圖形驅(qū)動(dòng)式路橋施工測(cè)量計(jì)算教材

1、PAGE PAGE 24圖形驅(qū)動(dòng)式路橋施工測(cè)量計(jì)算第3章（本章大約字?jǐn)?shù)）3.1 路橋施工測(cè)量計(jì)算的現(xiàn)狀與發(fā)展隨著我國鐵路、公路等路橋工程建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，各種先進(jìn)測(cè)量儀器設(shè)備及現(xiàn)代測(cè)繪方法被廣泛采用并得到普及，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)路橋測(cè)量技術(shù)提出了更高的要求，路橋施工測(cè)量工作進(jìn)入了嶄新的IT（Information Techonology）測(cè)量時(shí)代；能夠正確使用現(xiàn)代先進(jìn)測(cè)量儀器設(shè)備并借助計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)路橋工程測(cè)量計(jì)算與信息化管理是現(xiàn)代路橋施工測(cè)量技術(shù)的重要內(nèi)容，也是現(xiàn)代路橋施工技術(shù)人員需要具備的基本職業(yè)技能。IT測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵在于相關(guān)測(cè)量軟件的研究與應(yīng)用。近幾年來，國內(nèi)出現(xiàn)了許多路橋工程測(cè)量放樣的計(jì)算

2、機(jī)軟件，為IT測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用和推廣作出了貢獻(xiàn)。然而，目前國內(nèi)線路施工測(cè)量放樣計(jì)算軟件主要采用的是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)計(jì)算的軟件實(shí)現(xiàn)模式，其主要特點(diǎn)是通過數(shù)據(jù)描述來驅(qū)動(dòng)計(jì)算過程，用戶操作和交互的主要是數(shù)據(jù)而不是圖形，圖形主要是用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的可視化顯示。該模式的主要缺陷在于：(1)難以充分反映現(xiàn)實(shí)路橋工程的工程特征、結(jié)構(gòu)特征，計(jì)算效率容易受到限制；(2)難以表達(dá)一些不便描述、主要是依賴形象思維實(shí)現(xiàn)的計(jì)算過程和計(jì)算意圖；(3)工程計(jì)算過程的管理機(jī)制單調(diào)，不利于計(jì)算過程的動(dòng)態(tài)管理；(4)不利于各項(xiàng)測(cè)量計(jì)算功能的集成及計(jì)算過程的協(xié)同合作。與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式相對(duì)應(yīng)的是圖形驅(qū)動(dòng)模式，其基本特點(diǎn)是直接通過創(chuàng)建、操縱有工程

3、屬性和專業(yè)功能的功能圖形對(duì)象來實(shí)現(xiàn)路橋施工測(cè)量數(shù)據(jù)的提取或處理。與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式相比，圖形驅(qū)動(dòng)模式更加符合工程習(xí)慣和人腦的形象思維習(xí)慣，可以充分描述路橋三維模型的計(jì)算特征，是現(xiàn)代路橋施工測(cè)量計(jì)算模式的一個(gè)重要發(fā)展方向。圖形驅(qū)動(dòng)模式需要有合適的圖形環(huán)境，現(xiàn)場(chǎng)通常借助AutoCAD軟件進(jìn)行作圖計(jì)算，但由于AutoCAD為通用幾何圖形系統(tǒng)，沒有內(nèi)涵專業(yè)關(guān)系，因此計(jì)算效率較低而且容易出錯(cuò)。3.2路橋施工計(jì)算專家RBCCE簡(jiǎn)介路橋施工計(jì)算專家RBCCE(Road Bridge Construction Calculation Expert)為石家莊鐵道大學(xué)研發(fā)的一款面向路橋施工計(jì)算領(lǐng)域的高性能、集成化軟件

4、，涵蓋了鐵路、公路、地鐵、隧道、橋涵等線路及其結(jié)構(gòu)物的平面及三維施工測(cè)量計(jì)算、線路改線、導(dǎo)線與水準(zhǔn)平差計(jì)算、路基土方自動(dòng)計(jì)量及隧道斷面分析等眾多領(lǐng)域，各計(jì)算功能得到了良好的考證，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。RBCCE采用了先進(jìn)的面向功能圖形對(duì)象建模理論和實(shí)現(xiàn)環(huán)境，將路橋?qū)I(yè)知識(shí)、工程習(xí)慣、結(jié)構(gòu)特征、工程關(guān)系、路橋三維模型轉(zhuǎn)化為人們熟悉的功能圖形對(duì)象，通過便捷動(dòng)態(tài)的作圖過程即可完成路橋施工測(cè)量計(jì)算，極大簡(jiǎn)化了路橋施工測(cè)量計(jì)算過程和實(shí)現(xiàn)難度，為路橋施工測(cè)量提供了一種新的能夠充分挖掘路橋施工測(cè)量計(jì)算特征的圖形驅(qū)動(dòng)式計(jì)算方法，表現(xiàn)出良好的易用性及廣泛的應(yīng)用價(jià)值，可以適合于廣大路橋施工技術(shù)人員使用。有關(guān)該軟件的學(xué)

