EXCEL辅助计算公路中桩与边桩参数的应用

2013-07-06 22:46:43　来源: 测绘论坛　作者：韩晓凌

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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