直线--缓和曲线-圆曲线坐标计算EXCEL程序1
曲线道路坐标计算(Excel)
曲线道路坐标计算§1 曲线要素计算缓和曲线是在不改变直线段方向和保持圆曲线半径不变的条件下，插入到直线段和圆曲线之间的。
其曲率半径ρ从直线的曲率半径∞（无穷大）逐渐变化到圆曲线的半径R ，在缓和曲线上任意一点的曲率半径ρ与缓和曲线的长度l 成反比，以公式表示为：l1∝ρ 或 C l =⋅ρ（C 为常数，称曲线半径变更率）。
当o l l =时，R =ρ，应有o l R l C ⋅=⋅=ρ以上几式是缓和曲线必要的前提条件。
在实际应用中，可采取符合这一前提条件的曲线作为缓和曲线。
常用的有辐射螺旋线及三次抛物线，我国采用辐射螺旋线。
为了在圆曲线与直线之间加入一段缓和曲线o l ，原来的圆曲线需要在垂直于其切线的方向移动一段距离p ，因而圆心就由'O 移到O ，而原来的半径R 保持不变，如图。
由图中可看出，缓和曲线约有一半的长度是靠近原来的直线部分，而另一半是靠近原来的圆曲线部分，原来圆曲线的两端其圆心角o β相对应的那部分圆弧，现在由缓和曲线所代替，因而圆曲线只剩下缓圆点(HY )到圆缓点(YH )这段长度即y l 。
o β为缓和曲线的切线角，即缓圆点或圆缓点切线与直缓点或缓直点切线的交角，亦即圆曲线HY→YH 两端各延长2ol 部分所对应的圆心角。
γ为缓和曲线总偏角，即从直缓点(ZH )测设缓圆点(HY )或从缓直点(HZ )测设圆缓点(YH )的偏角。
q 为切线增量(切垂距)，即ZH (或HZ )到从圆心O 向ZH (或HZ )的切线作垂线垂足的距离。
p 为圆曲线内移值，即垂线(从圆心O 向ZH (或HZ )的切线作垂线)长与圆曲线半径R 之差。
§1.1 不等长缓和曲线要素计算：在铁路曲线测设中，线路曲线一般是由相等的两条缓和曲线中间加一个圆曲线构成，有时还会出现由两个不等长的缓和曲线中间加一个圆曲线构成的特殊情况，如图：缓和曲线长分别为1o l 、2o l ， 切线长分别为1T 、2T ，曲线偏角(线路转角)为α，圆曲线半径为R ，圆曲线长为y l ，曲线长为L ，外矢距为E ，切曲差为J ，(缓和曲线后)圆曲线内移值分别为1p 、2p ，(缓和曲线)切线增量分别为1q 、2q ，缓和曲线偏角分别为1o β、2o β ， 回旋线参数分别为121o Rl A =、222o Rl A =各曲线要素计算公式如下：231112402R ll q o o -=232222402Rll q o o -=341211268824R lR l p o o -=342222268824RlR l p o o -=ααsin )(2)(12111p p tgp R q T -+++=ααsin )(2)(21222p p tgp R q T -+++=Rl R l o o o ππβ111901802=⋅=Rl R l o o o ππβ222901802=⋅=︒--++=180)(2121Rl l L o o o o πββα从以上公式可以看出，当21o o l l =时，就是等长(对称)缓和曲线的情况。
公路逐桩坐标计算程序
2 )sinαAB +(
P 点为顺时针方向时，其方位角为 αAB+900 P 点为逆时针方向时，其方位角为 αAB−900
第一段缓和曲线时：以直缓点（ZH）为起点计算，αAB 为 ZH 点的坐标方位角，L 为 P 点距 ZH 点的距离。 第二段缓和曲线时：以缓直点（HZ）为起点计算，αAB 为 HZ 点坐标方位角的反 方向即 HZ 点方位角加 180 度，L 为 P 点距 HZ 点的距离，加减 90 度刚好与第一 段缓和曲线相反。图如下：
缓和曲线转角公式：β
=
L2
2RLs
（2） 边桩坐标计算公式
左侧
XA=XP+T1cos(αAB± β-900) YA=YP+T1sin(αAB± β-900)
右侧
XB=XP+T2cos(αAB± β+900) YB=YP+T2sin(αAB± β+900)
*第二段缓和曲线计算边桩坐标时， 注意加减 90 度时， 与第一段缓和曲线相反。
2、 缓和曲线段 （1） 中桩坐标计算公式
Xp=X1+(L − Yp=Y1+(L −