5、習(xí)版可在 HYPERLINK http:/WWW.RBCCE.COM HTTP:/WWW.RBCCE.COM網(wǎng)站上下載。圖14-38為RBCCE圖形界面，有標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，包括菜單條、按鈕命令區(qū)、圖形窗口、頁面管理區(qū)、狀態(tài)條等。系統(tǒng)采用多頁面管理機(jī)制，用戶可以打開數(shù)量不限的圖形頁面，而在每個(gè)頁面則可以用來完成不同計(jì)算任務(wù)。圖14-38 RBCCE圖形界面3.2.1 功能圖形對(duì)象RBCCE本質(zhì)上是交互式圖形系統(tǒng)，用戶通過創(chuàng)建和操作圖形對(duì)象來實(shí)現(xiàn)專業(yè)功能的實(shí)現(xiàn)。但RBCCE中圖形對(duì)象與人們熟悉的AutoCAD 中圖形對(duì)象無論是在屬性行為特征還是在創(chuàng)建方法方法均存在明顯差異。在AutoCA

6、D中，所操縱的圖形對(duì)象主要是直線、圓、圓弧、矩形、尺寸、文本等基本圖形對(duì)象，及由它們編輯并合并而成的“圖塊”對(duì)象，這些圖形對(duì)象本質(zhì)上屬于幾何圖形對(duì)象，它們僅具有幾何屬性，如打開直線屬性對(duì)話框，可以查詢到該直線的坐標(biāo)、長度、顏色等幾何信息；對(duì)幾何對(duì)象的操作也主要是相關(guān)的幾何操作，如圖形對(duì)象選擇、刪除、分解、合并、移動(dòng)、拷貝、旋轉(zhuǎn)、鏡象、陣列、線段打斷、線段修剪與延長等。利用AutoCAD系的繪圖功能，人們可以創(chuàng)建和編輯出任意復(fù)雜精細(xì)的、滿足工程要求的工程圖形，但這些工程圖形是這些基本幾何圖形對(duì)象的松散集合體，它們?nèi)狈εc之相關(guān)的工程信息、工程關(guān)系和工程習(xí)慣等工程特征，同時(shí)也沒有專業(yè)計(jì)算功能，不能夠

7、幫助用戶完成與圖形對(duì)象相關(guān)的專業(yè)計(jì)算，因而其處理工程問題的效率比較低，而且容易出錯(cuò)。RBCCE的圖形對(duì)象是功能圖形對(duì)象，它是一種由直線、圓、圓弧等圖形元素構(gòu)成的圖形整體，除了具有幾何屬性外，還具有工程屬性和專業(yè)功能，具有規(guī)范的操作方法，功能圖形對(duì)象間雖彼此獨(dú)立，但又能夠彼此協(xié)同合作，共同完成專業(yè)任務(wù)，表現(xiàn)出一種智能化的能夠反映專業(yè)問題求解本質(zhì)特征的一種“活”的圖形對(duì)象。協(xié)同合作關(guān)系是指，當(dāng)個(gè)體功能圖形對(duì)象的創(chuàng)建或?qū)I(yè)功能的實(shí)現(xiàn)需要若干其它功能圖形對(duì)象的共同參與時(shí)，則認(rèn)為這些功能圖形對(duì)象間存在協(xié)同合作關(guān)系。這種協(xié)同合作關(guān)系通常為用戶所熟悉，而且能夠被用戶所選擇和控制，并通過操作才能實(shí)現(xiàn)，共同實(shí)現(xiàn)

8、某種應(yīng)用目標(biāo)。借助功能圖形對(duì)象間的協(xié)同合作關(guān)系，功能圖形對(duì)象間信息得以互補(bǔ)或相互交流，并可共同高效率地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的工程問題。3.2.2 RBCCE提供的功能圖形對(duì)象RBCCE所提供的功能圖形對(duì)象類型主要包括：線路交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線對(duì)象：線路中線對(duì)象：樁線對(duì)象；指示線對(duì)象；平曲線轉(zhuǎn)折線對(duì)象；縱斷面對(duì)象；典型及一般路基橫斷面對(duì)象;隧道斷面對(duì)象;控制點(diǎn)對(duì)象;表格對(duì)象。橋涵結(jié)構(gòu)物平面對(duì)象。上述功能圖形對(duì)象抽象于路橋施工圖，內(nèi)涵豐富的路橋三維專業(yè)知識(shí)及工程關(guān)系，容易被為人們所理解和掌握，彼此獨(dú)立又協(xié)同合作，通過便捷的創(chuàng)建、操作和推演這些功能圖形來完成各種復(fù)雜多樣的路橋平面或三維施工測(cè)量計(jì)算。圖14-39顯示了

