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线路横断面图测量数字化的应用
2011-08-04
鉴于传统测量方法的缺点,本文提出了利用全站仪及计算机快速完成线路横断面测量的一种新方 法,即线路横断面图测量数字化,介绍了该方法的数据采集和传输、信息加载等工作流程,并给出一个公路建 设中线路横断面测量的实例.
第 25 卷 第 6 期 2002 年 12 月 鞍 山 钢 铁 学 院 学 报 Journal of Anshan Institute of I. & S. Technology Vol. 25 No. 6 Dec. ,2002 线 路 横 断 面 图 测 量 数 字 化 的 应 用 1 1 2 3 杨 凤 云 ,徐 茂 林 ,常 铁 宏 ,徐 艳 萍 ( 1. 鞍 山 科 技 大 学 高 等 职 业 技 术 学 院 ,辽 宁 鞍 山 114044 ; 2 . 鞍 山 市 特 种 设 备 检 验 所 ,辽 宁 鞍 山 114004 ;3. 灯 塔 市 城 建 局 ,辽 宁 辽 阳 113000) 摘 要 :鉴 于 传 统 测 量 方 法 的 缺 点 ,本 文 提 出 了 利 用 全 站 仪 及 计 算 机 快 速 完 成 线 路 横 断 面 测 量 的 一 种 新 方 法 ,即 线 路 横 断 面 图 测 量 数 字 化 ,介 绍 了 该 方 法 的 数 据 采 集 和 传 输 、信 息 加 载 等 工 作 流 程 ,并 给 出 一 个 公 路 建 设 中 线 路 横 断 面 测 量 的 实 例 . 关 键 词 :全 站 仪 ;测 量 ;线 路 横 断 面 ;数 字 化 中 图 分 类 号 :P207 文 献 标 识 码 :A文 章 编 号 :1000Ο1654(2002) 06Ο0437Ο03   在 铁 路 和 公 路 等 线 路 工 程 中 ,线 路 的 设 计 和 施 工 都 必 须 进 行 横 断 面 测 量 . 测 量 横 断 面 是 施 工 过 程 中 的 一 项 非 常 繁 琐 的 工 作 . 传 统 的 线 路 横 断 面 测 量 一 般 常 用 水 准 仪 、经 纬 仪 、断 面 仪 和 方 向 架 等 仪 器 进 行 施 测 ,在 线 路 中 的 垂 直 方 向 上 进 行 ,需 要 记 录 、计 算 及 绘 图 . 工 程 中 线 路 横 断 面 的 数 量 较 多 ,此 项 测 量 工 作 量 极 大 ,资 料 整 理 和 保 管 显 得 尤 为 重 要 . 利 用 全 站 仪 进 行 道 路 的 横 断 测 量 不 仅 简 易 、迅 速 、精 确 ,而 且 实 现 线 路 横 断 面 测 量 的 图 形 数 字 化 ,比 传 统 方 法 有 较 大 优 势 . 该 工 作 流 程 如 图 1 所 示 . 图 1横 断 面 测 量 的 图 形 数 字 化 流 程 图 Fig. 1 Digital Flow Diagram of Section Measurement 1 数 据 采 集 111   横 断 面 方 向 的 确 定   将 全 站 仪 安 置 在 线 路 中 心 线 桩 上 ,给 出 横 断 面 方 向 . (1) 中 心 线 为 直 线 段 的 横 断 面 方 向 的 确 定 :如 图 2 , O ,   D 分 别 为 线 路 中 心 线 直 线 段 上 的 两 中 心 线 桩 ,若 要 给 出 处 的 横 断 面 方 向 ,只 要 在 O 点 自 OD 方 向 转 90° 即 可 . (2) 中 心 线 为 圆 曲 线 段 的 横 断 面 方 向 的 确 定 :如 图 3 O   图 2直 线 段 的 横 断 面 方 向 图 所 示 , O ,D 分 别 为 线 路 中 心 圆 曲 线 段 上 的 两 中 线 桩 ,若 要 线 出 O 处 的 横 断 面 方 向 ,只 要 在 O 点 自 OD 方 向 转 90° - δ 即 可 ,其 中 δ 可 用 式 (1) 求 得 Fig. 2 Section Direction Diagram of Straight Line δ = 9π R 0°L OD (1) 式 中 , LOD 为 OD 段 的 曲 线 长 ; R 为 曲 线 的 半 径 . 收 稿 日 期 :2002 - 03 - 14. 作 者 简 介 :杨 凤 云 (1965 - ) ,女 ,河 北 唐 山 人 ,讲 师 . 