定線方法課件

定線方法

第一節(jié)紙上定線

公路定線的任務(wù)：按照已定的技術(shù)標準，在選線布局階段選定的路線帶范圍內(nèi)，結(jié)合細部地形、地質(zhì)條件，綜合考慮平、縱、橫三方面的合理安排，確定定出公路中線的確切位置。公路定線的方法：②實地定線（公路等級較低和地形條件簡單的路線）。③航測定線（利用航攝像片、影像地圖等資料，借助于航測儀器建立與實地完全相似的光學模型，在模型上直接定線）。一、紙上確定路線（一）定導向線

①紙上定線（技術(shù)等級高，地形、地質(zhì)、地物等條件復雜的路線）。1．在大比例尺地形圖上，仔細研究路線布局階段選定的主要控制點間的地形、地質(zhì)情況，選擇有利地形如平緩順直的山坡，開闊的側(cè)溝，利于回頭的地點等，擬定路線可能方案，選定合適方案。2．根據(jù)等高線間距h及選用的平均坡度，（5.0%－5.5％，視地形曲折程度而定），計算出等高線間距，使兩腳規(guī)的開度等于（比例尺與地形圖同），從某一固定點如圖7－1a（教材）的A開始，沿各擬定走法在等高線上依次截取a、b、c等點，如最后一點的位置和標高均接近另一固定點D時，說明這個方案能夠成立，否則修改走法或調(diào)整，從新試驗直至方案成立為止。

3．將坡度線根據(jù)地形情況，移動線位，確定中間控制點，調(diào)整坡度重新放坡得到折線，該折線也稱為“導向線”。（二）修正導向線，定平面試線修正導向線導向線平面試線二次導向線最后線位（采用線）

注意：紙上定線的過程是一個反復試線、比較、逐步趨于完善的過程。定線時要在滿足標準的前提下結(jié)合自然條件，平、縱、橫綜合考慮，反復進行，直到滿足為止。（三）定線

紙上定線應(yīng)該既符合該級路規(guī)定的幾何標準，又能充分適應(yīng)當?shù)氐匦危荛_盡可能多的障礙物。為此定線必須在分析研究二次修正導向線上各特征點的性質(zhì)和可活動范圍的基礎(chǔ)上，反復試線才能得到滿意的結(jié)果。紙上定線的具體操作又兩種：1．直線型法（傳統(tǒng)法）：利用導向線各點的可活動性，按照照顧多數(shù)，注意重點的原則，掌握與該路等級相應(yīng)的幾何標準，先用直線尺試穿出與較大地形相適應(yīng)的一系列直線，然后用適當?shù)那€把相鄰直線連接起來。地形復雜轉(zhuǎn)折較多或轉(zhuǎn)彎處控制較嚴時，也可先定曲線，后用直線把曲線連接起來。

2．曲線型法：根據(jù)導向線上各點控制性嚴寬的程度，參照設(shè)計路標準的要求，先用一系列圓弧去擬合控制較嚴的地段或部位，然后把這些圓弧用適當?shù)木徍颓€連接起來。

上述兩種方法，并無本質(zhì)上的區(qū)別，但手法不同，計算過程及成果表示方式也不相同。由于適用性的差異，有的甚至從線形設(shè)計質(zhì)量上有所反應(yīng)。一般將，前者適用于地形簡易的平原微丘區(qū)，后者適用于地形、地物復雜的丘陵、山嶺區(qū)等。

第二節(jié)紙上定線操作方法一．直線型定線方法傳統(tǒng)穿線交點定線法：根據(jù)選線布局的路線方案和該路等級相應(yīng)的幾何標準，試穿出一系列與地形相適應(yīng)的直線作為路線基本單元，然后在兩直線轉(zhuǎn)折處用曲線予以連接的定線方法。路線上每一線段的具體方向，平原微丘區(qū)應(yīng)以布局定下的控制點為依據(jù)，山嶺重丘區(qū)應(yīng)參照定線初期選定的導向線試定，路線的最終方案是要經(jīng)多方面的分析比較才確定下來的。道路中線確定后，為了標定路線，需要根據(jù)選定的圓曲線半徑及緩和曲線計算平曲線要素、曲線主點樁及加樁里程、逐樁坐標等。這些數(shù)據(jù)是否正確依賴于交點坐標采集的精度，通常交點坐標采集有兩種方法：1．直接采集法：即在繪有格網(wǎng)的地形圖上讀取各交點坐標，一般只能估讀到米。此法適用于交點前后直線方向和位置限值不嚴的情況。2．定前后直線間接推算交點坐標：當交點前后直線方向及位置受限值較嚴時，可先固定前后直線（即在直線上讀取兩個點的坐標），在用相鄰直線相交的解析法計算交點坐標。如已知交點前直線上兩點的坐標為后直線上兩點坐標為則交點坐標有式（7－1）計算：