9、RBCCE系統(tǒng)創(chuàng)建的若干功能圖形對(duì)象。圖中，為線路交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線對(duì)象，打開其對(duì)話框，輸入線路交點(diǎn)坐標(biāo)和相關(guān)曲線要素，可以創(chuàng)建出線路中線對(duì)象，打開其對(duì)話框可以計(jì)算出線路中線上的各種中邊樁坐標(biāo)；利用樁線繪制按鈕命令，可以繪制出作用于線路中線上具有任意樁號(hào)的樁線對(duì)象；而利用樁線對(duì)象，可自動(dòng)創(chuàng)建出等間距的連續(xù)樁線，并可以創(chuàng)建出所需要的中邊樁坐標(biāo)表，還可以在其對(duì)話框的“墩臺(tái)布置”頁面輸入墩臺(tái)尺寸、樁號(hào)、墩臺(tái)偏心和轉(zhuǎn)角等參數(shù)，創(chuàng)建出考慮偏心和偏角的墩臺(tái)布置對(duì)象等。墩臺(tái)布置對(duì)象創(chuàng)建后，可以通過繪制指示線，來標(biāo)注承臺(tái)布置對(duì)象中各個(gè)橋樁的中心坐標(biāo)；要計(jì)算某直線與線路中線的交點(diǎn)坐標(biāo)與樁號(hào)，可以通過繪制指示線dLine

10、，其起點(diǎn)捕捉在線路中線與直線交點(diǎn)上，另外一點(diǎn)指向一隨機(jī)點(diǎn)，則系統(tǒng)可以自動(dòng)將其轉(zhuǎn)換為作用于交點(diǎn)處的樁線對(duì)象，從樁線對(duì)象可以得知交點(diǎn)的樁號(hào)和坐標(biāo)，dLine繪制完后將自動(dòng)消失。當(dāng)線路中線繪制完成后，可以在圖形系統(tǒng)中的任何位置繪制路基橫斷面，而打開路基橫斷面的屬性對(duì)話框，可以完成輸入路基橫斷面的設(shè)計(jì)線和原始地面線和施工地面線數(shù)據(jù)，進(jìn)行路基橫斷面的自動(dòng)帶帽計(jì)算，實(shí)現(xiàn)路基土方自動(dòng)計(jì)量，以及路基橫斷面上任意點(diǎn)的三維坐標(biāo)自動(dòng)計(jì)算等專業(yè)功能。也可以通過指示線對(duì)象自動(dòng)計(jì)算路基橫斷面坡口點(diǎn)的三維坐標(biāo)計(jì)算等。圖14-39中，只要繪制指示線對(duì)象，其起點(diǎn)捕捉在路基橫斷面的坡口點(diǎn)，利用其對(duì)話框，即可實(shí)現(xiàn)路基坡口點(diǎn)三維坐標(biāo)

11、的自動(dòng)計(jì)算。圖14-39 功能圖形對(duì)象示例3.2.3 RBCCE系統(tǒng)特點(diǎn)（1）圖形驅(qū)動(dòng)：通過便捷、形象直觀的交互作圖過程實(shí)現(xiàn)路橋施工測(cè)量計(jì)算，所操縱的圖形為具有工程屬性和專業(yè)功能的“活”的功能圖形對(duì)象。（2）功能豐富：既可以集成傳統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式所能夠提供的專業(yè)功能，又可以提供豐富多樣的只有在圖形環(huán)境下才能實(shí)現(xiàn)的專業(yè)功能和實(shí)現(xiàn)方法，所有功能開發(fā)來源于現(xiàn)場(chǎng)一線實(shí)際工程問題，易于各個(gè)步驟計(jì)算結(jié)果的檢查與查詢，計(jì)算功能力求完備規(guī)范。（3）高性能：能夠充分利用圖形輸入和操作功能，計(jì)算過程與操作過程簡(jiǎn)單、高效，在橋涵結(jié)構(gòu)物平面放樣計(jì)算及線路三維內(nèi)外業(yè)一體化計(jì)算上表現(xiàn)尤為明顯，數(shù)據(jù)輸入及轉(zhuǎn)抄少，計(jì)算過程符合

