道路勘测设计第7章课件.ppt

1、 公路定线的任务：公路定线的任务：按照已定的技术标准，在选线布局阶段选定的路线带范围内，按照已定的技术标准，在选线布局阶段选定的路线带范围内，结合细部地形、地质条件，综合考虑平、纵、横三方面的合理安结合细部地形、地质条件，综合考虑平、纵、横三方面的合理安排，确定出公路中线的确切位置。排，确定出公路中线的确切位置。公路定线的方法：公路定线的方法：实地定线（公路等级较低和地形条件简单的路线）实地定线（公路等级较低和地形条件简单的路线）。航测定线（利用航摄像片、影像地图等资料，借助于航测仪航测定线（利用航摄像片、影像地图等资料，借助于航测仪器建立与实地完全相似的光学模型，在模型上直接定线）。器建立与

2、实地完全相似的光学模型，在模型上直接定线）。纸上定线（技术等级高，地形、地质条件复杂的路线）纸上定线（技术等级高，地形、地质条件复杂的路线）纸上定线纸上定线 实地定线实地定线 纸上定线：在大比例尺（一般以纸上定线：在大比例尺（一般以1 1：20002000为宜）地形图上确为宜）地形图上确定道路中线的位置的过程。定道路中线的位置的过程。本节以越岭线为例介绍纸上定线的方法：本节以越岭线为例介绍纸上定线的方法：一一.定导向线定导向线 1 1确定路线方案。确定路线方案。在大比例尺地形图上，仔细研究路线布局阶段选定的主要控制点间的地形、在大比例尺地形图上，仔细研究路线布局阶段选定的主要控制点间的地形、地

3、质情况，选择有利地形如平缓顺直的山坡，开阔的侧沟，利于回头的地点等，地质情况，选择有利地形如平缓顺直的山坡，开阔的侧沟，利于回头的地点等，拟定路线可能方案，拟定路线可能方案，选定合适方案选定合适方案。一一.定导向线定导向线 1 1确定路线方案确定路线方案 2 2绘均坡线绘均坡线 根据等高线间距根据等高线间距h h及选用的平均坡度（及选用的平均坡度（5.0%5.0%5.55.5），计），计算出等高线间距，等高线间平距：算出等高线间距，等高线间平距：a=a=h/ih/i平均平均 一一.定导向线定导向线 1 1确定路线方案确定路线方案 2 2绘均坡线绘均坡线 3 3定导向线定导向线 将坡度线根据地形

4、情况，移动线位，确定中间控制点，调整将坡度线根据地形情况，移动线位，确定中间控制点，调整坡度重新放坡得到折线，该折线也称为坡度重新放坡得到折线，该折线也称为“导向线导向线”。一一.定导向线定导向线二二.修正导向线修正导向线 1 1点绘纵断面草图。点绘纵断面草图。2 2纵断面修正导向线。根据纵断面设计的填挖情况，对纵纵断面修正导向线。根据纵断面设计的填挖情况，对纵断面地面高程进行修正，在平面试线的对应路段进行平面线位断面地面高程进行修正，在平面试线的对应路段进行平面线位调整，称为修正导向线。调整，称为修正导向线。3 3横断面修正导向线（横断面校核）。横断面修正导向线（横断面校核）。一一.定导向线

5、定导向线二二.修正导向线修正导向线三三.定线定线 经过几次修正导向线后，最终确定出满足经过几次修正导向线后，最终确定出满足标准标准、平纵、平纵线形都比较合理的路线导线，最终定出交点位置。线形都比较合理的路线导线，最终定出交点位置。（一）直线型法（传统法）；（一）直线型法（传统法）；（二）曲线型法。（二）曲线型法。一一.定导向线定导向线二二.修正导向线修正导向线三三.定线定线 （一）直线型法（传统法）；（一）直线型法（传统法）；1 1、交点坐标确定：、交点坐标确定：2 2、确定曲线半径和缓和曲线参数、确定曲线半径和缓和曲线参数3 3逐桩坐标计算：逐桩坐标计算：1 1、交点坐标确定：、交点坐标确定

6、：（1 1）直接采集法）直接采集法 在绘有网格的地形图上直接读取各交点坐标。适用于在绘有网格的地形图上直接读取各交点坐标。适用于交点前后直线方向和位置限制不严的情况。交点前后直线方向和位置限制不严的情况。（2 2）定前后直线间接推算交点坐标）定前后直线间接推算交点坐标 在相邻的前后两条直线边上各取两个点的坐标，再用在相邻的前后两条直线边上各取两个点的坐标，再用相邻直线相交的解析法计算交点坐标。相邻直线相交的解析法计算交点坐标。交点前直线上两点：（交点前直线上两点：（x x1 1，y y1 1）和（和（x x2 2，y y2 2），），交点后直线上两点：（交点后直线上两点：（x x3 3，y y