第三節(jié)實地放線實地放線是將紙上定好的路線敷設(shè)到地面上，供詳細測量和施工之用常用方法：穿線交點法、撥角法、直接定交點法、坐標法等（一）穿線交點法——根據(jù)平面圖上路線與導線的關(guān)系，將紙上路線的各條邊獨立地放到實地，延長直線即可在實地放出交點。1、支距法（適用于地形不太復雜，地物障礙少，不需要用坐標控制，路線與導線相離不遠的情況。）步驟：⑴在圖上量取支距。⑵在實地放支距。⑶穿線交點。2、解析法（適用于地形較復雜，直線較長、線位控制要求較高的情況）解析法——用經(jīng)緯距計算圖上路線與導線關(guān)系，再按極坐標原理在實地放出各路線點的方法。

步驟：⑴計算路線與導線的夾角⑵計算距離l⑶放線（二）撥角法——根據(jù)圖上求得的坐標計算每條線的距離、方向、轉(zhuǎn)角和各控制樁的里程，按此資料直接撥角量距定出交點。步驟：1、內(nèi)業(yè)計算：內(nèi)業(yè)計算工作較多，其線段長度和象限角等關(guān)系的計算，均與解析法相同。2、外業(yè)放線：根據(jù)內(nèi)業(yè)計算資料直接定出轉(zhuǎn)向角和距離。（三）直接定交點法地形平坦、視線開闊、路線受限不嚴時，路線位置可直接根據(jù)地物明顯目標確定。（四）坐標法

先建立一個貫穿全線統(tǒng)一的坐標系，這個坐標系一般采用國家坐標系統(tǒng)。根據(jù)路線地理位置和幾何關(guān)系計算出道路中線上各樁點的統(tǒng)一坐標。編制逐樁坐標表。然后根據(jù)逐樁坐標實地放線。本法的計算關(guān)鍵是坐標如何計算。由于直線型定線法與曲線型定線法的定線過程和成果表達方式不同，坐標計算方法也有所區(qū)別。

第四節(jié)直接定線直接定線：又稱實地定線或現(xiàn)場定線，就是設(shè)計人員直接在現(xiàn)場定線，定線的指導原則與紙上定線一樣。根據(jù)實地控制定線主導因素的不同，可采用以點定線和放坡定線兩種方法。一、以點定線特點：路線不受縱坡限制，以平面和橫斷面為主。要點：以點定線，以線交點。

以點定線——在全面布局和逐段安排確定的控制點間，結(jié)合各方面因素進一步確定影響公路中線位置的小控制點，大致穿出公路直線的方法。以線交點——在已定小控制點的基礎(chǔ)上結(jié)合路線標準和前后路線條件，穿出直線，并延長交出交點。步驟：2、穿線定點：根據(jù)技術(shù)標準和線形組合的要求，滿足控制點和照顧多數(shù)經(jīng)濟點，前后考慮，用穿線的辦法延長直線，交出轉(zhuǎn)角點。⑵控制性控制點（艱巨工程、不良地質(zhì)、地物障礙、路基邊坡穩(wěn)定等因素）⑴經(jīng)濟性控制點（斜坡地帶，橫向填挖平衡或橫向施工經(jīng)濟）注意：此類點僅從橫向施工經(jīng)濟出發(fā)控制線位，因此只能作為穿線定點的參考位置。二、放坡定線特點：受縱坡限制，以縱坡為主導。

