1、非對稱、非完整曲線實驗報告及緩和曲線放樣實習報告 張懂慶目 錄第一部分 非完整、非對稱緩和曲線要素計算及測設21.實驗目的及要求22.前期實驗準備和相關安排22.1實驗人員及儀器22.2實驗內容23.實驗原理34.計算過程45.運行結果75.小結10第二部分 圓曲線和緩和曲線的實地放樣111.實習目的及要求112.前期實習準備和相關安排112.1實習人員及儀器112.2實習內容112.3放樣元素計算軟件設計112.3.1放樣元素計算原理及過程112.3.2 軟件設計程序142.3.3程序運行結果及檢核162.4 曲線測設方案及施測過程182.4.1曲線測設方案182.4.2 施測過程202.5

2、 小結2022第一部分 非完整、非對稱緩和曲線要素計算及測設隨著短程光電測距儀和全站儀在道路勘測中的應用越來越普及，利用極坐標法測設曲線將越來越重要。這種測設曲線的方法，其優點是測量誤差不累計，測設的點位精度高。尤其是測站設置在中線外任意一點測設曲線，將給現場的工作帶來很大的方便。極坐標測設曲線主要是曲線測設資料的計算問題，該方法的計算原理及思路為：把由直線段、圓曲線段、緩和曲線段組合而成的曲線歸算到統一的導線測量坐標系統中，這樣就便于計算放樣的元素了。1.實驗目的及要求1.學會非完整、非對稱緩和曲線要素計算方法；2.學會編寫偏角法、極坐標法非完整、非對稱緩和曲線要素計算程序；3.實地放樣非完

3、整、非對稱緩和曲線；4.在實習前預先算出實測數據；5.各小組做好測設過程的人員安排。2.前期實驗準備和相關安排2.1實驗人員及儀器組長：楊威 副組長：張懂慶組員：楊永強 張文超 范龍強 趙晨亮 子麗天實習儀器：全站儀一臺，三腳架兩個，棱鏡兩個，卷尺一個 2.2實驗內容1. 根據自己設計的數據計算測設要素和主點里程；2. 設置非完整、非對稱曲線的主點；3. 根據書上P169頁的曲線測設程序框圖(圖1)，編寫一般緩和曲線的程序，并進行調試和檢核；4. 可以查資料，學習非完整、非對稱曲線的計算方法和測設方法，并和自己設計的程序相結合，計算各個放樣點的坐標等內容；5. 在內業計算的基礎上，選取合適的控

4、制點和位置進行曲線測設；6. 直接根據課本實例，進行相應元素的計算和檢核，最后安排具體的實習過程，進行現場曲線放樣；7.書寫實習報告書。開始輸入轉角，圓半徑R，緩和曲線長l0，線路前進的偏向，JD的里程計算曲線綜合要素及ZH、HY、QZ、YH、HZ的里程輸入ZH、JD的設計坐標；測站及后視點坐標輸入曲線上測設點i的里程根據測站、后視點及測設點的坐標計算極坐標放樣元素判斷i點在曲線單元并計算線路中樁的測量坐標繼續嗎？結束YN計算程序框圖及流程：圖5 曲線測設的程序框圖3.實驗原理根據實驗要求，我們查詢資料了解到，非對稱線性分為完全非對稱線性和非對稱完整線性兩種，而“完全非對稱曲線”的含義就是第一

5、緩和曲線和第二緩和曲線起點處的半徑為，圓半徑為R，第一緩和曲線長ls1，第二緩和曲線長為ls2，ls1ls2。所謂“非完整”的含義是第一緩和曲線和第二緩和曲線的起點半徑不是，而是R1、R2。我們這次的實習采用坐標法作為放樣方法，而坐標法放樣線路中線的整個操作過程中，最重要的一步就是計算線路放樣點的坐標。若已知非完整、非對稱曲線的一些要素以及緩和曲線起點Q（半徑RQ，樁號lQ,坐標（XQ，YQ），起點的切線坐標方位角Q，緩和曲線參數A（其中A是回旋線參數），如果要計算緩和曲線段上任一樁號li的坐標，則必須先求算出半徑為處（即ZH和HZ）的坐標。令Q點至ZH點的弧長為l1，則：l1對應的弦長。又因