7、3 3）和（和（x x4 4，y y4 4），），则交点坐标（则交点坐标（x,yx,y）为：为：12121xxyyk34342xxyyk21313211kkyyxkxkx111)(yxxky三三.定线定线 （一）直线型法（传统法）；（一）直线型法（传统法）；1 1、交点坐标确定：、交点坐标确定：2 2、确定曲线半径和缓和曲线参数、确定曲线半径和缓和曲线参数（1 1）试算）试算（2 2）反算）反算三三.定线定线 （一）直线型法（传统法）；（一）直线型法（传统法）；1 1、交点坐标确定：、交点坐标确定：2 2、确定曲线半径和缓和曲线参数、确定曲线半径和缓和曲线参数（2 2）反算）反算I I、单交点

8、曲线反算、单交点曲线反算IIII、双交点曲线反算、双交点曲线反算I I、单交点曲线、单交点曲线已知切线长反算半径已知切线长反算半径已知外距反算半径已知外距反算半径根据转角和控制外距，先试定缓和曲线长都，取根据转角和控制外距，先试定缓和曲线长都，取然后根据下式反算半径然后根据下式反算半径IIII、双交点曲线、双交点曲线三三.定线定线 （一）直线型法（传统法）；（一）直线型法（传统法）；1 1、交点坐标确定：、交点坐标确定：2 2、确定曲线半径和缓和曲线参数、确定曲线半径和缓和曲线参数3 3逐桩坐标计算：逐桩坐标计算：（1 1）交点间距、偏角交角计算）交点间距、偏角交角计算（2 2）逐桩坐标计算：

9、）逐桩坐标计算：三三.定线定线 （一）直线型法（传统法）；（一）直线型法（传统法）；1 1、交点坐标确定：、交点坐标确定：2 2、确定曲线半径和缓和曲线参数、确定曲线半径和缓和曲线参数3 3逐桩坐标计算：逐桩坐标计算：（1 1）交点间距、偏角交角计算）交点间距、偏角交角计算n 设起点坐标为设起点坐标为JDJD0 0（X X0 0，Y Y0 0），），第第i i个交点坐标为（个交点坐标为（X Xi i，Y Yi i），），i=1i=1，2 2，n n，则则n 坐标增量：坐标增量：22DYDXSn 计算方位角：计算方位角：arctanDYDX11iiiiYYDYXXDX，n交点间距交点间距 ：n

10、如果如果i i00，路线为右偏；路线为右偏；n 如果如果i i00，路线为左偏。路线为左偏。n 公路偏角：公路偏角：1iiiAA180,0,0,0,0ADYDXADYDX 360,0,0180,0,0ADYDXADYDX三三.定线定线 （一）直线型法（传统法）；（一）直线型法（传统法）；1 1、交点坐标确定：、交点坐标确定：2 2、确定曲线半径和缓和曲线参数、确定曲线半径和缓和曲线参数3 3逐桩坐标计算：逐桩坐标计算：（2 2）逐桩坐标计算：）逐桩坐标计算：设交点坐标为设交点坐标为),(YJXJJD1A2A交点相邻直线的方位角分别为交点相邻直线的方位角分别为和和ZHZY则则（或（或）点坐标：）

11、点坐标：)180sin()180cos(11ATYJYATXJXZHZHHZYZ（或（或）点坐标：）点坐标：22sincosATYJYATXJXHZHZ 设直线上加桩里程为设直线上加桩里程为L L，ZHZH、HZHZ表示曲线起、终点里程，表示曲线起、终点里程，则前直线上任意点坐标（则前直线上任意点坐标（ZHL）。)180sin()()180cos()(11ALZHTYJYALZHTXJX）后直线上任意点坐标（后直线上任意点坐标（HZL)22sin)(cos)(AHZLTYJYAHZLTXJX单曲线内中桩坐标计算单曲线内中桩坐标计算、不设缓和曲线的单曲线、不设缓和曲线的单曲线设曲线起终点坐标分别

12、为设曲线起终点坐标分别为 ),(,),(yzyzzyzyYXYZYXZY则圆曲线上任意点坐标为：则圆曲线上任意点坐标为：RlARlRYYRlARlRXXzyzy90sin90sin290cos90sin211lR式中：式中：圆曲线内任意点至圆曲线内任意点至ZYZY点的曲线长；点的曲线长；圆曲线半径；圆曲线半径；转角符号，右转为转角符号，右转为“+”+”，左转为，左转为“”，下同。，下同。、设缓和曲线的单曲线、设缓和曲线的单曲线缓和曲线上任意点的切线横距缓和曲线上任意点的切线横距6613449225599040345640sssLRlLRlLRllxlsL式中：式中：缓和曲线上任意点至缓和曲线上