1、放坡放坡——按照要求的設(shè)計縱坡（或平均坡度）在實地找出地面坡度線的工作。1、控制點加密：在實地尋找控制和影響公路中線位置的具體點位。2、放坡定線⑵穿線交點反復插試，逐步修改，使、平、縱、橫三方面恰當結(jié)合，定出合理的線位。⑴作修正導向線修正的導向線——根據(jù)上述坡度線，結(jié)合地面橫坡考慮路基穩(wěn)定和工程經(jīng)濟確定出的合適的中線位置。地面橫坡≤1∶5：中線在坡度點上方，對路基穩(wěn)定和工程經(jīng)濟影響不大；地面橫坡=1∶5－1∶2：中線與坡度點重合；地面橫坡≥1∶2時：中線宜在坡度點上方，以形成全挖的臺口式斷面為好。三、定平曲線確定了路線的交點位置后，還需要根據(jù)標準結(jié)合地形、地物及其他因素在交點處選擇適宜的平曲線半徑，控制曲線線位。1、單交點法——用一個交點來確定一段單圓曲線的插設(shè)曲線方法。適用：轉(zhuǎn)角不大，實地能直接釘設(shè)交點時。⑸按縱坡控制（根據(jù)已定的縱坡和合成縱坡標準值來反算出超高橫坡，再按控制的超高橫坡求得最小控制半徑）⑷曲線上任意點控制（試算法選擇半徑）⑶曲線長控制（滿足最短曲線長度Lmin）⑵切線控制（即曲線起、終點控制）⑴外距控制（即曲線中點控制）控制條件：2、雙交點法（即虛交點法）適用：路線偏角很大或交點受地形或地物障礙限制，無法釘設(shè)交點。⑵不切基線法（即圓外基線法）

⑴切基線法：選擇基線使曲線與之相切。放坡的導向線四、紙上移線

紙上移線是修改局部路線的有效方法。（一）紙上移線的條件（二）、紙上移線的方法與步驟方法：計斷鏈不計斷鏈3、增加工程量不大，但能顯著提高平、縱線形標準時。2、路線位置過于靠山，挖方邊坡太高有害穩(wěn)定，或過于靠外，擋土墻較高，砌石工程太大，移改線位后能節(jié)省較大的工程量時；1、路線平面標準前后不協(xié)調(diào)，需要調(diào)整轉(zhuǎn)角點位置、改變半徑，或室內(nèi)定坡后發(fā)現(xiàn)局部地段工程量過大時；3、回頭曲線定線法輔助曲線交點和上下線位置主曲線1、計斷鏈：（移距較大，斷鏈長度較長，對縱坡度有較大影響）⑻設(shè)計路基橫斷面，計算土石方數(shù)量。⑺編制“路基設(shè)計表”。⑹根據(jù)高差在原縱斷面上用虛線繪出移動后的地面線和平曲線，重新設(shè)計縱坡和豎曲線。⑸按移距在橫斷面圖上繪制移線后的中心線位置，推算新舊樁號的高差。⑷用正切法求得各交點的轉(zhuǎn)角值，并做到移線和原線的角度閉合。⑶根據(jù)填挖值，在橫斷面圖上找出最經(jīng)濟或控制性的路基中心線位置，量得與原中心線的距離（即移距），分別用不同符號在路線平面圖上反復修改，得移線后的導線。⑵依據(jù)移線目的，在縱斷面圖上試定縱坡，讀出各樁填挖值。⑴繪制移線地段大比例尺路線平面圖，注出各樁位置。2、不計斷鏈（移距不大或路線縱坡度較緩）不推算移線的新樁號，但需推算與移線平面起終點相應(yīng)的原線上的樁號，以便計算超高和加寬，移線終點不標注長短鏈。注意：紙上移線的資料主要從原線的橫斷面上取得，由于一般橫斷面施測范圍有限，且離中線愈遠誤差愈大，移距不能太大，一般以小于3—5m為好。移距很大時，應(yīng)在定出移改導線后，實地放線重測。