12、工程思維習(xí)慣；（4）動(dòng)態(tài)性：采用多圖形頁面管理機(jī)制，一個(gè)工程項(xiàng)目可以完成任意多個(gè)計(jì)算任務(wù)，表現(xiàn)出很強(qiáng)的計(jì)算過程靈活性，可以實(shí)現(xiàn)線路施工測(cè)量計(jì)算全過程的動(dòng)態(tài)管理。（5）無縫連接：RBCCE圖表豐富多樣，能夠與AutoCAD、EXCELL、WORD等國際通用品牌軟件之間實(shí)現(xiàn)無縫連接，充分利用國際通用軟件強(qiáng)大的編輯打印功能，便捷實(shí)現(xiàn)精美圖表打印。3.2.4 RBCCE的主要功能RBCCE系統(tǒng)的線路施工計(jì)算功能主要包括以下幾個(gè)方面：（1）平曲線的計(jì)算：通過給定平曲線的線型控制參數(shù)計(jì)算平曲線要素及創(chuàng)建平曲線中線，平曲線類型主要包括對(duì)稱型和非對(duì)稱型單交點(diǎn)平曲線、雙交點(diǎn)虛交平曲線、雙交點(diǎn)復(fù)曲線、卵型曲線、S

13、(C)型曲線、凸曲線、回頭曲線等。（2）線路平面中線的創(chuàng)建：提供多種線路中線創(chuàng)建方法，主要包括交點(diǎn)坐標(biāo)法、長度轉(zhuǎn)向角法、積木法、強(qiáng)制轉(zhuǎn)化等，可以適應(yīng)各類線路平面資料的線路中線的創(chuàng)建。（3）線路平面放樣數(shù)據(jù)計(jì)算：主要包括線路中邊樁坐標(biāo)計(jì)算，支持坐標(biāo)法、極坐標(biāo)法、切線支距法、弦線支距法、偏角法等線路施工放樣方法；（4）任意橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算：提供任意幾何形狀的橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)的批量計(jì)算，并可通過橋涵結(jié)構(gòu)物計(jì)算機(jī)模擬放樣來檢驗(yàn)橋涵結(jié)構(gòu)物坐標(biāo)計(jì)算的正確性；（5）線路三維測(cè)量計(jì)算：提供任意路基橫斷面三維計(jì)算功能，可以實(shí)現(xiàn)路面、邊坡、橋梁墊石等任意點(diǎn)三維坐標(biāo)計(jì)算與檢查，便捷實(shí)現(xiàn)路基路面施工測(cè)點(diǎn)坐

14、標(biāo)的自動(dòng)批量檢查，可考慮路基超高、加寬、斷鏈等因素的影響；（6）路基橫斷面自動(dòng)帶帽與土方自動(dòng)計(jì)量：能夠?qū)σ?guī)則或非規(guī)則路橫斷面的地面三維坐標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)帶帽計(jì)算，自動(dòng)生成橫斷面地面線；可以考慮擋墻、護(hù)面坡及排水溝的影響，自動(dòng)形成路基橫斷面及中間計(jì)量橫斷面，并自動(dòng)完成路基土方自動(dòng)計(jì)量，實(shí)現(xiàn)路基施工測(cè)量、放樣及土方計(jì)量一體化；（7）隧道斷面分析與三維坐標(biāo)計(jì)算：提供隧道斷面分析功能，便捷實(shí)現(xiàn)隧道斷面的三維點(diǎn)坐標(biāo)、超欠挖、炮眼放樣、開挖輪廓線任意動(dòng)態(tài)修改、隧道斷面上任意點(diǎn)三維坐標(biāo)計(jì)算等隧道斷面分析數(shù)據(jù)的計(jì)算。（8）平差計(jì)算：支持附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、支導(dǎo)線等導(dǎo)線類型的近似與嚴(yán)密平差計(jì)算，以及各等級(jí)水準(zhǔn)路線平差

15、計(jì)算，計(jì)算結(jié)果以圖表形式表達(dá)；（9）其它：提供各種線路改線、坐標(biāo)反算、水平角計(jì)算、直線與線路中線交點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算、鐵路雙線間距計(jì)算、線元要素查詢、與AutoCAD、EXCELL系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換等功能。另外，RBCCE還可以通過對(duì)一些功能圖形對(duì)象的靈活組合應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)靈活多樣的測(cè)量計(jì)算問題，通過這種方式來靈活擴(kuò)展系統(tǒng)的測(cè)量計(jì)算功能，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜多樣的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量計(jì)算需求。3.3橋涵結(jié)構(gòu)物坐標(biāo)特征點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算簡(jiǎn)介橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算是路橋施工測(cè)量計(jì)算的重要內(nèi)容，一項(xiàng)工程通常需要完成成千上萬個(gè)橋涵結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。利用RBCCE可以實(shí)現(xiàn)橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)的快速計(jì)算，其關(guān)鍵是線路中線模型與橋涵結(jié)構(gòu)物平面