13、任意点至ZHZH（或（或HZHZ）点的曲线长；）点的曲线长；缓和曲线长度。缓和曲线长度。第一缓和曲线（第一缓和曲线（ZHZHHYHY）任意点坐标）任意点坐标 ssZHssZHRLlARLlxYYRLlARLlxXX21221230sin30cos/30cos30cos/圆曲线内任意点坐标圆曲线内任意点坐标 由由HYHYYHYH时时 RLlARlRYYRLlARlRXXsHYsHY)(90sin90sin2)(90cos90sin211lHYHYYX、式中：圆曲线内任意点至圆曲线内任意点至HYHY点的曲线长；点的曲线长；HYHY点的坐标，点的坐标，由由YHYHHYHY时时 RLlARlRYYRL

14、lARlRXXsYHsYH)(90180sin90sin2)(90180cos90sin222式中：l圆曲线内任意点至圆曲线内任意点至YHYH点的曲线长。点的曲线长。(3)(3)第二缓和曲线（第二缓和曲线（HZHZYHYH）内任意点坐标）内任意点坐标ssHZssHZRLlARLlxYYRLlARLlxXX22222230180sin30cos/30180cos30cos/式中：l第二缓和曲线内任意点至第二缓和曲线内任意点至HZHZ点的曲线长。点的曲线长。l三三.定线定线 （二）曲线型定线法；（二）曲线型定线法；n1 1定线步骤定线步骤2 2、回旋线参数的确定、回旋线参数的确定三三.定线定线 （

15、一）曲线型定线法；（一）曲线型定线法；n1 1定线步骤定线步骤n（1 1）根据路线走向、地形和地物约束条件及技术要求，在）根据路线走向、地形和地物约束条件及技术要求，在地形图上绘制若干直线段和圆弧段，控制路线的总体线位，地形图上绘制若干直线段和圆弧段，控制路线的总体线位，并形成线形骨架。并形成线形骨架。n（2 2）根据直线与圆弧、圆弧与圆弧之间的相对位置关系，）根据直线与圆弧、圆弧与圆弧之间的相对位置关系，利用图解法或解析法配置缓和曲线，并确定其参数值，同时利用图解法或解析法配置缓和曲线，并确定其参数值，同时考察各种线形元素之间的协调性和均衡性。考察各种线形元素之间的协调性和均衡性。n（3 3

16、）判断曲线组合类型，并按曲线类型输入数据，进行曲）判断曲线组合类型，并按曲线类型输入数据，进行曲线计算、敷设和调整。线计算、敷设和调整。三三.定线定线 （二）曲线型定线法；（二）曲线型定线法；2 2、回旋线参数的确定、回旋线参数的确定2)2)近似计算法近似计算法n 3 3）解析计算法：）解析计算法：1)1)回旋曲线尺法（现在一般都是软件设计，这种方法基本不用了）回旋曲线尺法（现在一般都是软件设计，这种方法基本不用了）三三.定线定线 （二）曲线型定线法；（二）曲线型定线法；2 2、回旋线参数的确定、回旋线参数的确定1)1)回旋曲线尺法回旋曲线尺法三三.定线定线 （二）曲线型定线法；（二）曲线型定

17、线法；2 2、回旋线参数的确定、回旋线参数的确定（2)2)近似计算法近似计算法4324DRA n式中：式中：D D圆弧与直线或圆弧与圆弧之间距离；圆弧与直线或圆弧与圆弧之间距离；n R R换算半径。换算半径。n S S型、卵型曲线：型、卵型曲线：（公式同上）（公式同上）n n S S型曲线：型曲线：2121RRRRR卵型曲线：卵型曲线：2121RRRRRn直线与圆曲线间用缓和曲线连接：直线与圆曲线间用缓和曲线连接：n 回旋线参数回旋线参数A A可用下式计算：可用下式计算：D三三.定线定线 （二）曲线型定线法；（二）曲线型定线法；2 2、回旋线参数的确定、回旋线参数的确定n 3 3）解析计算法：

18、）解析计算法：曲线型定线的解析方法有很多，例如：曲直法、拟合法、曲线型定线的解析方法有很多，例如：曲直法、拟合法、积木法、综合法、弦切线法、闭合导线法、神经网络法、积木法、综合法、弦切线法、闭合导线法、神经网络法、CBRCBR法、圆弧移动法等。法、圆弧移动法等。曲直法兼具曲线型定线法和直线曲直法兼具曲线型定线法和直线型定线法的特点，容易操作，下面以曲直法为例对曲线型型定线法的特点，容易操作，下面以曲直法为例对曲线型定线法做介绍定线法做介绍（1 1）直线与圆曲线连接）直线与圆曲线连接已知直线上两点已知直线上两点D D1 1（x xD1D1，y yD1D1）和和D D2 2（x xD2D2，y y

