第七章 道路定线

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2．定前后直线间接推算交点坐标：当交点前后直线方向及 位置受限值较严时，可先固定前后直线（即在直线上读取两个点 的坐标），在用相邻直线相交的解析法计算交点坐标。
已知直线上两点的坐标，则交点坐标计算公式为：
( y 4 y3 ) ( y 2 y1 ) k1 , k2 ( x 2 x1 ) ( x 4 x3 ) k1 x1 k 2 x3 y1 y 3 x (k1 k 2 ) y k1 ( x x1 ) y1
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第一节
纸上定线
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，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，具体定出公路中线的确切位置。 公路定线的方法：
①纸上定线（技术等级高，地形、地质、地物等条件复杂的路线）。
②实地定线（公路等级较低和地形条件简单的路线）。 ③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）。 纸上确定路线的方法 （一）定导向线
道路中线确定后，为了标定路线，需要根据选定的圆曲线半径及 缓和曲线计算平曲线要素、曲线主点桩及加桩里程、逐桩坐标等。这 些数据是否正确依赖于交点坐标采集的精度，通常交点坐标采集有两 种方法：
1．直接采集法：即在绘有格网的地形图上读取各交点坐标，一般 只能估读到米。此法适用于交点前后直线方向和位置限值不严格的情 况。
公路GIS——综合处理三维公路信息计算机软硬件系统，是GIS技 术在公路领域的发展，是GIS与多种公路信息分析和处理技术的集成。 数字化地理信息系统包括内容:详细的地形数据资料，包括平面点 的坐标、高程，已建道路和桥梁的位置、名称，道路沿线的民宅、工矿 企事业单位、田地、果林、鱼塘、水渠、河流、电力管线等详细地面资 料。 GIS的应用：方便地比选最佳路线方案，并同时获取其它相关信息资 料(如最佳路径、最短出行时间、交通流量、道路沿线地区人口数量、经 济状况、建材分布与储量、运输条件、土壤、地质和植被情况等)。 GIS在道路前期规划中能够发挥巨大的作用。
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1．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，选定合适方案。
2．根据等高线间距h及选用的平均坡度 ，（5.0%－5.5％，视地 形曲折程度而定），计算出等高线间距，使两脚规的开度等于（比例 尺与地形图同），从某一固定点如图7－1a（教材）的A开始，沿各拟 定走法在等高线上依次截取a、b、c等点，如最后一点的位置和标高 均接近另一固定点D时，说明这个方案能够成立，否则修改走法或调 整，从新试验直至方案成立为止。 3．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“导向线”。 （二）修正导向线，定平面试线
1、从现有的地形图上获取（人工读取数据或用手扶跟踪式的坐标读 取装置图形数字化仪） 2、利用自动记录的测距仪（或全站仪）在野外实测，获取原始数据。 3、摄影测量方法可以利用带有自动记录设备的立体测量仪，对立体 模型进行断面扫描或勾绘等高线，将坐标记录在纸带或磁带上。 内蒙古工业大学Fra bibliotek第七节
“3S计划”：
第二节
纸上定线方法
传统穿线交点定线法：根据选线布局的路线方案和该路等级相应 的几何标准，试穿出一系列与地形相适应的直线作为路线基本单元， 然后在两直线转折处用曲线予以连接的定线方法。
路线上每一线段的具体方向，平原微丘区应以布局定下的控制点 为依据，山岭重丘区应参照定线初期选定的导向线试定，路线的最终 方案是要经多方面的分析比较才确定下来的。
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第五节
一、CAD技术简介
公路路线CAD技术
（一）CAD的概念 计算机辅助设计(Computer Aided Design)简称CAD，是近 年来工程技术领域中发展最迅速、最引人注目的高技术之一。它 将计算机迅速、准确地处理信息的特点与人类的创造思维相结合， 为现代设计提供了理想手段。 （二）CAD系统的组成 CAD系统软件系统数据库一个通用性的、综合性的以及减少数据 重复存储的“数据集合”。包括设计原始资料、设计标准与规范数 据、中间结果、最终结果等。图形系统包括几何构型、绘制工程设 计图、绘制各种函数曲线、绘制各种数据表格、在图形显示装置上 进行图形变换以及分析和模拟等，是CAD技术的基础。
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（三）CAD技术在工程上的应用 1.系统组成——包括数字地面模型子系统，路线平、纵优化子 系统，路线设计子系统，立体交叉口设计子系统，公路中、小桥涵 设计子系统，公路工程造价分析子系统。 2.CAD设计——该系统覆盖了地形数据采集——建立数据地面模 型——人机交互地进行路线平、纵、横设计，线形优化设计和人工构 造物的设计—图和表屏幕编辑，并最终完成图纸的绘制以及工程造价 分析等成套CAD技术。 二、公路路线CAD功能和特点 公路路线CAD软件系统包含六个模块： 1、野外线路平面测量和高程测量数据的录入、编辑和存储模块； 2、平面设计、纵断面设计及横断面设计数据的录入、编辑和存储 模块； 3、根据路线平面设计，绘制路线平面图； 4、根据路线纵断面设计，绘制路线纵断面图； 5、根据路线横断面设计，绘制路线横断面图； 6、路基构件的绘制。 内蒙古工业大学