6、為： 所以：ZH點的切線坐標方位角：（取法：左偏“+”,右偏“-”；ZH換成HZ時，左偏“-”,右偏“+”）知道ZH點的坐標，又知道ZH點的切線方向，則可以利用第六章介紹的方法計算緩和曲線段上任一樁號li的坐標。采用任意設站極坐標法測設曲線：把由直線段、圓曲線段、緩和曲線段組合而成的曲線歸算到統一的導線測量坐標系統中，這樣就便于計算放樣元素。當設計給定曲線交點JD的坐標（XJD,YJD）,ZH與JD連線的方位角A0及ZH點的里程L0和曲線單元的左右偏情況（用i表示，i=-1表示左偏，i=+1表示右偏），那么只要輸入曲線上任意一點的里程LP，就可以求出曲線單元上任意一點的設計坐標，有了統一的坐標

7、，即可求出儀器架在導線點或其他任一點上測設曲線的放樣元素了。4.計算過程1.假定該曲線的已知條件如下：若Q點為曲線的起點，Q,點為曲線的終點，且Q點的坐標為Q（19787.34，28563.378），中間圓曲線部分的半徑R為200m，第一部分緩和曲線的回旋線參數為A1=80，Q點處的半徑R1=500m，第二部分緩和曲線的回旋線參數A2=100，Q,點處的半徑R2=600m，已知Q點的里程為1000.00m。計算過程如下： 2.按照圖5，編寫代碼，程序如下：#include "stdio.h"#include "stdlib.h"#include &quo

8、t;math.h"#define PI 3.141592653 void main() char yn; float k,PK; float R,l,JD,T,L,E,Q,ZH,HY,QZ,YH,HZ,D,Xzh,Yzh,Xjd,Yjd,x,y,X0,Y0,m,X,Y,A,a,jiao,S,Xr,Yr,Xh,Yh; int i; printf("請輸入已知數據:k,R,l,i,JDn"); scanf("%f%f%f%d%f",&k,&R,&l,&i,&JD); PK=l*180/2/R/PI;T=l/2

9、-l*l*l/240/R/R+(R+l*l/24/R)*tan(k*PI/360); L=R*k*PI/180+l;E=(R+l*l/24/R)/cos(k*PI/360)-R; Q=2*T-L; printf("nT=%fn,nL=%fn,nE=%fn,nQ=%fn",T,L,E,Q); fflush(stdin); getchar();ZH=JD-T;HY=ZH+l;QZ=HY+(k*PI/180-2*PK*PI/180)*R/2; YH=HY+(k*PI/180-2*PK*PI/180)*R; HZ=YH+l; printf("nZH=%fn,nHY=%fn

10、,nQZ=%fn,nYH=%fn,nHZ=%fn",ZH,HY,QZ,YH,HZ); fflush(stdin); getchar(); printf("請輸入設計坐標:Xzh,Yzh,Xjd,Yjd");scanf("%f%f%f%f",&Xzh,&Yzh,&Xjd,&Yjd); printf("請輸入設站前視點和后視點坐標:Xr,Yr,Xh,Yh"); scanf("%f%f%f%f",&Xr,&Yr,&Xh,&Yh); do print

11、f("請輸入曲線上的測設點i的里程:D"); scanf("%f",&D); if(D>=ZH&&D<HY) double e1=Yjd-Yzh; double e2=Xjd-Xzh; double e3=e1/e2; A=atan(e3);if(A>0)A=A;else A=A+2*PI; X0=Xjd+T*cos(A+PI); Y0=Yjd+T*sin(A+PI); x=D-ZH-(D-ZH)*(D-ZH)* (D-ZH)*(D-ZH)*(D-ZH)/40/R/R/l/l; y=(D-ZH)*(D-ZH)*

12、(D-ZH)/6/R/l; m=(D-ZH)*(D-ZH)/2/R/l; X=X0+x*cos(A)-i*y*sin(A); Y=Y0+x*sin(A)+i*y*cos(A); a=A+i*m; double v1,v2,v3,v4,d1; v1=(Y-Yr)/(X-Xr); v2=atan(v1); if(v2>0) v2=v2; else v2=v2+2*PI; v3=(Yh-Yr)/(Xh-Xr); v4=atan(v3); if(v4>0) v4=v4; else v4=v4+2*PI; jiao=(v2-v4)*180/PI;d1=(Y-Yr)*(Y-Yr)+(X-Xr)

13、*(X-Xr); S=sqrt(d1); else if(D>=HY&&D<YH) double e=(Yjd-Yzh)/(Xjd-Xzh); A=atan(e); if(A>0) A=A; else A=A+2*PI; X0=Xjd+T*cos(A+PI); Y0=Yjd+T*sin(A+PI); x=D-ZH-(D-ZH-0.5*l)*(D-ZH-0.5*l)*(D-ZH-0.5*l)/6/R/R-l*l*l/240/R/R; y=(D-ZH-0.5*l)*(D-ZH-0.5*l)/2/R-(D-ZH-0.5*l)*(D-ZH-0.5*l)*(D-ZH-0