19、D2D2），），圆曲线上两圆曲线上两点点C C1 1 （x xC1C1，y yC1C1）和和C C2 2（x xC2C2，y yC2C2），），圆曲线半径为圆曲线半径为R R。要求设计缓和曲线要求设计缓和曲线L LS S连接圆曲线并与直线连接圆曲线并与直线D D1 1DD2 2相切。相切。RS2arccos 圆心坐标圆心坐标M M（x xm m，y ym m）C C1 1C C2 2两点之间距离：两点之间距离：121212arctanCCCCCyyxx221221)()(CCCCyyxxS12Cm12Cm xm=xC1+Rcosm ym=yC1+RsinmC C1 1C C2 2 和和C C1

20、 1M M的夹角的夹角C C1 1C C2 2的方位角的方位角C C1 1M M的方位角的方位角1222DDDDxxyykn 圆心到直线的距离圆心到直线的距离D D n 直线直线D D1 1D D2 2斜率：斜率：RkyyxxkDDmDm2111|)()(|n 回旋线参数回旋线参数A A及长度及长度LsLs RDLS244324DRA n（2 2）S S型曲线型曲线n 已知相邻两圆的半径已知相邻两圆的半径R1R1，R2 R2 及其上各两点的坐标，用上述及其上各两点的坐标，用上述计算方法求出两圆心坐标计算方法求出两圆心坐标M1M1（XMXM1 1，YMYM1 1）和）和M2M2（XMXM2 2，

21、YMYM2 2）后，）后，可按下述步骤计算参数可按下述步骤计算参数A A值：值：、计算间距、计算间距D D 如图所示，有如图所示，有212122122121RRyyxxRRMMDMMMM令令K K表示回旋线参数的比值，即表示回旋线参数的比值，即 12AkA由几何关系知由几何关系知2212212121qqppRRMM 规范规范规定，规定，S S型两个回旋线参数型两个回旋线参数A1A1与与A2A2宜相等。宜相等。当采用不同参数时，当采用不同参数时，A1A1与与A2 A2 之比宜小于之比宜小于2.02.0，有条件时，有条件时应小于应小于1.51.5。022122122121DRRqqppRRDRRM

22、M2121又因又因 则则 采用数值解法（如牛顿求根法）可求得缓和曲线参数采用数值解法（如牛顿求根法）可求得缓和曲线参数LsLs1 1和和LsLs2 2进而可求得进而可求得A1A1与与A2A2。一一.穿线交点法穿线交点法 穿线交点法是根据平面图上路线与实测地形时敷设的控制穿线交点法是根据平面图上路线与实测地形时敷设的控制导线的关系，把纸上路线的每条边逐一而独立地放到实地上去，导线的关系，把纸上路线的每条边逐一而独立地放到实地上去，延伸这些直线支出交点，构成路线导线延伸这些直线支出交点，构成路线导线1 1支距法支距法一一.穿线交点法穿线交点法1 1支距法支距法 2 2解析法解析法一一.穿线交点法穿

23、线交点法 二二.拨角法拨角法 根据纸上路线在平面图上的位置与导线的关系，用坐标计根据纸上路线在平面图上的位置与导线的关系，用坐标计算每一条线的距离、方向、转向角和各控制桩的里程，放线时算每一条线的距离、方向、转向角和各控制桩的里程，放线时就按照这些资料直接拨角量距。就按照这些资料直接拨角量距。一一.穿线交点法穿线交点法 二二.拨角法拨角法三三.直接定交点法直接定交点法 在地形平坦，视线开阔，路线受限不十分严，路线位置能根在地形平坦，视线开阔，路线受限不十分严，路线位置能根据地面目标明显决定的地区；可依纸上路线和地貌地物的关系，据地面目标明显决定的地区；可依纸上路线和地貌地物的关系，现场直接将交

24、点定出。现场直接将交点定出。一一.穿线交点法穿线交点法 二二.拨角法拨角法三三.直接定交点法直接定交点法四四.坐标法坐标法 1.1.采用统一的坐标系统对路线导线进行坐标计算（计算采用统一的坐标系统对路线导线进行坐标计算（计算导线点坐标）。导线点坐标）。2.2.实测地形图，进行纸上定线后，计算路线中线上各桩实测地形图，进行纸上定线后，计算路线中线上各桩号的坐标（逐桩坐标）。号的坐标（逐桩坐标）。3.3.按路线逐桩坐标表进行实地放线。按路线逐桩坐标表进行实地放线。4.4.采用极坐标法进行坐标放线。（即拨角测距法，至少采用极坐标法进行坐标放线。（即拨角测距法，至少需要两个导线点，采用全站仪）。需要两个导线点，采用全站仪）。