定線方法

第一節紙上定線

公路定線的任務：按照已定的技術標準，在選線布局階段選定的路線帶范圍內，結合細部地形、地質條件，綜合考慮平、縱、橫三方面的合理安排，確定定出公路中線的確切位置。公路定線的方法：②實地定線（公路等級較低和地形條件簡單的路線）。③航測定線（利用航攝像片、影像地圖等資料，借助于航測儀器建立與實地完全相似的光學模型，在模型上直接定線）。一、紙上確定路線（一）定導向線

①紙上定線（技術等級高，地形、地質、地物等條件復雜的路線）。1．在大比例尺地形圖上，仔細研究路線布局階段選定的主要控制點間的地形、地質情況，選擇有利地形如平緩順直的山坡，開闊的側溝，利于回頭的地點等，擬定路線可能方案，選定合適方案。2．根據等高線間距h及選用的平均坡度，（5.0%－5.5％，視地形曲折程度而定），計算出等高線間距，使兩腳規的開度等于（比例尺與地形圖同），從某一固定點如圖7－1a（教材）的A開始，沿各擬定走法在等高線上依次截取a、b、c等點，如最后一點的位置和標高均接近另一固定點D時，說明這個方案能夠成立，否則修改走法或調整，從新試驗直至方案成立為止。

3．將坡度線根據地形情況，移動線位，確定中間控制點，調整坡度重新放坡得到折線，該折線也稱為“導向線”。（二）修正導向線，定平面試線修正導向線導向線平面試線二次導向線最后線位（采用線）

注意：紙上定線的過程是一個反復試線、比較、逐步趨于完善的過程。定線時要在滿足標準的前提下結合自然條件，平、縱、橫綜合考慮，反復進行，直到滿足為止。（三）定線

紙上定線應該既符合該級路規定的幾何標準，又能充分適應當地地形，避開盡可能多的障礙物。為此定線必須在分析研究二次修正導向線上各特征點的性質和可活動范圍的基礎上，反復試線才能得到滿意的結果。紙上定線的具體操作又兩種：1．直線型法（傳統法）：利用導向線各點的可活動性，按照照顧多數，注意重點的原則，掌握與該路等級相應的幾何標準，先用直線尺試穿出與較大地形相適應的一系列直線，然后用適當的曲線把相鄰直線連接起來。地形復雜轉折較多或轉彎處控制較嚴時，也可先定曲線，后用直線把曲線連接起來。

2．曲線型法：根據導向線上各點控制性嚴寬的程度，參照設計路標準的要求，先用一系列圓弧去擬合控制較嚴的地段或部位，然后把這些圓弧用適當的緩和曲線連接起來。

上述兩種方法，并無本質上的區別，但手法不同，計算過程及成果表示方式也不相同。由于適用性的差異，有的甚至從線形設計質量上有所反應。一般將，前者適用于地形簡易的平原微丘區，后者適用于地形、地物復雜的丘陵、山嶺區等。

第二節紙上定線操作方法一．直線型定線方法傳統穿線交點定線法：根據選線布局的路線方案和該路等級相應的幾何標準，試穿出一系列與地形相適應的直線作為路線基本單元，然后在兩直線轉折處用曲線予以連接的定線方法。路線上每一線段的具體方向，平原微丘區應以布局定下的控制點為依據，山嶺重丘區應參照定線初期選定的導向線試定，路線的最終方案是要經多方面的分析比較才確定下來的。道路中線確定后，為了標定路線，需要根據選定的圓曲線半徑及緩和曲線計算平曲線要素、曲線主點樁及加樁里程、逐樁坐標等。這些數據是否正確依賴于交點坐標采集的精度，通常交點坐標采集有兩種方法：1．直接采集法：即在繪有格網的地形圖上讀取各交點坐標，一般只能估讀到米。此法適用于交點前后直線方向和位置限值不嚴的情況。2．定前后直線間接推算交點坐標：當交點前后直線方向及位置受限值較嚴時，可先固定前后直線（即在直線上讀取兩個點的坐標），在用相鄰直線相交的解析法計算交點坐標。如已知交點前直線上兩點的坐標為后直線上兩點坐標為則交點坐標有式（7－1）計算：