导向线 修正导向线 平面试线 二次导向 线 最后定线
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注意：纸上定线的过程是一个反复试线、比较、逐步趋于完善的 过程。定线时要在满足标准的前提下结合自然条件，平、纵、横综 合考虑，反复进行，直到满足为止。 （三）具体定线 纸上定线应该既符合该级路规定的几何标准，又能充分适应当地 地形，避开尽可能多的障碍物。为此定线必须在分析研究二次修正导 向线上各特征点的性质和可活动范围的基础上，反复试线才能得到满 意的结果。纸上定线的具体操作又两种： 1．直线型法（传统法）：利用导向线各点的可活动性，按照照顾 多数，注意重点的原则，掌握与该路等级相应的几何标准，先用直线 尺试穿出与较大地形相适应的一系列直线，然后用适当的曲线把相邻 直线连接起来。地形复杂转折较多或转弯处控制较严时，也可先定曲 线，后用直线把曲线连接起来。适用于地形简易的平原微丘区定线。 2．曲线型法：根据导向线上各点控制性严宽的程度，参照设计 路标准的要求，先用一系列圆弧去拟合控制较严的地段或部位，然后 把这些圆弧用适当的缓和曲线连接起来。适用于地形、地物复杂的丘 陵、山岭区定线。 内蒙古工业大学
第七章
道路定线
本章主要介绍纸上定线的概念、内容与操 作方法；曲线型定线法；实地定线；直接定线 与纸上定线的比较；航测定线的基本内容与方 法；路线定线CAD；道路勘测设计一体化新技 术。
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第一节
第二节
纸上定线
纸上定线操作方法
第三节
第四节 第五节 第六节 第七节
实地放线
直接定线 公路路线CAD技术 数字地面模型 “3S”技术在公路勘测设计中的应用
“3S”技术在公路勘测设计中的应用
丰富的全球地理信息系统（GIS） 精确的全球卫星定位系统（GPS） 先进的遥感测设系统（RS） 公路行业的数字化包括3个部分：
公路的数字化地理信息系统 公路的全球卫星定位系统 公路的遥感测设系统。
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一、地理信息系统（Geographic Information System）
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数字地形模型的应用
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二、地形模型的种类
1、方格网式数字地形模型 将工程用地的一定范围划分成相等大小的方格或长方格，按一定次 序读取网格点的高程即可。 优点：只需要储存网格点的高程值而无需储存平面坐标值，内插和 检索简单，节省计算机时，采集数据方便，选点不依赖于经验。 缺点：地形变化大的地方精度较低，常常漏掉了地形的真正变化点。 2、三角网式数字地形模型 由所有三角形顶点的三维坐标组成，并把每个三角形看成是由三 顶点高程构成的一个平面，因而划分三角网时，应尽量使三角形的周 边以内所有等高线都呈直线，而且相互平行，间距相等。 三、数字地形模型数据点的获取
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步骤：
1、控制点加密：在实地寻找控制和影响公路中线位置的具体点位。
⑴ 经济性控制点（斜坡地带，横向填挖平衡或横向施工经济） ⑵ 控制性控制点（艰巨工程、不良地质、地物障碍、路基边坡稳 定等因素） 2、穿线定点：根据技术标准和线形组合的要求，满足控制点和 照顾多数经济点，前后考虑，用穿线的办法延长直线，定出交点。 二、放坡定线 特点：受纵坡限制，以纵坡为主导。 1、放坡 放坡——按照要求的设计纵坡（或平均坡度）在实地找出地面 坡度线的工作。
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2、放坡定线 反复插试，逐步修改，使、平、纵、横三方面恰当结合，定出 合理的线位。 三、定平曲线 确定了路线的交点位置后，还需要根据标准结合地形、地物及其 他因素在交点处选择适宜的平曲线半径，控制曲线线位。 1、单交点法——用一个交点来确定一段单圆曲线的插设曲线方法。 适用：转角不大，实地能直接钉设交点时。 2、双交点法（即虚交点法） 适用：路线偏角很大或交点受地形或地物障碍限制，无法钉设交点。
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第六节
数字地形模型
一、数字地形模型及在公路设计中的应用 数字地形模型（DTM）——将地形按照某种数字模型对已知平面 坐标的地形点进行高程计算，是一个表示地形特征的、空间分布的、 有许许多多有规则或无规则的数字阵列，也就是将地形表面用密集 的三维地形点坐标（X，Y，Z）组成。 数字地面模型的特点：计算机可以从中直接、快捷、准确地识 别，进行数据处理，提供出方便的地形数据，以实现各项作业的 自动化。
三、公路路线CAD系统组成
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（一）数据采集
1.用现代化的手段航空摄影测量建立数字地面模型。 2.用全站仪或红外线测距仪地面实测的方法，直接建立三维的数 字地面模型。 3.用传统的经纬仪、水准仪、和小平板实测。