凤4 38凤  鞍 山 钢 铁 学 院 学 报 第 25 卷 (3) 中 心 线 为 缓 和 曲 线 段 的 横 断 面 方 向 的 确 定 :如 图 4 所 示 , O 为 线 路 中 心 线 缓 和 曲 线 段 上 的 中 心   线 桩 , D 为 缓 和 曲 线 的 起 点 ,若 要 给 出 O 处 的 横 断 面 方 向 ,只 要 在 O 点 自 OD 方 向 转 90° - (2Π3)δ ,其 中 δ 可 用 式 (2) 求 得 2 δ = 9 0°L OD (2) 6 RL 0 0 式 中 , LOD 为 OD 段 的 曲 线 长 ; R 为 曲 线 的 半 径 ;L 为 缓 和 曲 线 长 . 图 3圆 曲 线 段 的 横 断 面 方 向 Fig. 3 Section Direction Diagram of Curved Line of Circle 图 4缓 和 曲 线 段 的 横 断 面 方 向 图 Fig. 4 Section Direction Diagram of Matigatory Curved Line   112   地 形 变 化 点 的 测 量   SET2100 全 站 仪 在 O 处 测 出 横 断 面 方 向 上 的 地 形 变 化 点 . 距 离 的 规 定 为 左 负 、右 正 ,即 沿 线 路 前 进 方 向 左 侧 点 的 距 离 为 负 ,右 侧 点 的 距 离 为 正 . 在 SET2100 全 站 仪 上 设 定 右 侧 横 断 面 方 向 为 0鞍方 向 ,则 左 侧 方 向 为 180鞍方 向 . 在 SET2100 全 站 仪 上 设 定 测 站 号 及 坐 标 ,测 站 号 为 中 线 桩 的 里 程 号 ,测 站 坐 标 x = 0 , y = h. (3) 式 中 ,h 为 测 站 高 程 . 确 定 各 种 测 点 的 代 码 ,为 内 业 计 算 机 成 图 创 造 条 件 . 利 用 SET2100 全 站 仪 测 出 横 断 面 方 向 上 的 地 形 变 化 点 的 距 离 x 和 高 程 y ,地 形 变 化 点 的 编 号 应 连 续 .   2 数 据 传 输 和 信 息 加 载 及 结 果 输 出   全 站 仪 的 采 集 数 据 完 成 后 应 将 采 集 的 数 据 传 输 到 计 算 机 中 . 为 使 数 据 正 确 传 输 ,应 对 系 统 参 数 进 行 合 理 设 置 .   当 前 绘 图 软 件 非 常 多 ,有 大 众 化 的 CAD 图 形 软 件 及 其 二 次 开 发 软 件 ,有 测 量 专 用 成 图 软 件 WALK, EPWS 等 等 . 应 根 据 施 测 线 路 横 断 面 的 用 途 及 设 计 人 员 的 使 用 习 惯 选 择 合 适 的 成 图 软 件 .   由 于 用 全 站 仪 采 集 的 数 据 传 输 到 计 算 机 中 是 以 一 些 独 立 测 点 形 式 存 在 ,还 必 须 进 行 必 要 的 绘 图 工 作 形 成 横 断 面 图 ,再 在 图 上 添 加 横 断 面 图 的 有 关 信 息 . 包 括 : (1) 标 注 道 路 中 心 线 桩 的 桩 号 :将 测 站 点 号 道 路 中 心 线 桩 里 程 ) 标 注 在 横 断 面 图 的 适 当 位 置 上 ; (2) 将 横 断 面 图 的 比 例 尺 标 注 在 横 断 面 图 的 适 当 位 置 上 ; (3) 根 据 测 点 及 绘 图 符 号 绘 制 横 断 面 图 ;根 据 测 量 内 容 添 加 横 断 面 图 的 其 他 信 息 . (   常 用 的 结 果 输 出 形 式 有 :绘 图 仪 绘 制 成 品 图 、图 形 文 件 写 入 硬 盘 或 软 盘 、图 形 文 件 写 入 光 盘 . 3 横 断 面 图 数 字 化 在 公 路 建 设 中 的 应 用   公 路 的 设 计 文 件 必 须 向 施 工 用 户 提 供 大 量 的 图 纸 ,而 横 断 面 图 在 这 些 图 纸 中 量 最 大 . 传 统 工 艺 是 先 将 横 断 面 图 测 绘 出 来 ,再 在 横 断 面 图 上 绘 制 或 转 贴 有 关 的 线 条 、文 字 等 . 此 工 艺 以 手 工 劳 动 为 主 ,工 作 量 大 、速 度 慢 、出 错 率 高 ,图 质 量 也 难 以 提 高 .   