第三節實地放線實地放線是將紙上定好的路線敷設到地面上，供詳細測量和施工之用常用方法：穿線交點法、撥角法、直接定交點法、坐標法等（一）穿線交點法——根據平面圖上路線與導線的關系，將紙上路線的各條邊獨立地放到實地，延長直線即可在實地放出交點。1、支距法（適用于地形不太復雜，地物障礙少，不需要用坐標控制，路線與導線相離不遠的情況。）步驟：⑴在圖上量取支距。⑵在實地放支距。⑶穿線交點。2、解析法（適用于地形較復雜，直線較長、線位控制要求較高的情況）解析法——用經緯距計算圖上路線與導線關系，再按極坐標原理在實地放出各路線點的方法。

步驟：⑴計算路線與導線的夾角⑵計算距離l⑶放線（二）撥角法——根據圖上求得的坐標計算每條線的距離、方向、轉角和各控制樁的里程，按此資料直接撥角量距定出交點。步驟：1、內業計算：內業計算工作較多，其線段長度和象限角等關系的計算，均與解析法相同。2、外業放線：根據內業計算資料直接定出轉向角和距離。（三）直接定交點法地形平坦、視線開闊、路線受限不嚴時，路線位置可直接根據地物明顯目標確定。（四）坐標法

先建立一個貫穿全線統一的坐標系，這個坐標系一般采用國家坐標系統。根據路線地理位置和幾何關系計算出道路中線上各樁點的統一坐標。編制逐樁坐標表。然后根據逐樁坐標實地放線。本法的計算關鍵是坐標如何計算。由于直線型定線法與曲線型定線法的定線過程和成果表達方式不同，坐標計算方法也有所區別。

第四節直接定線直接定線：又稱實地定線或現場定線，就是設計人員直接在現場定線，定線的指導原則與紙上定線一樣。根據實地控制定線主導因素的不同，可采用以點定線和放坡定線兩種方法。一、以點定線特點：路線不受縱坡限制，以平面和橫斷面為主。要點：以點定線，以線交點。

以點定線——在全面布局和逐段安排確定的控制點間，結合各方面因素進一步確定影響公路中線位置的小控制點，大致穿出公路直線的方法。以線交點——在已定小控制點的基礎上結合路線標準和前后路線條件，穿出直線，并延長交出交點。步驟：2、穿線定點：根據技術標準和線形組合的要求，滿足控制點和照顧多數經濟點，前后考慮，用穿線的辦法延長直線，交出轉角點。⑵控制性控制點（艱巨工程、不良地質、地物障礙、路基邊坡穩定等因素）⑴經濟性控制點（斜坡地帶，橫向填挖平衡或橫向施工經濟）注意：此類點僅從橫向施工經濟出發控制線位，因此只能作為穿線定點的參考位置。二、放坡定線特點：受縱坡限制，以縱坡為主導。

1、放坡放坡——按照要求的設計縱坡（或平均坡度）在實地找出地面坡度線的工作。1、控制點加密：在實地尋找控制和影響公路中線位置的具體點位。2、放坡定線⑵穿線交點反復插試，逐步修改，使、平、縱、橫三方面恰當結合，定出合理的線位。⑴作修正導向線修正的導向線——根據上述坡度線，結合地面橫坡考慮路基穩定和工程經濟確定出的合適的中線位置。地面橫坡≤1∶5：中線在坡度點上方，對路基穩定和工程經濟影響不大；地面橫坡=1∶5－1∶2：中線與坡度點重合；地面橫坡≥1∶2時：中線宜在坡度點上方，以形成全挖的臺口式斷面為好。三、定平曲線確定了路線的交點位置后，還需要根據標準結合地形、地物及其他因素在交點處選擇適宜的平曲線半徑，控制曲線線位。1、單交點法——用一個交點來確定一段單圓曲線的插設曲線方法。適用：轉角不大，實地能直接釘設交點時。⑸按縱坡控制（根據已定的縱坡和合成縱坡標準值來反算出超高橫坡，再按控制的超高橫坡求得最小控制半徑）⑷曲線上任意點控制（試算法選擇半徑）⑶曲線長控制（滿足最短曲線長度Lmin）⑵切線控制（即曲線起、終點控制）⑴外距控制（即曲線中點控制）控制條件：2、雙交點法（即虛交點法）適用：路線偏角很大或交點受地形或地物障礙限制，無法釘設交點。⑵不切基線法（即圓外基線法）