L5 40R 2 Ls L5 40R 2 Ls
2 )cosαAB+(
L3 6RLs L3 6RLs
− −
L7 336R 3 ������s 3 L7 336R 3 ������s 3
)sin(αAB±900) )sin(αAB±900)
右侧
XB=XP+T2cos(αAB± β+900) YB=YP+T2sin(αAB± β+900)
第二章
公路导线测量计算
1
公路导线测量为附合导线测量，按路线前进方向测量右角。β
EXCEL曲线坐标计算公式
公式解析一．坐标转换X =A +N COSα-E SINαY =B +N SINα+E COSαN=(X-A) COSα±(Y-B)SINαE=(Y-B)COSα±(X-A)SINαA,B为施工坐标系坐标原点α为施工坐标系与北京坐标系X轴的夹角（旋转角）即大地坐标系方位角X,Y为北京坐标值 N，E为施工坐标值二．方位角计算1.直线段方位角: α=tanˉ¹ [(Yb-Ya)/(Xb-Xa)]2.交点转角角度: α=2 tanˉ¹ (T/R)计算结果①为﹢且＜360，则用原数;②为﹢且＞360，则减去360;③为﹣，则加上180.3.缓和曲线上切线角: α=ƟZH±90°*Lo²/(π*R* Ls）α= Lo/(2ρ)=Lo²/(2 A²)=Lo²/(2R*Ls)ρ—该点的曲率半径4.圆曲线上切线角: α=ƟHY±180°*Lo/(π*R）ƟZH—直缓点方位角, ƟHY—缓圆点方位角,注：以计算方向为准，左偏，取"﹣"；右偏，取"﹢"。
左偏，则第一段缓和曲线和圆曲线上取"﹣"，第二段缓和曲线上取"﹢" ；右偏，则第一段缓和曲线和圆曲线上取"﹢"，第二段缓和曲线上取"﹣" .。
符号说明:A—回旋线参数（A²=R* Ls） Ls—缓和曲线长度R—曲线半径Lo—曲线长度：计算点位到特殊点(ZH、HY、YH、HZ)的长度三．坐标值计算1．直线段坐标计算公式：直线两端点A.B间距离为S；A点坐标为A(Xa, Ya)；方位角为αXb= Xa+S*cosαYb= Ya+S*sinα2．缓和曲线及圆曲线坐标计算公式：①缓和曲线坐标计算公式：X=XZH+(Lo-Lo^5/(40*R^2*Ls^2)+Lo^9/(3456*R^4*Ls ^4)-Lo^13/(599040*R^6*Ls^6)+Lo^17/(175472640*R ^8*Ls^8))*cosα-(Lo^3/(6*R*Ls)-Lo^7/(336*R^3*L s^3)+Lo^11/(42240*R^5*Ls^5)-Lo^15/(9676800*R^7 *Ls^7)+Lo^19/(3530096640*R^9*Ls^9))*sinαY=YZH+(Lo-^5/(40*R^2*Ls^2)+Lo^9/(3456*R^4*Ls^4 )-Lo^13/(599040*R^6*Ls^6)+Lo^17/(175472640*R^8 *Ls^8))*sinα+(Lo^3/(6*R*Ls)-Lo^7/(336*R^3*Ls^ 3)+Lo^11/(42240*R^5*Ls^5)-Lo^15/(9676800*R^7*L s^7)+Lo^19/(3530096640*R^9*Ls^9))* cosα符号说明:XZH—直缓点X坐标值 YZH—直缓点Y坐标值 A—回旋线参数（A²=R* Ls）Lo—计算点位到特殊点的长度 Ls—缓和曲线长度R—曲线半径α—方位角注:式中，紫色部分为缓和曲线任意点的坐标增量(支距坐标)。
圆曲线、缓和曲线计算方法
● 圆曲线方法一：sin (1cos )180i i i i i i x R y R l R ϕϕϕπ⎧⎪=⎪=-⎨⎪︒⎪=⋅⎩——i l 为待定点i P 至起点间的弧长i ϕ为i l 所对的圆心角R 为曲线半径方法二：11802l A R π︒=⋅⋅ 2sin l R A =⋅00cos(/)sin(/)x x l A y y l A =+⋅+-⎧⎨=+⋅+-⎩起点方位角左减右加起点方位角左减右加——00(,)x y 为圆曲线起点坐标方法三：180l A R π︒=⋅ 00cos(/)sin(/)x x R B A y y R B A =+⋅+-⎧⎨=+⋅+-⎩——l 为圆曲线上任意一点距起点距离00(,)x y 为圆曲线圆心坐标B 为圆心到圆曲线起点的方位角，A 为任意点对应的圆心角● 缓和曲线522030406l x l R l ly Rl ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩——l 为曲线上任一点至起点的曲线长R 曲线半径0l 为缓和曲线全长圆曲线、缓和曲线计算方法1、直线段：先由JD1以及JD2的坐标算出JD1到JD2的方位角，即直线段方位角A ，故可算出HZ 、ZH 坐标及其直线段各点坐标。