14、.5*l)*(D-ZH-0.5*l)/24/R/R/R+l*l/24/R;m=(D-ZH-0.5*l)*180/R/PI; X=X0+x*cos(A)-i*y*sin(A); Y=Y0+x*sin(A)+i*y*cos(A); a=A+i*m; double v1,v2,v3,v4,d1; v1=(Y-Yr)/(X-Xr); v2=atan(v1);if(v2>0) v2=v2;else v2=v2+2*PI; v3=(Yh-Yr)/(Xh-Xr); v4=atan(v3); if(v4>0) v4=v4; else v4=v4+2*PI; jiao=(v2-v4)*180/PI;

15、d1=(Y-Yr)*(Y-Yr)+(X-Xr)*(X-Xr); S=sqrt(d1); else if(D>=YH&&D<=HZ) double e=(Yjd-Yzh)/(Xjd-Xzh); double B=atan(e); if(B>0) B=B; else B=B+2*PI; A=B+k*PI/180+PI; X0=Xjd+T*cos(A-PI); Y0=Yjd+T*sin(A-PI);x=L-D+ZH-(L-D+ZH)*(L-D+ZH)* (L-D+ZH)*(L-D+ZH)*(L-D+ZH)/40/R/R/l/l; y=(L-D+ZH)*(L-D+ZH

16、)* (L-D+ZH)/6/R/l; m=(L-D+ZH)*(L-D+ZH)/2/R/l; X=X0+x*cos(A)+i*y*sin(A); Y=Y0+x*sin(A)-i*y*cos(A); a=A-i*m; double v1,v2,v3,v4,d1; v1=(Y-Yr)/(X-Xr); v2=atan(v1); if(v2>0) v2=v2; else v2=v2+2*PI; v3=(Yh-Yr)/(Xh-Xr); v4=atan(v3); if(v4>0) v4=v4; else v4=v4+2*PI; jiao=(v2-v4)*180/PI;d1=(Y-Yr)*(Y-Y

17、r)+(X-Xr)*(X-Xr); S=sqrt(d1); double v1,v2; v1=(Y-Yzh)/(X-Xzh); printf("nX=%fn,nY=%fn,njiao=%fn,nS=%fn",X,Y,jiao,S); fflush(stdin); getchar(); printf("繼續Y/N"); fflush(stdin); yn=getchar(); while(yn='Y'|yn='y'); 5.運行結果運行結果截圖如下： 但是里程數只能計算至YH=1091.920m處，因為YH點后的曲線同前半部

18、分的曲線要素不一致，則需重新計算各個要素，才能將所有待放樣點的坐標求出。計算第二緩和曲線要素的步驟如下：3. 將以上各點的數據帶入程序中求的緩和曲線2上點的放樣參數，因此將各個放樣點的數據導出。需要注意的是：本程序為任意設站的放樣方法，因此全站儀在測量范圍以內的話不需要搬站，直接可以將待定點放樣得出。5.小結所謂非完整、非對稱緩和曲線，通俗的說就是曲線由不同半徑的曲線依次組成，并且不對稱，或者說只是曲線的一部分，此程序大部分代碼來源于以前同學，我做了很深入的學習，感覺收獲頗多，我自己用VB編寫的程序在后邊實習部分會有說明，并且電子檔已經發給老師。不管怎么說，又一次的深刻的感覺到了學好一門語言是

19、多么的重要！第二部分 圓曲線和緩和曲線的實地放樣采用偏角法或切線支距法放樣一段完整的圓曲線和緩和曲線。待放樣的曲線可選擇p169頁6.5.3.3算例。1.實習目的及要求1.學會曲線要素計算方法；2.學會編寫偏角法、極坐標法對緩和曲線要素計算程序；3.實地放樣非緩和曲線；4.在實習前預先算出實測數據；5.各小組做好測設過程的人員安排。2.前期實習準備和相關安排2.1實習人員及儀器組長：楊威 副組長：張懂慶組員：楊永強 張文超 范龍強 趙晨亮 子麗天實習儀器：全站儀一臺，三腳架兩個，棱鏡兩個，卷尺一個 2.2實習內容1. 根據自己設計的軟件計算測設要素和主點里程；2. 根據書上P169頁的曲線測設

