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高速公路设计方案研究

摘要:以津石高速为例,介绍了省际高速公路设计方案平面对接的方法,通过联测省界附近三个高精度的平面控制点,并在CAD软件中通过整体平移、旋转设计方案,实现了省际高速公路设计方案平面对接,具有很好的适用性。

关键词:高速公路,设计方案,对接方法,联测控制点

由于不同省市平面系统、高程系统的不同,在高速公路设计阶段往往就会存在设计对接的问题。设计对接问题也就是高速公路在省际分界处如何接边、相互衔接的问题。一般来说,设计对接往往是己方设计图纸完工之后,通过一定方式方法将己方图纸转换到对方的平面系统、高程系统之下,对方在此基础上进行后续设计。目前有关人员对高速公路省际测绘联测方法进行了研究,给出了可操作性的步骤[1];而关于设计图纸对接的方法还未有所见。本文以津石高速公路为例,介绍了一种适用性很强的设计图纸对接方法,取得了很好的效果。

1设计对接方法

设计对接主要解决的问题就是如何把己方的设计图纸转换到对方的坐标系统之下。要实现这一目的,需要完成以下步骤:1)联测设计对接附近的控制点,联测点至少3个;2)在CASS环境下将控制点的己方平面坐标和对方平面坐标一并展绘到设计图纸上;3)选择距离较远的3个联测点,以控制点为顶点绘制三角形,己方和对方需分别独立绘制;改变对方控制点和三角形的图层和颜色并予以锁定,以示区分;4)选中己方控制点和三角形,然后以某一控制点为基准,将己方控制点和三角形复制平移到对方对应的基准点上;5)选择距离最远的两个联测点的线段作为基线边,分别标注线段长度(长度精确到0.0001m),以检核线段长度是否一致(由于省际高速公路联测是小范围的,尺度参数一般不需要改变);6)选择距离最远的两个联测点的线段作为基线边,以己方线段为起始边,到对方对应的线段进行角度标注(角度采用度分秒格式,精确到0.0001s),以得到旋转角;7)基准点到其他联测点的距离和角度重复步骤5)、步骤6),以进行检核;8)如果检核没问题,则将己方设计图纸全选或者做成块,以步骤4)中作为基准点的控制点为基准,将己方设计图纸复制平移到对方对应的控制点上;9)再次全选平移后的己方图纸,以对方的基准点为原点,以己方基线边(平移之后的)为起始方向,旋转到对方的基线边上,完成图纸的平移和旋转,从而实现己方图纸变换到对方坐标系下。

2案例应用

津石高速起于河北省(廊坊市大城县)与天津市(静海县)交界处的子牙河,经大城北、任丘北跨京九铁路和大广高速、高阳西北跨保沧高速、蠡县西、博野东、安国东跨朔黄铁路,在跨大沙河后与津石高速石家庄段相接;主要控制点有起点与天津段相接处、廊沧高速、京九铁路、大广高速、马棚淀蓄滞洪区、保沧高速、朔黄铁路、曲港高速(规划)、大沙河、沿线城市规划及终点与石家庄段相接处;河北段全长约220km,其中石家庄段约49.483km,津冀界至保石界段169.807km;天津段公布的总长度38.8km。津石高速天津段、河北段分别由各自省市的道路设计单位负责设计。而天津市的平面坐标系统采用的是1990年天津市任意直角坐标系,高程系统采用的是大沽高程2008年成果数值;而河北省的平面坐标系统采用的是CGCS2000国家大地坐标系116°20'高斯投影,高程系统采用的是1985国家高程。因此,在设计阶段存在设计对接的问题。按照设计对接方法,首先联测线路对接附近的3个高精度平面控制点,控制成果分别如表1所示。从图1可以看出,Ⅳ002和Ⅳ004两个点距离最远且Ⅳ002距离省界最近,因此,本次设计对接基准点选择的是Ⅳ002点,基准边选择的是Ⅳ002-Ⅳ004边。将1990年天津市任意直角坐标成果复制平移到CGCS2000/116°20'00″高斯投影结果下,通过距离标注发现Ⅳ002-Ⅳ004边长均为1837.8888m,Ⅳ002-Ⅳ001边长相差2mm,说明距离不用缩放,由于旋转角太小,距离标注之后图面显得凌乱,这里就不标注距离了。旋转角标注显示Ⅳ002-Ⅳ004之间存在0°32'29.1694″的旋转角,Ⅳ002-Ⅳ001之间存在0°32'21.4715″的旋转角。从距离和旋转角结果可以看出,本次控制点联测精度满足设计对接要求,因此可以依据设计对接方法将己方设计成果复制→平移→旋转到对方坐标系之下,以完成设计对接工作。

3结语

本文针对设计工作对接这一难题,结合津石高速公路设计对接项目,给出了一种基于CASS,CAD软件的复制、平移、旋转方法,该方法具有直观、能够检核联测效果、进而快速实现设计对接工作的优点,具有很好的适用性和可推广性。

作者:易 恒 郑 磊 纪志刚 樊东昊 单位:天津市市政工程设计研究院

参考文献:

[1]杨玉忠.高速公路省际测绘联测方法研究[J].山西建筑,2012,38(2):219-220.

[2]李青岳,陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社,1993.

[3]GB50026—2007,工程测量规范[S].

[4]JTGC10—2007,公路测量规范[S].

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