第五節(jié)公路路線CAD技術(shù)一、CAD技術(shù)簡介（一）CAD的概念計算機輔助設(shè)計(ComputerAidedDesign)簡稱CAD，是近年來工程技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展最迅速、最引人注目的高技術(shù)之一。它將計算機迅速、準確地處理信息的特點與人類的創(chuàng)造思維相結(jié)合，為現(xiàn)代設(shè)計提供了理想手段。（二）CAD系統(tǒng)的組成CAD系統(tǒng)軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫一個通用性的、綜合性的以及減少數(shù)據(jù)重復存儲的“數(shù)據(jù)集合”。包括設(shè)計原始資料、設(shè)計標準與規(guī)范數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、最終結(jié)果等。圖形系統(tǒng)包括幾何構(gòu)型、繪制工程設(shè)計圖、繪制各種函數(shù)曲線、繪制各種數(shù)據(jù)表格、在圖形顯示裝置上進行圖形變換以及分析和模擬等，是CAD技術(shù)的基礎(chǔ)?？茖W計算包括通用的數(shù)學函數(shù)和計算程序，以及在設(shè)計中所包括的常規(guī)設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計等，即CAD的應(yīng)用軟件包。是實現(xiàn)工程設(shè)計、計算、分析、繪圖等具體專用功能的程序，是CAD技術(shù)應(yīng)用于工程實踐的保證。硬件系統(tǒng)計算機進行數(shù)據(jù)的處理顯示器其處理的結(jié)果由顯示器進行顯示，供設(shè)計者判斷、修改，打印機輸出數(shù)據(jù)處理的結(jié)果繪圖機輸出所需的圖形（三）CAD技術(shù)在工程上的應(yīng)用1.系統(tǒng)組成：數(shù)字地面模型子系統(tǒng)，路線平、縱優(yōu)化子系統(tǒng)，路線設(shè)計子系統(tǒng)，立體交叉口設(shè)計子系統(tǒng)，公路中、小橋涵設(shè)計子系統(tǒng)，公路工程造價分析子系統(tǒng)。2.該系統(tǒng)覆蓋了地形數(shù)據(jù)采集——建立數(shù)據(jù)地面模型——人機交互地進行路線平、縱、橫設(shè)計，線形優(yōu)化設(shè)計和人工構(gòu)造物的設(shè)計—圖和表屏幕編輯，并最終完成圖紙的繪制以及工程造價分析等成套CAD技術(shù)。二、公路路線CAD功能和特點

公路路線CAD軟件系統(tǒng)包含六個模塊：6、路基構(gòu)件的繪制。5、根據(jù)路線橫斷面設(shè)計，繪制路線橫斷面圖；4、根據(jù)路線縱斷面設(shè)計，繪制路線縱斷面圖；3、根據(jù)路線平面設(shè)計，繪制路線平面圖；2、平面設(shè)計、縱斷面設(shè)計及橫斷面設(shè)計數(shù)據(jù)的錄入、編輯和存儲模塊；1、野外線路平面測量和高程測量數(shù)據(jù)的錄入、編輯和存儲模塊；三、公路路線CAD組成系統(tǒng)公路CAD系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖所示；（二）數(shù)據(jù)采集公路路線設(shè)計必須依靠大量的地面信息和地形數(shù)據(jù)。1、用現(xiàn)代化的手段航空攝影測量建立數(shù)字地面模型。2．用全站儀或紅外線測距儀地面實測的方法，直接建立三維的數(shù)字地面模型。3．用傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、水準儀、和小平板實測。（三）路線優(yōu)化設(shè)計第一類：對于平面或縱斷面各種比較方案，快速準確地完成路線設(shè)計，并計算出各方案的總費用和各項比較指標，由設(shè)計者根據(jù)自己的經(jīng)驗選出最佳方案。第二類：根據(jù)路線的初始方案，利用最優(yōu)化理論的數(shù)字方案，利用最優(yōu)化理論的數(shù)字方法，由計算機尋找最優(yōu)設(shè)計方案。即輸入一個可行方案，通過數(shù)字迭代方法來完成最優(yōu)方案的求解。各階段適宜優(yōu)化方法：1、在可行性分析階段，適宜于采用在寬帶范圍內(nèi)路線走向方案的優(yōu)化。

2．在初步設(shè)計階段宜采用在平面或空間一定范圍內(nèi)移線以改善設(shè)計方案的優(yōu)化技。3．在技術(shù)設(shè)計階段宜于采用多個目標函數(shù)的公路縱斷面優(yōu)化程序系統(tǒng)。