16、對(duì)象的創(chuàng)建，系統(tǒng)根據(jù)橋涵結(jié)構(gòu)物平面對(duì)象與線路中線的工程關(guān)系便捷計(jì)算橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)。3.3.1 線路中線對(duì)象的創(chuàng)建RBCCE是通過線路中線對(duì)象描述線路平面線形。盡管公路、鐵路等線路工程其平面形式豐富多樣，有時(shí)顯得很復(fù)雜，但路橋工程設(shè)計(jì)文件中通常是通過給定一些平面線形數(shù)據(jù)來描述或控制線路中線的平面線形，可將這些數(shù)據(jù)稱為線路平面中線的建模數(shù)據(jù)。RBCCE就是根據(jù)這些建模數(shù)據(jù)創(chuàng)建線路平面中線，然后利用線路平面中線對(duì)象進(jìn)行中、邊樁坐標(biāo)計(jì)算及中樁切線方位的計(jì)算。根據(jù)具體線路工程對(duì)象的不同，RBCCE提供了多種線路平面中線創(chuàng)建方法，下面主要介紹交點(diǎn)坐標(biāo)法及積木法創(chuàng)建線路平面中線的方法：1、交點(diǎn)坐標(biāo)法：

17、通過給定線路交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線的交點(diǎn)坐標(biāo)、交點(diǎn)處的曲線要素來控制線路平面中線，主要建模數(shù)據(jù)如下（見圖14-40）：線路交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線上的各交點(diǎn)JDi(i=1,2,n)坐標(biāo)（X，Y），或(N,E)，可以是高斯坐標(biāo)或施工局部坐標(biāo)系坐標(biāo)；交點(diǎn)處的平曲線的前、后緩和曲線長度為Ls1，Ls2。根據(jù)Ls1、Ls2的取值，可以得到不同的平曲線類型，即當(dāng) Ls1=Ls2時(shí)，為對(duì)稱型單交點(diǎn)平曲線，而當(dāng)Ls1Ls2時(shí)，則為非對(duì)稱單交點(diǎn)平曲線，當(dāng)Ls1=Ls2=0時(shí)，平曲線退化為圓曲線；圓曲線半徑R，為一正值；線路中線上第一平曲線的ZH點(diǎn)（ZY點(diǎn)）處的設(shè)計(jì)樁號(hào)；線路中線上的斷鏈數(shù)據(jù)。圖14-40交點(diǎn)坐標(biāo)法建模數(shù)據(jù)說明對(duì)于鐵路、

18、公路等線路平面中線通?？梢圆捎媒稽c(diǎn)坐標(biāo)法，主要操作步驟是：?jiǎn)螕艟€路交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線創(chuàng)建按鈕，在圖形窗口中隨機(jī)繪制一條三交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線，打開其對(duì)話框，在“坐標(biāo)與曲線要素”頁面上（見圖14-41）輸入交點(diǎn)法建模數(shù)據(jù)，之后，單擊“創(chuàng)建或修改”按鈕，即可以創(chuàng)建出相應(yīng)的線路平面中線對(duì)象。圖14-42為圖14-41建模數(shù)據(jù)創(chuàng)建的結(jié)果，主要包括：線路交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線對(duì)象、線路中線對(duì)象及樁線對(duì)象等。圖14-41 “線路交點(diǎn)轉(zhuǎn)折線”之對(duì)話框圖14-42線路平面中線要計(jì)算線路中線的中邊樁坐標(biāo)，可以打開線路平面中線對(duì)象的對(duì)話框（圖14-43），在其對(duì)話框上進(jìn)行線路中線的中邊樁坐標(biāo)，另外還可以實(shí)現(xiàn)諸如坐標(biāo)正反算、線路中線斷鏈處理、橋

19、梁錐坡及管涵錐坡坐標(biāo)計(jì)算等功能。圖14-432、積木法：對(duì)于城市立交匝道等復(fù)雜線形通?？梢圆捎梅e木法創(chuàng)建。積木法創(chuàng)建線路中線的基本思路是：盡管線路平面中線復(fù)雜多樣，但所有線路平面中線均可以看成是由一系列直線段、圓曲線及緩和曲線段等基本線元構(gòu)成的組合線型，而且各個(gè)線元之間切線相連，并通過對(duì)各個(gè)線元的建模參數(shù)來描述線路平面中線線形。積木法的主要建模數(shù)據(jù)如下： 線路的起點(diǎn)設(shè)計(jì)樁號(hào)、坐標(biāo)和切線方位角；組成線路的各線元的線元參數(shù)，包括終點(diǎn)樁號(hào)（或者各線元的長度）、線元兩端點(diǎn)的曲率半徑r1、r2。實(shí)際上，各線元類型及轉(zhuǎn)向是通過線元的兩端半徑的數(shù)值來描述。當(dāng)線元為直線段時(shí)，r1及r2為無窮大，它們可用一大數(shù)