⑴切基線法：選擇基線使曲線與之相切。放坡的導向線四、紙上移線

紙上移線是修改局部路線的有效方法。（一）紙上移線的條件（二）、紙上移線的方法與步驟方法：計斷鏈不計斷鏈3、增加工程量不大，但能顯著提高平、縱線形標準時。2、路線位置過于靠山，挖方邊坡太高有害穩定，或過于靠外，擋土墻較高，砌石工程太大，移改線位后能節省較大的工程量時；1、路線平面標準前后不協調，需要調整轉角點位置、改變半徑，或室內定坡后發現局部地段工程量過大時；3、回頭曲線定線法輔助曲線交點和上下線位置主曲線1、計斷鏈：（移距較大，斷鏈長度較長，對縱坡度有較大影響）⑻設計路基橫斷面，計算土石方數量。⑺編制“路基設計表”。⑹根據高差在原縱斷面上用虛線繪出移動后的地面線和平曲線，重新設計縱坡和豎曲線。⑸按移距在橫斷面圖上繪制移線后的中心線位置，推算新舊樁號的高差。⑷用正切法求得各交點的轉角值，并做到移線和原線的角度閉合。⑶根據填挖值，在橫斷面圖上找出最經濟或控制性的路基中心線位置，量得與原中心線的距離（即移距），分別用不同符號在路線平面圖上反復修改，得移線后的導線。⑵依據移線目的，在縱斷面圖上試定縱坡，讀出各樁填挖值。⑴繪制移線地段大比例尺路線平面圖，注出各樁位置。2、不計斷鏈（移距不大或路線縱坡度較緩）不推算移線的新樁號，但需推算與移線平面起終點相應的原線上的樁號，以便計算超高和加寬，移線終點不標注長短鏈。注意：紙上移線的資料主要從原線的橫斷面上取得，由于一般橫斷面施測范圍有限，且離中線愈遠誤差愈大，移距不能太大，一般以小于3—5m為好。移距很大時，應在定出移改導線后，實地放線重測。

第五節公路路線CAD技術一、CAD技術簡介（一）CAD的概念計算機輔助設計(ComputerAidedDesign)簡稱CAD，是近年來工程技術領域中發展最迅速、最引人注目的高技術之一。它將計算機迅速、準確地處理信息的特點與人類的創造思維相結合，為現代設計提供了理想手段。（二）CAD系統的組成CAD系統軟件系統數據庫一個通用性的、綜合性的以及減少數據重復存儲的“數據集合”。包括設計原始資料、設計標準與規范數據、中間結果、最終結果等。圖形系統包括幾何構型、繪制工程設計圖、繪制各種函數曲線、繪制各種數據表格、在圖形顯示裝置上進行圖形變換以及分析和模擬等，是CAD技術的基礎。科學計算包括通用的數學函數和計算程序，以及在設計中所包括的常規設計和優化設計等，即CAD的應用軟件包。是實現工程設計、計算、分析、繪圖等具體專用功能的程序，是CAD技術應用于工程實踐的保證。硬件系統計算機進行數據的處理顯示器其處理的結果由顯示器進行顯示，供設計者判斷、修改，打印機輸出數據處理的結果繪圖機輸出所需的圖形（三）CAD技術在工程上的應用1.系統組成：數字地面模型子系統，路線平、縱優化子系統，路線設計子系統，立體交叉口設計子系統，公路中、小橋涵設計子系統，公路工程造價分析子系統。2.該系統覆蓋了地形數據采集——建立數據地面模型——人機交互地進行路線平、縱、橫設計，線形優化設計和人工構造物的設計—圖和表屏幕編輯，并最終完成圖紙的繪制以及工程造價分析等成套CAD技術。二、公路路線CAD功能和特點

公路路線CAD軟件系統包含六個模塊：6、路基構件的繪制。5、根據路線橫斷面設計，繪制路線橫斷面圖；4、根據路線縱斷面設計，繪制路線縱斷面圖；3、根據路線平面設計，繪制路線平面圖；2、平面設計、縱斷面設計及橫斷面設計數據的錄入、編輯和存儲模塊；1、野外線路平面測量和高程測量數據的錄入、編輯和存儲模塊；三、公路路線CAD組成系統公路CAD系統總體結構如下圖所示；（二）數據采集公路路線設計必須依靠大量的地面信息和地形數據。1、用現代化的手段航空攝影測量建立數字地面模型。2．用全站儀或紅外線測距儀地面實測的方法，直接建立三維的數字地面模型。3．用傳統的經緯儀、水準儀、和小平板實測。（三）路線優化設計第一類：對于平面或縱斷面各種比較方案，快速準確地完成路線設計，并計算出各方案的總費用和各項比較指標，由設計者根據自己的經驗選出最佳方案。第二類：根據路線的初始方案，利用最優化理論的數字方案，利用最優化理論的數字方法，由計算機尋找最優設計方案。即輸入一個可行方案，通過數字迭代方法來完成最優方案的求解。各階段適宜優化方法：1、在可行性分析階段，適宜于采用在寬帶范圍內路線走向方案的優化。