利 用 全 站 仪 形 成 横 断 面 图 数 字 化 的 工 作 程 序 结 束 了 常 规 测 量 横 断 面 的 手 工 业 方 法 ,实 现 了 测 量 的 第 6 期 杨 凤 云 ,等 :线 路 横 断 面 图 测 量 数 字 化 的 应 用 凤 439 凤 无 纸 作 业 程 序 ,既 不 需 要 现 场 记 录 和 现 场 绘 图 ,不 仅 工 作 速 度 快 、精 度 高 ,而 且 节 省 外 业 人 员 ,且 成 图 质 量 好 . 横 断 面 图 是 在 计 算 机 以 点 线 为 基 本 单 元 保 存 图 纸 信 息 ,可 以 通 过 计 算 机 对 横 断 面 图 进 行 各 种 加 工 、放 大 、缩 小 、复 制 、叠 加 等 工 作 ,更 有 利 的 是 可 以 直 接 在 横 断 面 图 上 进 行 各 种 设 计 ,如 图 5. 图 5 为 在 线 路 中 桩 DK8 + 900 的 横 断 面 图 上 直 接 进 行 道 路 设 计 的 示 例 . 从 示 例 上 可 以 看 到 ,数 字 化 横 断 面 图 不 仅 为 在 计 算 机 上 进 行 道 路 设 计 提 供 方 便 ,而 且 可 以 方 便 地 在 该 图 上 进 行 路 基 断 面 面 积 的 计 算 ,进 而 完 成 工 程 土 石 方 的 计 算 ,方 便 了 工 程 预 算 . 对 该 图 的 设 计 内 容 进 行 复 制 、平 移 、修 改 、删 除 等 操 作 能 达 到 制 作 多 种 工 程 用 图 的 目 的 . 图 5道 路 横 断 面 设 计 图 Fig. 5 Designed Diagram of Route Section   利 用 全 站 仪 测 量 形 成 横 断 面 图 数 字 化 的 工 作 程 序 在 生 产 中 已 经 和 正 在 产 生 巨 大 的 经 济 效 益 ,从 长 远 看 ,他 将 为 推 动 道 路 三 维 设 计 的 发 展 奠 定 坚 实 的 基 础 . 参 考 文 献 : [ [ [ 1] 聂 让 . 全 站 仪 与 高 等 级 公 路 测 量 [M]. 北 京 :人 民 交 通 出 版 社 ,1999. 287 - 296. 2] 李 青 岳 . 工 程 测 量 [M]. 北 京 :测 绘 出 版 社 ,1985. 132 - 148 3] 季 斌 德 ,邵 自 修 . 工 程 测 量 [M]. 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 ,1988. 403 - 457 Application of Digitalization in Route Section Measurement 1 1 2 3 YANG Feng-yun , XU Mao-lin , CHANG Tie-hong , XU Yan-ping ( High Professional Institute ,Anshan University of Science and Technology ,Anshan 114044 ,China ; 2 . Anshan Special Facilities Testing Institute ,Anshan 114004 ,China ;3. Bureau of Dengta City Construction ,Liaoyang 113000 ,China) Abstract :A new method ,digitalization of a route section measurement ,is proposed which quickly completes route section measurement by the total station instruments and computers owing to traditional method’s shortcomings ,. Key Words :total station insturment ;measurement ;route section ;digital ( Received March 14 ,2002)
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