第七章道路定线

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。第一节纸上定线第二节纸上定线操作方法第三节实地放线第四节直接定线第五节公路路线CAD技术第六节数字地面模型第七节“3S”技术在公路勘测设计中的应用

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：

纸上确定路线的方法（一）定导向线

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）。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，定平面试线修正导向线导向线平面试线二次导向线最后定线

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。

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。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。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：

第三节实地放线实地放线是将纸上定好的路线敷设到地面上，供详细测量和施工之用。常用方法：穿线交点法、拨角法、直接定交点法、坐标法等。（一）穿线交点法——根据平面图上路线与导线的关系，将纸上路线的各条边独立地放到实地，延长直线即可在实地放出交点。1、支距法（适用于地形不太复杂，地物障碍少，不需要用坐标控制，路线与导线相离不远的情况。）步骤：⑴在图上量取支距。⑵在实地放支距。⑶穿线交点。2、解析法——用经纬距计算图上路线与导线关系，再按极坐标原理在实地放出各路线点的方法适用于地形较复杂，直线较长、线位控制要求较高的情况。步骤：⑴计算路线与导线的夹角⑵计算距离⑶放线（二）拨角法——根据图上求得的坐标计算每条线的距离、方向、转角和各控制桩的里程，按此资料直接拨角量距定出交点。步骤：1、内业计算：内业计算工作较多，其线段长度和象限角等关系的计算，均与解析法相同。2、外业放线：根据内业计算资料直接定出转向角和距离。（三）直接定交点法——根据交点的位置在实地直接定出交点和曲线。适用于地形平坦、地视线开阔、路线受限不严时，路线位置可直接根据地物明显目标确定。（四）坐标法

先建立一个贯穿全线统一的坐标系，这个坐标系一般采用国家坐标系统。根据路线地理位置和几何关系计算出道路中线上各桩点的统一坐标。编制逐桩坐标表。然后根据逐桩坐标实地放线。本法的计算关键是坐标如何计算。由于直线型定线法与曲线型定线法的定线过程和成果表达方式不同，坐标计算方法也有所区别。

第四节直接定线直接定线：又称实地定线或现场定线，就是设计人员直接在现场定线，定线的指导原则与纸上定线一样。根据实地控制定线主导因素的不同，可采用以点定线和放坡定线两种方法。一、以点定线特点：路线不受纵坡限制，以平面和横断面为主。要点：以点定线，以线交点。

以点定线——在全面布局和逐段安排确定的控制点间，结合各方面因素进一步确定影响公路中线位置的小控制点，大致穿出公路直线的方法。以线交点——在已定小控制点的基础上结合路线标准和前后路线条件，穿出直线，并延长交出交点。

步骤：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。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）⑴经济性控制点（斜坡地带，横向填挖平衡或横向施工经济）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。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。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。

第五节公路路线CAD技术一、CAD技术简介（一）CAD的概念计算机辅助设计(ComputerAidedDesign)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。（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。三、公路路线CAD系统组成

（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。（二）路线优化设计第一类：对于平面或纵断面各种比较方案，快速准确地完成路线设计，并计算出各方案的总费用和各项比较指标，由设计者根据自己的经验选出最佳方案。第二类：根据路线的初始方案，利用最优化理论的数字方案，利用最优化理论的数字方法，由计算机寻找最优设计方案。即输入一个可行方案，通过数字迭代方法来完成最优方案的求解。（三）计算机辅助设计、绘图和制表

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。

数字地形模型的应用二、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。

第七节“3S”技术在公路勘测设计中的应用

“3S计划”：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。

一、地理信息系统（GeographicInformationSystem）

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。二、全球卫星定位系统(GlobalPositioningSystem)

GPS作为新一代的卫星导航和定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续性、实时性的精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。GPS定位技术特点：观测点之间无需通视、定位精度高、观测时间短、提供三维坐标、操作简便以及全天候作业等。

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