20、程序框圖(圖5)，編寫一般緩和曲線的程序，并進行調試和檢核；3. 直接根據課本實例，進行相應元素的計算和檢核，最后安排具體的實習過程，進行現場曲線放樣；2.3放樣元素計算軟件設計2.3.1放樣元素計算原理及過程1. 單圓曲線主點元素計算如圖6所示，已知路線中線交點（JD）的偏角為 和圓曲線的半徑為R，要計算的圓曲線元素有：切線長T、曲線長L、外矢距E和切線長度與曲線長度之差（切曲差）q。 各元素按照下式計算。切線長： 曲線長： 外矢距： 切曲線：圖6 偏角法測設圓曲線2. 單圓曲線圓曲線主點里程計算根據交點的里程和曲線測設元素，就可計算出各主點的里程。ZY點里程 = JD點里程 T QZ點里程

21、 = ZY點里程 + LQZ點里程 = YZ點里程 L/2 JD點里程 = QZ點里程 + D/2（校核）3.單圓曲線主點放樣步驟：1）儀器安于JD點，瞄準線路前進方向的后方，沿視線方向量切線長T，即得ZY點；2）同理瞄準前進方向，在視線上量T可得YZ點；3）后視YZ（ZY）轉撥（180º-）/2，沿視線方向量出E，即得QZ；4）在ZY（或YZ）上安置儀器，檢查JDZYYZ是否為/2，和JDZYQZ是否為/4。3. 帶有緩和圓曲線主點測設有緩和曲線（如圖7所示）的主點由原來的三個增加到五個：ZH（直緩點）、HY（緩圓點）、QZ（曲中點）、YH（圓緩點）、HZ（緩直點）切線長： 曲線長

22、：外 點： 切曲差：其中：,R線路轉向角和圓曲線半徑l0緩和曲線長度m加設緩和曲線后使切線增加的距離P加設緩和曲線后圓曲線相對于切線的內移值圖7 偏角法測設緩和曲線0HY點（或YH點）的緩和曲線角度（緩和曲線角，過HY點切線與過ZH點的切線的交角） 緩和曲線偏角 緩和曲線反偏角 b0 = 0 -0 切垂距 緩和曲線的切線角 圓曲線內移值 4. 帶有緩和圓曲線主點里程計算：ZH點里程=JD里程-T HY里程=ZH點里程+l0 QZ里程=HY點里程+l/2 YH里程=HY里程+l HZ里程=YH里程+l0 JD里程=QZ點里程+q/2（檢核用）5測設步驟：1）以R、l0為引數，查表得HY、YH點坐

23、標值x0、y02）將儀器置于JD點，沿切線方向量出切線長T得ZH和HZ兩點3）將儀器轉動（90°-/2）量E得QZ點4）根據x0、y0由JD沿切線方向分別量T- x0得(HY)、(YH)點，過該兩點作切線的垂線，在線上量出y0，即得HY和YH點。2.3.2 軟件設計程序1. 主程序部分Public Type Angle Degree As Integer Minutes As Integer Seconds As SingleEnd TypePublic Type Detail Ang As Angle pn As StringEnd TypeConst PI As Double =

24、 3.14159265358979Const Ro As Double = 180# * 3600# / PIPublic R As DoublePublic Alpha As DoublePublic L0 As DoublePublic c As IntegerPublic QZ As DoublePublic JD As DoublePublic ZH As DoublePublic HY As DoublePublic YH As DoublePublic HZ As DoublePublic T As DoublePublic L As DoublePublic E As Doubl

25、ePublic q As DoublePublic X0 As DoublePublic Y0 As DoublePublic DetailH() As DetailPublic DetailY() As DetailPublic UB As IntegerPublic BT As DoublePublic I0 As DoublePublic HYBS As DoublePublic Function Radian(deg, min, sec) As Double Dim Rad As Double Rad = (deg * 360000# + min * 6000# + sec * 100

26、#) Rad = Rad / Ro / 100 Radian = RadEnd FunctionPublic Function SecToAng(sec As Double) As Angle Dim Ang As Angle Dim deg_1 As Double deg_1 = sec / 3600# Ang.Degree = Int(deg_1) Ang.Minutes = Int(deg_1 - Ang.Degree) * 60#) Ang.Seconds = (deg_1 - Ang.Degree - Ang.Minutes / 60#) * 3600# Ang.Seconds =

27、Format(Ang.Seconds, "0.0000") SecToAng = Ang End FunctionPublic Sub SetDetailsValue(details() As Detail, pn As String, Ang As Double) details(UB).Ang = SecToAng(Ang) details(UB).pn = pnEnd SubPublic Sub MainPtCalcu() Dim M As Double Dim p As Double BT = L0 / (2# * R) M = L0 / 2# - L0 * L0

