基于Excel的公路测量坐标的计算及应用乔长庆

1、基于Excel的公路线路展图的绘制及应用中铁十五局二公司 乔长庆摘 要：全站仪和可编程计算器现在已经成为工程测量人员的基本配置，通过他们基本上可以解决工程坐标放样的所有问题，但是计算器直接输出的是坐标，直观性差，不方便坐标复核。因此实际施工中我们可能为了绘制匝道的展线图，需要在Excel中计算线路的坐标，这里介绍通过Excel表格来计算线路的坐标的一种方法，通过绘制路线展图获取坐标快速实现坐标计算的一种方法。 关键词：Excel 公路 坐标计算 测量1 引言随着高速公路的快速发展，对于线路的设计进行统一模型的考虑，设计的方法基本采用的综合法，也即路线设计的导线法和曲线法的统一的方法，即方便了前

2、期的设计，也满足了后期快速修改的需要。在近来公路立交匝道中路线坐标的计算的方法也很多，比如积木法、复化辛卜森，高斯朗顿公式等方法各种各样，都是建立在统一模型的基础上采用的方法。根据郑州市规划勘察设计院李全信的论文Gauss - Legendre 公式在线路坐标计算中的应用研究证明了5节点 Gauss - Legendre公式为适用于各种曲线元坐标计算的通用公式。因此我们选用Gauss-Lendgre公式法5节点计算的方式进行基于Excel的公路测量坐标的计算。2 Gauss-Lendgre公式介绍设，为曲线元起点A在线路坐标中的坐标，为A点在线路坐标中的坐标方位角，为曲线元的长度，为去曲线元终

3、点B与起点A的曲率之差，l为任意点到起点A的弧长， “± ”表示曲线左偏时取“-”，右偏时取“+”。该点的切线方位角为：其坐标公式为： 其中以下为n=5分段时各参数的取值n=5R1=0.1184634425 V1=0.0469100770 R2=0.2393143352 V2=0.2307653449 R3=0.2844444444 V3=0.5000000000 R4=0.2393143352 V4=0.7692346551 R5=0.1184634425 V5=0.9530899230 3 基于Excel的公路测量坐标的计算 我们选定5节点 Gauss - Legendre公式为

4、适用于各种曲线元坐标计算的通用公式，在Excel中将各个需要计算的要素输入后确定好那些事需要输入的要素，划分好那些是输入区,那些是计算显示区。注意确保计算的连续性和快速性，然后直接进行输入即可。首先计算的输入区为曲线的基本要素，应在表格中放在一起，他们主要有曲线的起点桩号、坐标、起点方位角、起点的曲率、终点的曲率和曲线元的长度等。在表格中的数据显示区放在一块，主要有线路的桩号、中桩坐标、切线方位角、边距和边桩坐标等，放在一个区域，在电脑中设置为一个打印区域。进而就可以通过输入计算数据及计算公式进行计算就可以得到了。4 基于Excel的公路测量坐标具体过程4.1 计算路线元的曲线计算要素我们通过

5、长安高速公路互通匝道的坐标的计算过程，详细说明具体的操作过程。根据图纸，计算出匝道线路线元的曲线计算要素，编制成线元参数一览表的形式，以方便复核和计算使用，具体样式为如下表。这里需要说明的是这个表格可以通过5节点 Gauss - Legendre公式一起使用。也可线编制计算表格样式，使用已有的公式进行计算后编制，本处为先进行基础数据计算后进行编制复核的过程。4.2设计计算表格表格具体设计分成两个区，一个为信息输入区，主要是录入曲线的要素：1/R1、1/R2、Ls、转向K，另一个为数据显示区。主要输入桩号、中桩坐标，方位角、边桩距离，左边桩坐标、右边桩坐标等等。设置表格内各种格式。桩号为自定义格

6、式K00+000.00，角度为rad，其他单位设置为m、保留三位有效数字，需要说明的是，有时间我们可能需要度分秒的形式，可以在外面进行转化，这里使用rad格式主要是应为方便计算，且大多数时间我们仅仅需要的是坐标而已见下图：4.3公式的输入按照设计的表格录入相关起点信息和曲线元的基本要素，在下一行输入相关计算的公式，这里不再叙述，该公式见上文，要求输入规范、认真，该处使用了大量的函数的绝对引用，可以通过在文档编辑文具中输入较为方便。4.4表格中计算的过程由于计算中的线元要素基本上是一样的，因此和可以重复使用上述公式，但是公式中使用了绝对引用的方式，复制中非常不便。由于绝对引用的数量较多，修改相当

7、困难，但是我们可以通过进行文档编辑的查找替换功能快速的完成公式的转化，很方便。公式可以得到重复，因此基本上可以满足快速使用的要求。进而我们可以通过输入中桩桩号，边距等进行计算。4.4绘制展图根据计算的坐标，结合Excel使用函数concatenate函数，将坐标转化为（X，Y）的形式储存。具体操作见下图。使用函数进行操作得到如下坐标数据，样式如下：然后在Autocad中设置绘图环境，单位为米、保留3位有效数字，角度为度分秒形式，设置标注样式和字体样式等等，执行样条曲线spline，选中该Excel中生成的坐标直接复制后执行即可得到所需要的展线样式，按照上述操作，逐一绘制出所有匝道的展线，进而可

8、以绘制出整个互通立交工程的所有线路情况，这里我们需要说明的是，对于圆曲线和直线，我们可以直接根据已知坐标数据直接绘制，对于缓和曲线以及不完整缓和曲线，采用上述方式极为方便。下面是我们绘制之后的样式。4.5读取坐标实际施工中我们选取具有明显特征的斜交桥为例，斜交桥梁基础一般没有明确坐标说明，仅仅根据上部结构及结构物的角度进行确定，同时构件的角度根据线形进行更改而成，如果用传统的编程计算器计算相当麻烦，耗时耗力，但是我们通过在Autocad展线中绘制，然后读取角点的坐标，清晰明了，直接可以进行放样测量。图纸上标注测量坐标的方法很多，一般是在Autocad中直接执行ID，即可读出坐标，如果想复核数据，除了标注尺寸之外，我们可以执行LIST命令，就可以知道相关的所有参数了。这里我们使用Autocad的ZBBZ插件，执行命令ZBBZ，然后执行O，设置相关参数，选取需要的点进行标注即可。5 小结高速公路复杂线形上的结构物的坐标计算是比较困难的，但是我们通过基于Excel绘制出诸如匝道的展线图，进而在展线上绘制处结构物在其上的投影，通过相关命令获取结构物的坐标非常简单，快捷。同时我