4．對已完成的公路路線技術(shù)設(shè)計運用連續(xù)繪制的透視圖（或動態(tài)透視圖）進行評價。（四）計算機輔助設(shè)計、繪圖和制表

第六節(jié)數(shù)字地面模型一、數(shù)字地形模型及在公路設(shè)計中的應(yīng)用數(shù)字地形模型（DTM）——將地形按照某種數(shù)字模型對已知平面坐標的地形點進行高程計算，是一個表示地形特征的、空間分布的、有許許多多有規(guī)則或無規(guī)則的數(shù)字陣列，也就是將地形表面用密集的三維地形點坐標（X，Y，Z）組成。數(shù)字地面模型的特點：地表形態(tài)表示抽象、不直觀，但計算機可以從中直接、快捷、準確地識別，進行數(shù)據(jù)處理，提供出方便的地形數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)各項作業(yè)的自動化。

數(shù)字地形模型的應(yīng)用二、地形模型的種類1、方格網(wǎng)式數(shù)字地形模型將工程用地的一定范圍劃分成相等大小的方格或長方格，按一定次序讀取網(wǎng)格點的高程即可。

優(yōu)點：只需要儲存網(wǎng)格點的高程值而無需儲存平面坐標值，內(nèi)插和檢索簡單，節(jié)省計算機時，采集數(shù)據(jù)方便，選點不依賴于經(jīng)驗。缺點：地形變化大的地方精度較低，常常漏掉了地形的真正變化點。2、三角網(wǎng)式數(shù)字地形模型由所有三角形頂點的三維坐標組成，并把每個三角形看成是由三頂點高程構(gòu)成的一個平面，因而劃分三角網(wǎng)時，應(yīng)盡量使三角形的周邊以內(nèi)所有等高線都呈直線，而且相互平行，間距相等。三、數(shù)字地形模型數(shù)據(jù)點的獲取

1、從現(xiàn)有的地形圖上獲?。ㄈ斯ぷx取數(shù)據(jù)或用手扶跟蹤式的坐標讀取裝置圖形數(shù)字化儀）3、攝影測量方法可以利用帶有自動記錄設(shè)備的立體測量儀，對立體模型進行斷面掃描或勾繪等高線，將坐標記錄在紙帶或磁帶上。2、利用自動記錄的測距儀（或全站儀）在野外實測，獲取原始數(shù)據(jù)。

第七節(jié)公路透視圖良好的公路線形應(yīng)該在行車安全和乘客舒適兩方面獲得最大限度的滿足。透視圖技術(shù)是評價公路線形質(zhì)量的主要手段之一，也是當今進行招標、投標時顯現(xiàn)設(shè)計效果的重要手段。

視軸：某一點（視點）和被視物體的各點（物點）相連的射線（視線）與畫面產(chǎn)生一系列交點，連接這些交點所產(chǎn)生的被視物體的圖像即該物體的透視圖與畫面垂直的視線。

主點：視軸與畫面的交點，

物點：視線與物體的交點

跡點：視線與畫面的交點生成透視圖的算法流程（如下圖所示）：計算道路各點的大地坐標經(jīng)過消隱等手段繪制出透視圖。進行坐標計算轉(zhuǎn)換確定透視斷面和透視物點確定視點、視軸及視軸坐標系

第八節(jié)“3S”技術(shù)在公路勘測設(shè)計中的應(yīng)用

"3S計劃"：

豐富的全球地理信息系統(tǒng)（GIS）

精確的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）

先進的遙感測設(shè)系統(tǒng)（RS）

公路行業(yè)的數(shù)字化包括3個部分：

公路的數(shù)字化地理信息系統(tǒng)

公路的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

公路的遙感測設(shè)系統(tǒng)。

一、地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem）

公路GIS——綜合處理三維公路信息計算機軟硬件系統(tǒng)，是GIS技術(shù)在公路領(lǐng)域的發(fā)展，是GIS與多種公路信息分析和處理技術(shù)的集成。數(shù)字化地理信息系統(tǒng)包括內(nèi)容:詳細的地形數(shù)據(jù)資料，包括平面點的坐標、高程，已建道路和橋梁的位置、名稱，道路沿線的民宅、工礦企事業(yè)單位、田地、果林、魚塘、水渠、河流、電力管線等詳細地面資料。GIS的應(yīng)用：方便地比選最佳路線方案，并同時獲取其它相關(guān)信息資料(如最佳路徑、最短出行時間、交通流量、道路沿線地區(qū)人口數(shù)量、經(jīng)濟狀況、建材分布與儲量、運輸條件、土壤、地質(zhì)和植被情況等)。

GIS在道路前期規(guī)劃中發(fā)揮了巨大作用。二、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global