路线中桩测量计算程序浅析

　　“九五”以来，国家对交通事业的投入逐年加大，一大批高等级公路及特大型桥梁正在兴建。同时随着科技的进步，路线的野外测量，无论是其测量方法还是测量工具，都在不断改进。一套好的路线测量程序，能够使获得的测量数据既准确易懂、又方便快捷。

　　所谓的“程序分析”通俗地讲，也就是编写程序的思路，对各种可能的方案进行分析、研究、比较和判断，从而获得合理的程序逻辑模型（也就是结构框图或流程图）。因而，程序逻辑模型是否合理，直接关系到该程序运行效率的优劣。一旦程序的逻辑模型确立，下面的工作就是如何实现的问题。

　　下面我们就结合路线中桩测量的计算程序来进行分析：

１．１　测量的常见步骤

　　对于路线中桩的测量放样，现在最常见的步骤是：布设导线点、测出导线点的大地坐标→根据已知的路线平曲线要素（包括交点坐标、曲线半径、缓和曲线长度等等），设法求出路线上任意一中桩点的大地坐标→根据已知的测站点（导线点）坐标、后视点（导线点）坐标及中桩点坐标，利用三角函数的关系，求得中桩点相对于测站点的角度与距离→实现中桩点的放样。

１．２　程序的逻辑模型

　　根据上述的测量步骤，我们可以得到路线中桩测量程序的逻辑模型。典型的路线中桩测量程序的流程图如图１。

２．１　程序组成

　　根据图１所示的流程图，我们可以将路线中桩测量程序归纳为由以下五个模块组成：控制模块、输入模块、输入数据校验模块、处理模块及输出模块，其结构如图２。

．控制模块：主要功能是根据用户的指令控制转向各处理模块的入口。比如：用户可以根据指令，让程序读入导线点数据库、选择路线方案或进行中桩运算等等。

　　ｂ．输入模块：主要包括导线点坐标数据库、路线各方案的平曲线要素数据库、测站点号、后视点号及中桩桩号的输入。

　　ｃ．输入数据校验模块：用该模块对已经输入的数据进行校验，以保证原始数据的正确性。在实际的操作中，我们也可以通过直接检查原程序的数据库或显示数据的方法来进行校验。

　　ｄ．处理模块：该模块?及主程序?是测量程序的核心，主要担负对任一中桩点的坐标运算，主要手段是运用程序中的顺序结构、循环结构、选择结构及各种路线形关系来实现。

　　ｅ．输出模块：计算好的数据结果通过该模块来显示或打印保存。

２．２　程序设计步骤

　　对于路线中桩测量程序，程序设计的主要步骤如下：

　　（1）首先利用路线数据库中的交点坐标，求得各交点的偏角；

　　（2）根据线形指标?包括曲线半径、缓和曲线长?，求得曲线要素相关值?包括曲线长度、ＺＨ点、ＨＺ点、交点的桩号等?；

　　（3）根据输入的中桩桩号，判断其所处的线形位置?例：若ＺＨ４桩号＜ 该点桩号＜ ＨＺ４桩号，就可以判定它位于第四条曲线上?；

　　（4）根据?３?判定的中桩位置，利用道路线形设计理论和简单的数学函数知识就可以求得中桩坐标；

　　（5）利用测站点、后视点、中桩点的已知坐标，求得中桩点相对于站点的相对角度与距离。

　　按照以上?１?～?５?五个步骤，我们就可完成程序设计。

　　在分析程序基本思路和进行程序设计时，编程人员要注意考虑以下几点问题：

３．１　导线点的坐标与中桩坐标必须是相同的大地投影带的坐标。如果不是，事先要通过相关的专业软件作坐标转换。

３．２　在大地坐标中Ｘ轴的正方向是北方向，Ｙ轴的正方向是东方向，角度增加是顺时针方向，这与数学概念上的平面坐标系正好相反。因而，在利用三角函数关系求中桩点的角度与距离的时候，要注意相应坐标的变化，否则就是“失之毫厘、差之千里”。

３．３　上面提到测站点与后视点的坐标是已知导线点的坐标，这只是基于导线点通视条件良好的一般情况而言。而在实际测量的过程中，我们经常会碰到这样的特殊情况：由于受房屋、树木、河堤及其他构造物或地形的影响，造成导线点的视觉不畅，无法看见全部或部分的路线中桩点，这样的导线点就不能作为测站点，而需要在现场找出一个相对于路线通视良好的点做为测站点，我们称之为“支点”。支点的坐标由相关的支点程序求得，然后将支点的坐标假视为导线点输入“导线点数据库”。这样我们就能够做到使测站点可以架在任意位置上了，但由于支点的坐标精度相对于导线点来说要差，所以我们应当尽量避免少架支点、少用支点。

　　在完成程序设计之后，我们的程序还不能够立即投入使用，必须经过程序调试。程序调试的目的是检查程序中的各种语法、逻辑错误，并予以纠正。

　　路线中桩测量程序同样也需要经过调试。最简单的调试方法是：先虚拟一个路线方案数据库及导线点数据库，用两套不同内容的程序（其中一个必须是经过调试认为是正确的程序）来运行，如果结果相同，证明程序可以使用。

　　以上只是笔者对路线中桩测量程序编写思路的一点粗浅认识，仅供同行讨论。