28、* L0 / (240# * R * R) p = L0 * L0 / (24# * R) I0 = L0 / (6# * R) T = M + (R + p) * Tan(Alpha / 2#) L = Alpha * R + L0 E = (R + p) / Cos(Alpha / 2#) - R q = 2 * T - L X0 = L0 - L0 * L0 * L0 / (40# * R * R) Y0 = L0 * L0 / (6# * R) ZH = JD - T HY = ZH + L0 QZ = ZH + L / 2# HZ = QZ + L / 2# YH = HZ - L0

29、 End SubPublic Sub DetailCalcu() Dim i As Integer Dim j As Double Dim k As Integer Dim ii As Double Dim PTmp As Double Dim LTmp As Double Dim LTmp2 As Double Dim Delta As Double Dim Delta0 As Double Dim pn As Double UB = 0 j = ZH 100 PTmp = ZH + c LTmp = c '緩和曲線計算 While PTmp < HY If PTmp 100

30、> j Then j = PTmp 100 ReDim Preserve DetailH(UB) LTmp2 = j * 100# - ZH ii = LTmp2 * LTmp2 * Ro / (6# * R * L0) SetDetailsValue DetailH(), (UB + 1) & " " & Format(j * 100, "0.00"), ii '百米樁 If PTmp / 100 > j Then UB = UB + 1 End If End If ii = LTmp * LTmp * Ro / (

31、6# * R * L0) pn = PTmp ReDim Preserve DetailH(UB) SetDetailsValue DetailH(), (UB + 1) & " " & Format(pn, "0.00"), ii PTmp = PTmp + c LTmp = LTmp + c UB = UB + 1 Wend LTmp = HY - ZH ii = LTmp * LTmp * Ro / (6# * R * L0) ReDim Preserve DetailH(UB) SetDetailsValue DetailH(),

32、 (UB + 1) & Format(HY, "0.00"), ii '圓曲線計算 Delta = c / (2# * R) * Ro UB = 0 PTmp = (PTmp c) * c Delta0 = (PTmp - HY) * Ro / (2# * R) HYBS = PI * 2# * Ro - (BT * Ro - I0 * Ro + Delta0) pn = PTmp ReDim Preserve DetailY(UB) SetDetailsValue DetailY(), (UB + 1) & " " &

33、Format(pn, "0.00"), 0 ii = 0 PTmp = PTmp + c UB = UB + 1 While PTmp < QZ ii = ii + Delta pn = PTmp ReDim Preserve DetailY(UB) SetDetailsValue DetailY(), (UB + 1) & " " & Format(pn, "0.00"), ii PTmp = PTmp + c UB = UB + 1 Wend PTmp = (PTmp c - 1) * c Delta0 =

34、(QZ - PTmp) * Ro / (2# * R) ii = ii + Delta0 ReDim Preserve DetailY(UB) SetDetailsValue DetailY(), (UB + 1) & " " & Format(HY, "0.00"), ii End S2.3.3程序運行結果及檢核實例：現已某道路曲線計算為例。輸入曲線轉角=23°0337.7、圓曲線半徑R=1000m，緩和曲線長l=100m，線路前進的偏向、JD的里程為1462.918.（1）試計算曲線的綜合要素；（2）各主點的里程；主要素及主

35、點里程計算過程截圖：主要素及主點里程計算結果：切線長T：254.083 曲線長L：502.481外矢距E：21.022 切曲差q:5.684直緩點ZH：1208.835 緩圓點HY：1308.835曲中點QZ:1460.076 圓緩點YH:1611.316緩直點HZ:1711.316細部點數據計算過程：細部點數據計算結果：ZH 1208.84 測站JD 0d 00' 00"后視1 1228.84 0d 02' 18" 2 1248.84 0d 09' 10"3 1268.84 0d 20' 38" 4 1288.84 0d

36、 36' 40"HY 51308.84 0d 57' 18"ZH 358d 20' 36" 后視1 1300.00 0d 00' 00" 2 1320.00 0d 34' 23"3 1340.00 1d 08' 45" 4 1360.00 1d 43' 08"5 1380.00 2d 17' 31" 6 1400.00 2d 51' 53"7 1420.00 3d 26' 16" 8 1440.00 4d 00' 39"9 1460.00 4d 35' 01" QZ 1460.08 4d 35' 09單一圓曲線計算過程截圖（隨便舉的例子）：單一圓曲線計算結果：T=161.091 L=314.758 E=21.249 q=7.423 p=12153.668ZY: DK11+838.909 QZ: DK11+996.289 YZ: DK12+153.66811840.00 0°3'7.5" 11860.00 1°0'25.2" 11880.00 1°57'43.0&quo