20、Max(如大于或等于1E20的正數(shù))來表示；當(dāng)線元為圓曲線時(shí)，此時(shí)r1=r2，且小于Max=1E20；而當(dāng)線元為緩和曲線時(shí)，又可以根據(jù)r1與r2之間的相對(duì)大小，將其細(xì)分為以下四種類型：正向完全型緩和曲線，它在線路中線中以一條完整的緩和曲線出現(xiàn)，其起點(diǎn)半徑為無窮大，即r1=Max，另一端半徑r2為某一數(shù)值；正向不完全型緩和曲線，此時(shí)線元為正向完全型緩和曲線上的一個(gè)區(qū)段，即r1和r2為某一數(shù)值，它們均小于Max，且abs(r1)abs(r2)；逆向完全型緩和曲線，它在線路中線中以一條完整的緩和曲線出現(xiàn)，但起點(diǎn)半徑為某一數(shù)值，而終點(diǎn)半徑為r2=Max；逆向不完全型緩和曲線，為逆向完全型緩和曲線中的一

21、段，此時(shí)r1和r2為某數(shù)值，它們均小于Max，且abs(r1)abs(r2)。另外，可以通過線元的正負(fù)來描述其轉(zhuǎn)向，規(guī)定線元左轉(zhuǎn)時(shí)，半徑為負(fù)，右轉(zhuǎn)時(shí)半徑為正。圖4-44顯示了某一公路匝道的線路中線，它是由5個(gè)線元構(gòu)成，從各線元兩端半徑數(shù)值可以判斷出各個(gè)線元類型，它們分別是正向完全型緩和曲線、圓曲線、逆向不完全型緩和曲線、圓曲線、逆向完全型緩和曲線，所有線元為左轉(zhuǎn)。圖4-44線路中線匝道示例積木法創(chuàng)建線路中線的操作步驟如下：?jiǎn)螕舴e木法創(chuàng)建按鈕，系統(tǒng)彈出“積木法”對(duì)話框（見圖4-45）；在對(duì)話框的“線元樁號(hào)、半徑”頁面上，或者在“線元長度、半徑”頁面上，輸入積木法建模數(shù)據(jù)；單擊“創(chuàng)建”按鈕，可以創(chuàng)

22、建出線路中線對(duì)象，同時(shí)在各線元端點(diǎn)處作用有樁線對(duì)象，見4-46。圖4-45“積木法”對(duì)話框圖4-46線路中線3.3.2橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)象的創(chuàng)建與坐標(biāo)計(jì)算線路平面中線創(chuàng)建后，可以在其它圖形頁面上創(chuàng)建橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)象，利用橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)象的對(duì)話框即可實(shí)現(xiàn)橋涵結(jié)構(gòu)物上任意特征點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)象的幾何形狀可以是路橋施工圖中的簡(jiǎn)化了的橋涵結(jié)構(gòu)物平面圖，其建模數(shù)據(jù)（見圖4-47）主要通過中樁樁號(hào)、橫軸與線路中線偏角、基點(diǎn)偏心等描述，可以通過橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)話框（見圖4-48）進(jìn)行設(shè)置或修改。圖4-47 橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)象建模參數(shù)圖4-48橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)象對(duì)話框之“屬性修改”頁面橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)象的創(chuàng)建步驟是，先繪制橋涵

23、結(jié)構(gòu)物平面幾何圖形對(duì)象，再單擊指示線按鈕命令繪制指示線（見圖4-49），起點(diǎn)捕捉在橋涵結(jié)構(gòu)物基點(diǎn)處，打開指示線對(duì)話框，在“指示線對(duì)象”對(duì)話框之“工具1”頁面（見圖4-50），單擊“橋涵結(jié)構(gòu)物”按鈕命令，可以創(chuàng)建橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)象，之后可以打開其對(duì)話框進(jìn)行建模參數(shù)設(shè)置或修改。圖4-49 橋涵結(jié)構(gòu)物定義示意圖圖4-50指示線對(duì)象對(duì)話框之 “工具1”頁面要計(jì)算橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)，可以單擊指示線按鈕命令繪制指示線，讓指示線起點(diǎn)捕捉在橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)位置，以標(biāo)記需要計(jì)算坐標(biāo)的特征點(diǎn)。橋涵結(jié)構(gòu)物上圓心（通常為橋樁點(diǎn)）不用標(biāo)記，為系統(tǒng)默認(rèn)的計(jì)算特征點(diǎn)。圖4-51為一橋涵結(jié)構(gòu)物，其上圓心及用指示線標(biāo)記點(diǎn)均為需要