2、缓和曲线：以HZ 、ZH 为起点，缓和曲线上任意一点离HZ 、ZH 距离为l ，利用公式522003040()6l x l R l l R ly Rl ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩为缓和曲线全长,为圆曲线半径算出该点的相对起点坐标，利用arctan y x算出该点相对起点的方位角B ，再根据线路走向及直线段方位角可算出该点的方位角C （顺时针加，逆时针减），用可求出该点相对起点的距离D ，最后用00cos sin x x D C y y D C =+⎧⎨=+⎩可求出该点的坐标。
（00(,)x y 为缓和曲线起点的坐标）3、圆曲线：用上述方法求出圆曲线两端点HY 、YH 坐标，算出HY 到YH 的方位角F ，以及两点间的距离E ，用12arccos ER可算出两端点连线与起点到圆心连线的夹角G ，根据线路走向求出起点到圆心的方位角H （H=F+/-G ），00(,)x y 圆曲线为起点坐标，根据00cos sin x x R H y y R H=+⎧⎨=+⎩，求出圆心坐标。
坐标计算程序
测量实用技术程序一：线路坐标计算程序采用的公式1：曲线要素公式内移值P=Ls xy2/(24R)切线增量q=Ls/2-Ls xy3/(240R xy2)切线长T=(R+p)tg(A/2)+q切线角B0=Ls/(2R)曲线外距E=(R+P)SEC(A/2)-R2:缓和曲线任意一点与ZH点之间的弦长公式C=L-L xy5/(90R xy2Ls xy2)3:缓和曲线任意一点的偏角公式S=(L/LS)xy2S0S0=1/3B04：其他采用坐标增量公式△X=LCOSW△Y=Lsinw然后与JD的坐标相加X=XJD+△XY=YJD+△Y其中L为计算点至交点JD的长度W为JD到计算点的方位角XJD为交点的X坐标YJD为交点的Y坐标圆曲线增设缓和曲线示意图程序功能可计算直线，圆曲线，缓和曲线上任意一点的中桩坐标及其法线边桩坐标A:曲线偏角 T切线长 E外失距 R 园曲半茎ZH 直缓点 HY缓园点 HY 缓园点 QZ曲中 YH 缓园 HZ 缓直线路直曲线坐标计算程序1：A:C”LS=”:D”JD=”:R”R=”2: P=C xy2/24/R-C xy4/2688/R xy3 3:Q=C/2-C xy3/240/R xy24: B=90C/R/∏5：T=(R+P)Tg(absA/2)+Q6: E=(R+P)/COS(A/2)-R7；L=(absA-2B) ∏R/180+2C 8: G”ZH”=D-T▲ H” HY”=G+C 9: I”QZ”=G+L/2 10:K”YH”=G+L-C 11:M”HZ”=G+L 12:N”JDX=”:W”JDY=”:F”FANGWEIJIAO”:J 13:A＜0→S=-1: S=1⊿14:U=F+A/2+90S 15:V=E+R 16:B=N+VCOSU 17:O=W+VsinU 18:Lb1 19:{Z} 20:Z≤ G →L=D-Z 21:V=F+18022:U=F23:Goto 2 ⊿24:Z≤H→L=Z-G25:V=L-L xy5/90/(RC) xy226:L=30SL xy2/R/∏/C27:P=F+18028:Q=F+L29:U=F+3L30:Goto5⊿31:Z≤K→L=F+A/2+180+90S+180S(Z-I)/R/∏32:U=L+90S33:Goto5⊿34:Z≤M→L=M-Z35:V=L-L xy5/90(RC) xy236:L=30Sl xy2/(R∏C)37:P=F+A38:Q=P+180-L39:U=Q-2L-18040:Goto4⊿41:Z＞M→L=Z-M+T42:V=F+A43:U=V44:Goto2⊿45:Lb1 