2．在初步設計階段宜采用在平面或空間一定范圍內移線以改善設計方案的優化技。3．在技術設計階段宜于采用多個目標函數的公路縱斷面優化程序系統。

4．對已完成的公路路線技術設計運用連續繪制的透視圖（或動態透視圖）進行評價。（四）計算機輔助設計、繪圖和制表

第六節數字地面模型一、數字地形模型及在公路設計中的應用數字地形模型（DTM）——將地形按照某種數字模型對已知平面坐標的地形點進行高程計算，是一個表示地形特征的、空間分布的、有許許多多有規則或無規則的數字陣列，也就是將地形表面用密集的三維地形點坐標（X，Y，Z）組成。數字地面模型的特點：地表形態表示抽象、不直觀，但計算機可以從中直接、快捷、準確地識別，進行數據處理，提供出方便的地形數據，以實現各項作業的自動化。

數字地形模型的應用二、地形模型的種類1、方格網式數字地形模型將工程用地的一定范圍劃分成相等大小的方格或長方格，按一定次序讀取網格點的高程即可。

優點：只需要儲存網格點的高程值而無需儲存平面坐標值，內插和檢索簡單，節省計算機時，采集數據方便，選點不依賴于經驗。缺點：地形變化大的地方精度較低，常常漏掉了地形的真正變化點。2、三角網式數字地形模型由所有三角形頂點的三維坐標組成，并把每個三角形看成是由三頂點高程構成的一個平面，因而劃分三角網時，應盡量使三角形的周邊以內所有等高線都呈直線，而且相互平行，間距相等。三、數字地形模型數據點的獲取

1、從現有的地形圖上獲取（人工讀取數據或用手扶跟蹤式的坐標讀取裝置圖形數字化儀）3、攝影測量方法可以利用帶有自動記錄設備的立體測量儀，對立體模型進行斷面掃描或勾繪等高線，將坐標記錄在紙帶或磁帶上。2、利用自動記錄的測距儀（或全站儀）在野外實測，獲取原始數據。

第七節公路透視圖良好的公路線形應該在行車安全和乘客舒適兩方面獲得最大限度的滿足。透視圖技術是評價公路線形質量的主要手段之一，也是當今進行招標、投標時顯現設計效果的重要手段。

視軸：某一點（視點）和被視物體的各點（物點）相連的射線（視線）與畫面產生一系列交點，連接這些交點所產生的被視物體的圖像即該物體的透視圖與畫面垂直的視線。

主點：視軸與畫面的交點，

物點：視線與物體的交點

跡點：視線與畫面的交點生成透視圖的算法流程（如下圖所示）：計算道路各點的大地坐標經過消隱等手段繪制出透視圖。進行坐標計算轉換確定透視斷面和透視物點確定視點、視軸及視軸坐標系

第八節“3S”技術在公路勘測設計中的應用

"3S計劃"：

豐富的全球地理信息系統（GIS）

精確的全球衛星定位系統（GPS）

先進的遙感測設系統（RS）

公路行業的數字化包括3個部分：

公路的數字化地理信息系統

公路的全球衛星定位系統

公路的遙感測設系統。

一、地理信息系統（GeographicInformationSystem）

公路GIS——綜合處理三維公路信息計算機軟硬件系統，是GIS技術在公路領域的發展，是GIS與多種公路信息分析和處理技術的集成。數字化地理信息系統包括內容:詳細的地形數據資料，包括平面點的坐標、高程，已建道路和橋梁的位置、名稱，道路沿線的民宅、工礦企事業單位、田地、果林、魚塘、水渠、河流、電力管線等詳細地面資料。GIS的應用：方便地比選最佳路線方案，并同時獲取其它相關信息資料(如最佳路徑、最短出行時間、交通流量、道路沿線地區人口數量、經濟狀況、建材分布與儲量、運輸條件、土壤、地質和植被情況等)。

GIS在道路前期規劃中發揮了巨大作用。二、全球衛星定位系統(Global