24、計(jì)算的特征點(diǎn)，打開橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)話框，在“坐標(biāo)計(jì)算”、“批量計(jì)算1”或“批量計(jì)算2”等對(duì)話框頁面上（見4-52），即可實(shí)現(xiàn)橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算表（見圖4-53），并自動(dòng)將指示線按順序進(jìn)行特征點(diǎn)自動(dòng)編號(hào)（見圖4-54）。圖4-51為一橋涵結(jié)構(gòu)物圖4-52橋涵結(jié)構(gòu)物之“坐標(biāo)計(jì)算”頁面圖4-53 橋涵結(jié)構(gòu)物之特征點(diǎn)自動(dòng)編號(hào)圖3.3.3橋涵結(jié)構(gòu)物計(jì)算機(jī)模擬放樣橋涵結(jié)構(gòu)物計(jì)算機(jī)模擬放樣是指借助計(jì)算機(jī)軟件將各種橋涵結(jié)構(gòu)物直接繪制于其關(guān)聯(lián)的線路中線上。通過橋涵結(jié)構(gòu)物計(jì)算機(jī)模擬放樣可以直觀形象地看清楚橋涵結(jié)構(gòu)物與線路中線及橋涵結(jié)構(gòu)物之間的相互位置關(guān)系，并可輔助檢查橋涵結(jié)構(gòu)物特征點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算結(jié)果的正確性，實(shí)現(xiàn)施

25、工項(xiàng)目測(cè)量放樣的整體把握。利用RBCCE可以方便地實(shí)現(xiàn)橋涵結(jié)構(gòu)物的計(jì)算機(jī)放樣。只需在橋涵結(jié)構(gòu)物對(duì)話框上，單擊“橋涵結(jié)構(gòu)物計(jì)算機(jī)放樣”按鈕即可（見圖4-52）。圖4-54顯示了RBCCE實(shí)現(xiàn)某施工項(xiàng)目計(jì)算機(jī)放樣的結(jié)果。圖4-54 橋涵結(jié)構(gòu)物計(jì)算機(jī)模擬放樣示例3.4路基三維測(cè)量放樣計(jì)算方法簡(jiǎn)介3.4.1計(jì)算原理在公路、鐵路等道路施工測(cè)量中，路基施工測(cè)量工作量很大，需要涉及大量的內(nèi)外業(yè)工作，主要包括路基橫斷面復(fù)測(cè)、坡口或坡腳放樣、施工過程中路基橫斷面測(cè)量與放樣、路基路面測(cè)量與放樣等內(nèi)容，其中坡口或坡腳放樣數(shù)據(jù)與地面線數(shù)據(jù)密切相關(guān)。路基本質(zhì)上為一三維構(gòu)筑物，理論上需要從三維計(jì)算模型對(duì)其測(cè)量放樣數(shù)據(jù)進(jìn)行

26、處理，可以有效提高路基施工測(cè)量內(nèi)外業(yè)作業(yè)效率，但在實(shí)際工作中通常是簡(jiǎn)化為一系列簡(jiǎn)單的平面問題進(jìn)行處理，這種方法雖然可行但效率低下，而且容易出錯(cuò)，并直接影響路基外業(yè)測(cè)量工作方案或方法。工程上通常從平面、縱斷面及橫斷面等角度來描述路基三維模型，其中，用線路平面中線描述路基的平面位置，用線路縱斷面圖描述路基的高程信息，而路基橫斷面則是用來描述路基橫斷面的橫向布置情況。當(dāng)設(shè)計(jì)資料給出某一路基橫斷面后，不管其斷面形式多么復(fù)雜，均可以從該橫斷面與線路中線、線路縱斷面圖之間工程關(guān)系計(jì)算出其上任意特征點(diǎn)三維坐標(biāo)。如圖4-55（a）為一路基橫斷面，其上包含檔墻、邊坡、水溝等構(gòu)筑物元素，圖4-55（b）為一線路平

27、面中線，它是由直線、圓曲線和緩和曲線構(gòu)成的曲直組合線；圖4-55（c）為該線路縱斷面圖，它是由豎曲線與直線坡段構(gòu)成。坡腳點(diǎn)P為路基橫斷面的一特征點(diǎn)，其樁號(hào)為路基橫斷面樁號(hào)，則其三維坐標(biāo)可按以下步驟計(jì)算得到：從圖4-55（a）上量取P點(diǎn)到線路中線的水平距離a；根據(jù)P點(diǎn)樁號(hào)及平距a及線路平面中線，可以計(jì)算出該點(diǎn)位的邊樁坐標(biāo)(x,y)；根據(jù)P點(diǎn)樁號(hào)，在線路縱斷面上計(jì)算出路基橫斷面的中樁高程；根據(jù)坡口點(diǎn)與中樁點(diǎn)相對(duì)幾何位置，可計(jì)算A點(diǎn)高程。圖4-55 路基三維放樣原理示意圖上述路基橫斷面三維坐標(biāo)計(jì)算過程可以通過RBCCE軟件快速實(shí)現(xiàn)。RBCCE為路基橫斷面特征點(diǎn)三維坐標(biāo)計(jì)算提供了一種簡(jiǎn)單、規(guī)范、直觀的