246:X =N+LcosV▲47:Y =W+LsinV▲48: Goto6⊿49: Lb1 350:{E}51:P”XL”=X+E cos(U-90) ▲52:Q”YL”=Y+E sin(U-90) ▲53:P”XR”=X+E cos(U+90) ▲54:Q”YR”=Y+E sin(U+90) ▲55: Goto 156: Lb1 457:X=N+T cosP+V cosQ▲58:Y=W+T sinP+V sinQ▲59: Goto 660: Lb1 561: X=B+R cosL▲62: Y=O+R sinL▲63; Goto 664: Lb1 665:J=1→ Goto 3⊿66:Goto1 说明：A曲线偏角（左偏为负数）LS缓和曲线长D JD交点里程R园曲线半径N JD的X坐标W JD的Y坐标F是起算方位角ZH→JD Z待算里程 J 输入1时计算中桩及两侧坐标输入0仅计算中桩坐标E输入中桩到两侧的距离XL YL 是中桩左侧的坐标XR LR是右侧坐标已知两点坐标计算方位角程序1：X”XA=”:Y”YH=”:S”XB=”:T”YB=”2：A=(S-X)3：B=(T-Y)4：POL(A,B) ▲5:W≥0→W=W: W=W+360⊿6：F”FWJ”=W▲。
纯Excel公式开发的施工测量数据计算表V1.4
纯Excel公式开发的施工测量数据计算表版本号：1.4功能：可以根据输入的起点桩号、各交点坐标、各交点的圆曲线半径、缓和曲线长（支持不对称缓和曲线）直接生成标准的《直线曲线及转角表》和积木法平曲线参数表。
可以计算非对称基本型（直-缓1-圆-缓2）以及下列由其变化而成共6种线型的任意交角中边桩坐标。
1、单一完整缓和曲线；分缓1和缓2两种情况，此曲线为前直线、圆曲线和另一缓和曲线长度均为0的特殊曲线。
2、单一圆曲线，即前直线和缓和曲线长度均为零的曲线。
3、卵型曲线，即圆曲线长为0的曲线（前直线有无不限，此类曲线在程序中要加入防止R被作除数时出错）4、缓1+圆曲线型曲线，即缓2长度为零的曲线（前直线长度不限）5、圆曲线+缓2型曲线，即前直线和缓1长度为零的曲线。
6、单一直线，即所有缓和曲线和圆曲线的长度均为零的曲线（常用于路线终点直线计算，此类曲线需防止已知量为零并被当作被除数时出错）可以根据输入的桩号自动生成用于AutoCAD脚本绘图的代码，拷贝后保存为*.scr文件，在任意版本AutoCAD中加载展绘中线和桩号。
可以用近似公式计算竖曲线高程。
对于以变量赋值形式作为数据库的CASIOfx-5800P计算器程序，可自动生成交点法、积木法、竖曲线数据库。
使用说明：此表用纯Excel公式编成，理论上可计算多达30000个交点，但考虑到实际情况，只拉出了200个交点的表格，所有的已知数据在此表中输入，结果在《直曲表》中查看。
此表格经多条100公里以上的线路计算，误差均小于1mm，可用于设计数据复核。
因为很多线路的桩号，缓和曲线参数，主点桩号等数值均只取2位小数，而交点坐标一般会给出小数点后三位，半径和缓和曲线长一般均为整数，用此表计算可以帮助有程序的朋友在建立数据库时提高计算精度。
又有朋友手上只有积木法的程序，对于交点法不想另编，本表又提供了一种从交点法表格直接转为积木法的功能，已知数据还是没有变，根据交点个数，拉了800行。
EXCEL曲线坐标计算公式
公式解析一．坐标转换X =A +N COSα-E SINαY =B +N SINα+E COSαN=(X-A) COSα±(Y-B)SINαE=(Y-B)COSα±(X-A)SINαA,B为施工坐标系坐标原点α为施工坐标系与北京坐标系X轴的夹角（旋转角）即大地坐标系方位角X,Y为北京坐标值N，E为施工坐标值二．方位角计算1.直线段方位角: α=tanˉ¹ [(Y b-Y a)/(X b-X a)]2.交点转角角度: α=2 tanˉ¹ (T/R)计算结果①为﹢且＜360，则用原数;②为﹢且＞360，则减去360;③为﹣，则加上180.3.缓和曲线上切线角: α=ƟZH±90°*Lo²/(π*R* Ls）α= Lo/(2ρ)=Lo²/(2 A²)=Lo²/(2R*Ls)ρ—该点的曲率半径4.圆曲线上切线角: α=ƟHY±180°*Lo/(π*R）ƟZH—直缓点方位角, ƟHY—缓圆点方位角,注：以计算方向为准，左偏，取"﹣"；右偏，取"﹢"。
