HY点坐标 对应的中桩与HY点桩号差, 为缓和曲线长
前两个“±”号,路线左转取“-”,右转取“+”
第三个“±”号,P点位于左幅时,取“-”,反之取“+”
2.3.3 YH到HZ段
式中 为HZ点坐标
为HZ点桩号与P点对应的中桩桩号差, 为缓和曲线长
第一个“±”号,路线左转取“+”,右转取“-”
第二个“±”号,P点位于左幅时,取“-”,反之取“+”
3 计算示例
已知JD9(2006,2007),JD10(2250,3140),JD11(1865,4250 ) JD10里程K16+062.25 ,
求:各主点坐标;K15+400 K15+900 K16+700 中桩及左侧距中桩7.5m处点的坐标
解: A9,10=77°50′47.56″ D9,10=1158.976 m
A10,11=109°07′44.19″ D10,11=1174.872 m
路线转角 =31°16′56.63 要素值经计算为
m m 3°26′15.89″
m m
由于JD10里程为K16+062.25,所以各主点里程为 ZH K15+211.897 HY K15+511.897 YH K16+576.849
HZ K16+876.849 QZ K16+044.373
各主点坐标计算如下:
ZH点 由公式(1)
77°50′47.56″ 代入,得
X=2070.975 Y=2308.706
HY点 由公式(3)
77°50′47.56″ 代入,得
X=2128.247 Y=2603.140 第二个为P点各曲线
YH 点 由公式(4)
77°50′47.56″ 代入,得
X=2063.949 Y=3658.101
HZ 点 由公式(1)
109°07′44.19″ 代入,得
X=1971.343 Y=3943.399
YH 点 由公式(5)
109°07′44.19″ 代入,得
X=2063.949 Y=3658.101
与公式(4)计算结果相同
K15+400 位于ZH到HY 段
中桩坐标 X=2109.128 Y=2492.894
左侧7.5m X=2116.495 Y=2491.488
K15+900 位于HY到YH段
中桩坐标 X=2157.104 Y=2989.778
左侧7.5m X=2164.604 Y=2989.801
K16+700 位于YH到HZ 段
中桩坐标 X=2028.132 Y=3775.919
左侧7.5m X=2020.996 Y=3773.610
4. 结束语
综上所述,放样点的坐标计算问题是实际工程中的最基本问题,采用本文所述的计算方法,计算结果比较准确和迅速。
随着全站仪的日益普及,坐标放样的方法因其准确、迅速的优点而在施工中得到了越来越多的使用。而利用全站仪进行坐标放样,关键的问题就在于如何计算出需放样点的坐标。在公路施工过程中,需要进行放样的点位,不外乎两种情况:一是该点位于公路中线上,即公路中桩;另一类则是点位在中线以外,位于某个中桩的横断方向上。这样无论哪种情况,需要放样的点的桩号首先是已知的。以下就这两种情况,分别讨论一下其坐标的计算方法. 公路中线上点的坐标计算
当需放样的点位于公路中线上时,如图1,各JDi的坐标(Xi,Yi)在控制测量阶段就已经测定(或由施工图文件中《直线、曲线及转角表》中查出),相邻JD连线的坐标方位角Ai-1,i可由同样方法查出,或利用JD坐标反算推出。各曲线主点坐标可由《直线、曲线及转角表》查出,或由曲线要素值及
计算得到。
1.1直线上各中桩坐标计算
当需要放样的P点位于直线上时,有两种情况:位于YZ(HZ)之间和ZY(ZH)之间,或者位于公路QD和ZH(ZY)之间,其计算方法相同,公式如下:
式中 为该段直线的起点(可以是YZ,HZ,或QD)坐标
为要求的P点与该段直线起点的桩号差(距离)
1.2 单圆曲线上各中桩坐标计算 当需要放样P点位于单圆曲线上时,其坐标计算如下:
式中 为ZY点坐标, 为圆曲线半径
为P点与ZY 点的桩号差(弧长)
当路线左转时,取“-”,反之取“+”
1.3 带缓和曲线的圆曲线上各中桩坐标计算
当P点位于带缓和曲线的圆曲线时,又分为以下三种情况:
1.3.1 ZH到HY段
式中
为ZH点坐标
为P点与ZH点桩号差, 为缓和曲线长
当路线左转时,取“-”,反之取“+”
1.3.2 HY到YH段
式中 为HY点坐标
为P点与ZH点桩号差, 为缓和曲线长
当路线左转时,取“-”,反之取“+”
1.3.3 YH到HZ段
式中,
为HZ点坐标, 为HZ点与P点的桩号差
当路线左转时,取“+”,反之取“-”
1.4 复曲线上各中桩坐标计算
1.4.1
当复曲线中间不设缓和曲线时,采用以下方法进行计算:对于第一缓和曲线、第一段圆曲线以及第二缓和曲线,分别用公式(3)、公式(4)和公式(5)计算;对于第二段圆曲线,用公式(2)计算,计算时将公式
(2)中的