28、通用計(jì)算方法，適合于所有類型的路基工程和各種復(fù)雜路基橫斷面，具體計(jì)算步驟是：創(chuàng)建線路平面中線對(duì)象；創(chuàng)建線路縱斷面對(duì)象；創(chuàng)建路基橫斷面對(duì)象；計(jì)算路基橫斷面上特征點(diǎn)三維坐標(biāo)。為了便于管理，可以在RBCCE中的不同頁面上繪制不同的對(duì)象類型，但在一個(gè)圖形頁面上可以繪制多個(gè)路基橫斷面。3.4.2 路基橫斷面對(duì)象的創(chuàng)建方法 在實(shí)際工程中，路基橫斷面會(huì)有多樣化的表現(xiàn)形式，需要根據(jù)工程類型、橫斷面形狀及已知的現(xiàn)場(chǎng)橫斷面資料提供合適的路基橫斷面創(chuàng)建方法，以提高路基橫斷面創(chuàng)建效率，為此RBCCE采用以下三種創(chuàng)建方法：（1）路基橫斷面自動(dòng)帶帽法借助計(jì)算軟件將一系列路基橫斷面地面線三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)樁號(hào)的地面線，并與

29、路基橫斷面的設(shè)計(jì)路面線、邊坡線一起構(gòu)成路基橫斷面對(duì)象的過程稱為路基橫斷面自動(dòng)帶帽。RBCCE通過創(chuàng)建線路平面中線、縱斷面對(duì)象，并在縱斷面對(duì)象中輸入路基橫斷面設(shè)計(jì)線信息（其中包含路基的超寬與加寬信息）來建立路基橫斷面的三維設(shè)計(jì)模型，并可在路基橫斷面對(duì)象中輸入地面線三維坐標(biāo)來自動(dòng)批量創(chuàng)建路基橫斷面對(duì)象，見圖4-56，4-57。圖4-56 路基三維放樣原理示意圖圖4-57 路基橫斷面自動(dòng)帶帽結(jié)果示意圖（2）參數(shù)繪制方法通過輸入路基橫斷面的左右路面設(shè)計(jì)線、邊坡線平距、高差或坡率信息及地面線平距高程信息，創(chuàng)建路基橫斷面，見圖4-58。圖4-58路基橫斷面參數(shù)化創(chuàng)建對(duì)話框頁面（3）一般路基橫斷面繪制當(dāng)路基

30、橫斷面比較復(fù)雜時(shí)，可以利用RBCCE提供的幾何圖形繪制功能，繪制目標(biāo)路基橫斷面對(duì)象，然后將其強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為具有工程屬性和專業(yè)功能的路基橫斷面對(duì)象；由于RBCCE與AutoCAD 實(shí)現(xiàn)了圖形數(shù)據(jù)的無縫連接，當(dāng)設(shè)計(jì)已經(jīng)給出了電子版路基橫斷面圖時(shí)，無須重新繪制路基橫斷面，只需將這些路基橫斷面直接導(dǎo)入RBCCE中，然后將其強(qiáng)制轉(zhuǎn)化路基橫斷面，該路基橫斷面對(duì)象稱為一般路基橫斷面對(duì)象。圖4-59（a）為一一般路基橫斷面幾何圖形對(duì)象，單擊指示線按鈕命令繪制指示線，其起點(diǎn)捕捉在路基橫斷面幾何圖形對(duì)象的中樁點(diǎn)處，打開其屬性對(duì)話框，在“非典型橫斷面”頁面上（見圖4-60），點(diǎn)擊“定義”按鈕即可以將該路基橫斷面的幾何圖形對(duì)象自動(dòng)轉(zhuǎn)化為具有工程屬性和專業(yè)功能的路基橫端面對(duì)象,見圖4-59(b)，此時(shí)路基橫斷面具有樁號(hào)和高程信息，其上的任意特征點(diǎn)三維坐標(biāo)即可自動(dòng)計(jì)算。圖4-59 一般路基橫斷面創(chuàng)建方法示例圖4-60 指示線對(duì)象之“一般橫斷面”頁面（4）一般路基橫斷面自動(dòng)帶帽法將地面線三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)自動(dòng)繪制在相應(yīng)的一般路基橫斷面上過程稱為一般路基橫斷面自動(dòng)帶帽?？梢栽谝话懵坊鶛M