左偏，则第一段缓和曲线和圆曲线上取"﹣"，第二段缓和曲线上取"﹢" ；右偏，则第一段缓和曲线和圆曲线上取"﹢"，第二段缓和曲线上取"﹣" .。
符号说明:A—回旋线参数（A²=R* Ls）Ls—缓和曲线长度R—曲线半径Lo—曲线长度：计算点位到特殊点(ZH、HY、YH、HZ)的长度三．坐标值计算1．直线段坐标计算公式：直线两端点A.B间距离为S；A点坐标为A(X a, Y a)；方位角为αX b= X a+S*cosαY b= Y a+S*sinα2．缓和曲线及圆曲线坐标计算公式：①缓和曲线坐标计算公式：X=X ZH+(Lo-Lo^5/(40*R^2*Ls^2)+Lo^9/(3456*R^4*Ls^4)-Lo^13/( 599040*R^6*Ls^6)+Lo^17/(175472640*R^8*Ls^8))*cosα-(Lo^3/(6 *R*Ls)-Lo^7/(336*R^3*Ls^3)+Lo^11/(42240*R^5*Ls^5)-Lo^15/(9 676800*R^7*Ls^7)+Lo^19/(3530096640*R^9*Ls^9))*sinαY=Y ZH+(Lo-^5/(40*R^2*Ls^2)+Lo^9/(3456*R^4*Ls^4)-Lo^13/(59 9040*R^6*Ls^6)+Lo^17/(175472640*R^8*Ls^8))*sinα+(Lo^3/(6* R*Ls)-Lo^7/(336*R^3*Ls^3)+Lo^11/(42240*R^5*Ls^5)-Lo^15/(96 76800*R^7*Ls^7)+Lo^19/(3530096640*R^9*Ls^9))* cosα符号说明:X ZH—直缓点X坐标值Y ZH—直缓点Y坐标值A—回旋线参数（A²=R* Ls）Lo—计算点位到特殊点的长度Ls—缓和曲线长度R—曲线半径α—方位角注:式中，紫色部分为缓和曲线任意点的坐标增量(支距坐标)。
完整及不完整缓和曲线 (1)
关于不同类型缓和曲线的起点、终点曲率半径判断方法目前在匝道或线路施工坐标计算中经常遇到缓和曲线，实际中相信有很多测友选择用积木法或叫线元法正反算程序进行线路坐标计算，这就牵涉到线元的起点终点曲率半径判断的问题，一般的直线元，圆曲线元的起点终点半径判断，比较容易，可能令大家感觉麻烦的就是缓和曲线起点终点半径判断问题，缓和曲线有时候判断算对了，有时候却坐标算不对，究其原因，其实问题出于该缓和曲线是否是完整缓和曲线引起的。
关于这点，相关的课本教材上没有明确的讲述，网上对此问题的解释也是散见于不同的论文著作中，对于测量新手来说，线元法程序是非常适用上手的，但却往往因为遇到不完整缓和曲线的起点或终点的半径判断计算不出来导致坐标计算错误，的确是件令人恼火的事情，在此我就把自己的判断经验做一论述，给用线元法程序的测友们一同分享，当然高手们请一笑而过，也可留下你的经验与大家一起分享交流学习。
第一：先说说完整缓和曲线和不完整缓和曲线以及不对称缓和曲线与对称缓和曲线的概念问题，以免混为一谈 .1.当对于单独一段缓和曲线从其完整与否来讲是分为完整与不完整两类；当对于一个单交点内的两段缓和曲线(即常说的第一缓和曲线和第二缓和曲线而言)又有对称缓和曲线与不对称缓和曲线之分。
由此看来，完整与对称与否是针对缓和曲线两个方面来看待区分的。
2.缓和曲线我们的测量教材上讲述的其实就是完整缓和曲线，也可以知道缓和曲线上：各个点的半径是不同的，起点到终点的半径值过度是从正无穷大到所接圆曲线半径之过度如从 ZH 向 HY 方向；或者是从所接圆曲线半径值向正无穷大过度的，如从 YH 向 HZ 方向。
那么由此可以不难判断出来，完整缓和曲线就是符合上述特征的，那么不完整的缓和曲线就是不符合上述特征的，但是线路上的平曲线设计时候一般缓和曲线不单独存在的，整体上缓和曲线前或后一般都是要连接一个圆曲线的，那么不完整缓和曲线其实就是在完整缓和曲线上截取的一段，一般就是去掉了半径无穷大的那端而是从某个点开始的半径值向所接圆曲线半径值过度的。