EXCEL辅助计算公路中桩与边桩参数的应用
一、前言
在当前的高速公路施工中,全站仪以其高精度、使用简便的特点在施工测量放样中得到广泛的应用。它的使用还有一个意义,它将测量从传统的二维测量提升到三维测量的高度,使测量效率大为提高。全站仪使用时需计算大量的坐标,坐标的正确和精度直接关系到测量结果的准确度;另外,对于现场计算的坐标,能否迅速的得出结果也会影响全站仪的使用效率,所以准确、快速的坐标计算也是全站仪使用中的关键一环。
坐标的计算涉及到大量的数据和公式,计算时极易出错。测量中使用最多、计算最为复杂的是公路中桩、边桩坐标和方位角,其他的施工测量都是以此作为参照,经过简单运算即可得结果。现测量员普遍采用可编程计算器帮助计算,使用前需根据不同的计算器特性输入程序,计算时根据不同的路段选择不同的程序输入参数,逐个得到坐标或方位角,还得反复校核。这对于大批量计算来说是一个不小的工程。
现在,电脑在施工单位已得到使用普及,在工程量及数测量数据处理过程中,Office中EXCEL经常是测量技术人员利用的工具。本人根据本人从2002年至2005年的利用电脑处理测量资料的经验结合EXCEL的强大功能,总结出了用电脑计算公路中桩、左侧、右侧坐标的可行方法,并利用EXCEL的逻辑语句编制了一个小的应用程序。希望能把测量人员从重复性的劳动中解脱出来。
二、工作原理
1.应用程序的目标
上文已讲到施工测量中使用最多、计算最为复杂的是公路中线逐点坐标和切线方位角,既中桩的X值、Y值。EXCEL的主要目标就是计算公路中线的中桩参数。
2.源程序
L1 F:N:G:R:U:Q:J:K起算要素
L2 Defm 4 扩大内存
L3 M=I/2-I^3/240/R^2 M为加设缓和曲线后使切线增长的距离
L4 P=I^2/24/R-I^4/2688/R^3 P为加设缓和曲线,圆曲线相对于切线的内移量
L5 E=(R+P)/cos(N/2)-R E外矢距在EXCEL中角度默认为弧度。
L6 L=πRN/180+I L为曲线长含缓和段
L7 T=M+(R+P)tan(N/2)切线长
L8 A=Q-T:B=A+I:D=A+L:C=D-I ZH:HY:HZ:YH里程桩号
L9 Rec(T,F+180) ZH点坐标增量计算
L10 Z[1]=V+J:Z[2]=W+K ZH点坐标(V,W坐标增量,计算机内部运算)
L11 Rec(T,F+GN) HZ点坐标增量计算
L12 Z[3]=V+J:Z[4]=W+K HZ点坐标
LBI θ
L14 {H,S,E} 待点要素
L15 H<A=>GOTO 1 第一段直线上任一点坐标计算
L16 ≠>H<B=>GOTO 2 第一段缓和曲线上任一点坐标计算
L17 ≠>H<C=>GOTO 3 圆曲线上任一点坐标计算
L18 ≠>H<D=>GOTO 4 第二段缓和曲线上任一点坐标计算
L19 ≠>GOTO 5 第二段直线上任一点坐标计算
L20 LBI I 第一段直线坐标计算开始
L21 Rec(Q-H,F+180) 中桩坐标增量计算
L22 X=V+J:Y=W+K 中桩坐标
L23 X=X+V:“X”=◢
L24 Y=Y+W:“Y”=◢第一段直线上任一点坐标计算结果
L25 GOTO θ
L26 LbI 2第一段缓和曲线坐标计算开始
L27 Z=H-A所求点到ZH距离
L28 O=90Z^2/R/I/π 所求点的方位角
L29 X=Z-Z^5/40/R^2/I^2+Z^9/3456/R^4/I^4
L30 Z=Z^6/6/R/I-Z^7/336/R^3/I^3+Z^11/42440/R^5/I^5 第一段缓和曲线上任一点切线支距法坐标计算
L31 LBI 6 第一段缓和曲线、圆曲线坐标换算计算
L32 Rec(X,F)
L33 X=Z[1]+V:Y=Z[2]+W
L34 Rec(X,F+90G)
L35 X=X+V:Y=Y+W
L36 LbI 3 圆曲线上任一点切线支距法计算开始
L37 Z=H-A-I/2
L38 O=180Z/R/π Z所对中心角
L39 X=Z-Z^3/6/R^2+Z^5/120/R^4+M
L40 Z=Z^2/2/R-Z^4/R^3/24+Z^6/720/R^5+P
L41 GOTO 6
L42 LbI 4 第二段缓和曲线计算开始
L43 Z=D-H到HZ点长度
L44 O=90Z^2/R/I/π Z所对中心角
L45 X=Z-Z^5/40/R^2/I^2+Z^9/3456/R^4/I4
L46 Z=Z^3/6/R/I-Z^7/336/R^3/I^3+Z^11/42240/R^5/I^5
L47 Rec(X,F+GN+180)
L48 X=Z[3]+V:Y=Z[4]+W
L49 Rec(X,F+GN+180-90G)
L50 X=X+V:Y=Y+W
L51 X=X+V:“X”=◢
L52 Y=Y+V:“Y”=◢
L53 GOTO θ
程序中符号说明
F-第一直线段正方位角(即后视切线上任一点(如ZH)至交点的方位角;
N—交点转向角(即偏角);右偏角为正,左偏角为负,输入转向角时不得输入“+、-”
G—条件(左偏输入-1,右偏输入+1);
R—半径;
I—缓和曲线长度(m)(圆曲线I输入0);
Q—交点里程桩号;
J—交点X坐标值;
K—交点Y坐标值;
H—所求点里程桩号;
X、Y—所求点X、Y坐标值。
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