换成 , 分别为第一圆曲线和第一缓和曲线长度,左转取“-”,右转取“+”。
1.4.2 当复曲线中间有缓和曲线时,即构成卵型曲线。
如图2,缓和曲线AB的长度为 ,A、B点的曲率半径分别为 和 , 为缓和曲线上曲率为零的点,AB段内任意点的坐标从
点推算。对于这种曲线来讲,主要是计算中间缓和曲线上各点的坐标,而两侧的圆曲线和缓和曲线的计算方法与前述内容相同,此处不再细述。
则,
式中, 为第一、第二缓和曲线长度。
为大圆,小圆半径。
1.4.2.1 当 时
如图2(a),设A点(YH1)的坐标为( ),由公式(4)计算得到,切线方位角 用下式计算: 式中, 为半径为 的圆曲线的曲线长。
点的坐标为:
式中,
的切线方位角
1.4.2.2 当 时
如图2(b), 点的坐标
式中,
的切线方位角
1.4.2.3 内任意点坐标
计算出 点的坐标及切线方位角后,当 时,用公式(3)计算上任意点坐标;当 时,用公式(5)计算,式中 为中间缓和曲线上计算点至
点的曲线长, 相应换成 。 2. 公路横断面上各点坐标计算
当要放样的点P位于中线以外时,则应位于某中桩的横断方向上,此时P点所对应中桩的坐标可由前述方法计算,此处视为已知,记作
P点到其所对应中装的距离D也应为已知,同时P点位于左幅或是右幅也应已知。这里仅列出需放样的点位于直线、圆曲线及缓和曲线上的情况,当需放样点位于复曲线或卵型曲线上时,计算方法与此类似,只是须把相应方位角进行转换,此处不再详述。
2.1 P点对应的中桩位于直线上时:
式中, http://www.gongcheng.org 为P点对应中桩的坐标
P点位于左幅时,取“-”,反之取“+”
本节其余符号与前述相同
2.2 P点对应的中桩位于单圆曲线上时
式中,第一个“±”号,路线左转取“-”,右转取“+”
第二个“±”号,P点位于左幅时,取“-”,反之取“+”
2.3 P点对应的中桩位于带缓和曲线的圆曲线上时,2.4 分三种情况:
2.3.1 ZH到HY段
式中 为ZH点坐标
为P点对应的中桩与ZH点桩号差, 为缓和曲线长
第一个“±”号,路线左转取“-”,右转取“+”了 “±”号,P点位于左幅时,取“-”,反之取“+”
2.3.2 HY到YH段
式中 为HY点坐标 对应的中桩与HY点桩号差, 为缓和曲线长
前两个“±”号,路线左转取“-”,右转取“+”
第三个“±”号,P点位于左幅时,取“-”,反之取“+”
2.3.3 YH到HZ段
式中 为HZ点坐标
为HZ点桩号与P点对应的中桩桩号差, 为缓和曲线长
第一个“±”号,路线左转取“+”,右转取“-”
第二个“±”号,P点位于左幅时,取“-”,反之取“+”
3 计算示例
已知JD9(2006,2007),JD10(2250,3140),JD11(1865,4250 ) JD10里程K16+062.25 ,
求:各主点坐标;K15+400 K15+900 K16+700 中桩及左侧距中桩7.5m处点的坐标
解: A9,10=77°50′47.56″ D9,10=1158.976 m
A10,11=109°07′44.19″ D10,11=1174.872 m
路线转角 =31°16′56.63 要素值经计算为
m m 3°26′15.89″
m m
由于JD10里程为K16+062.25,所以各主点里程为 ZH K15+211.897 HY K15+511.897 YH K16+576.849
HZ K16+876.849 QZ K16+044.373
各主点坐标计算如下:
ZH点 由公式(1)
77°50′47.56″ 代入,得
X=2070.975 Y=2308.706
HY点 由公式(3)
77°50′47.56″ 代入,得
X=2128.247 Y=2603.140 第二个为P点各曲线
YH 点 由公式(4)
77°50′47.56″ 代入,得
X=2063.949 Y=3658.101
HZ 点 由公式(1)
109°07′44.19″ 代入,得
X=1971.343 Y=3943.399
YH 点 由公式(5)
109°07′44.19″ 代入,得
X=2063.949 Y=3658.101
与公式(4)计算结果相同
K15+400 位于ZH到HY 段
中桩坐标 X=2109.128 Y=2492.894
左侧7.5m X=2116.495 Y=2491.488
K15+900 位于HY到YH段
中桩坐标 X=2157.104 Y=2989.778
左侧7.5m X=2164.604 Y=2989.801
K16+700 位于YH到HZ 段
中桩坐标 X=2028.132 Y=3775.919
左侧7.5m X=2020.996 Y=3773.610
4. 结束语
综上所述,放样点的坐标计算问题是实际工程中的最基本问题,采用本文所述的计算方法,计算结果比较准确和迅速。