全站仪极坐标法测设圆曲线(计算公式)

圆曲线要素
图1 圆曲线要素

1 测设数据的准备

如果已知转向角 \(\alpha\) 和圆曲线半径 \(R\),圆曲线要素如图1所示,其计算公式如下:

切线长

$$ T=R\cdot \tan\frac{\alpha}{2} $$

曲线长

$$ L=\frac{\pi}{180}\alpha\cdot R $$

外矢距

$$ E=R\cdot \left(\sec \frac{\alpha}{2}-1\right) $$

切曲差

$$ q=2T-L $$

圆曲线主点桩号的计算及检核如下:

ZY桩号 = JD桩号 – \(T\)

QZ桩号 = ZY桩号 + \(L/2\)

YZ桩号 = QZ桩号 + \(L/2\) = ZY桩号 + \(L\)

YZ桩号 = JD桩号 + \(T-q\)(检核)

2 全站仪极坐标法测设圆曲线

1)测设数据的准备。圆曲线测设要素以及主点里程的计算与偏角法相同,其他测设数据包括:

① 圆曲线起点 ZY 坐标计算:

$$ X_{ZY}=X_{JD}+T\cos(A+180^\circ) $$ $$ Y_{ZY}=Y_{JD}+T\sin(A+180^\circ) $$ 󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

式中,\(X_{JD}\)、\(Y_{JD}\) 为 JD 坐标;\(X_{ZY}\)、\(Y_{ZY}\) 为 ZY 坐标;\(A\) 为 ZY 至 JD 的坐标方位角。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

圆曲线上任意桩号 \(P\) 点坐标计算:

$$ \begin{aligned} X_P &=X_{ZY}+\Delta X \\ &=X_{ZY}+2R\sin\left(\frac{90l}{\pi R}\right) \cos\left(A+\xi\frac{90l}{\pi R}\right) \end{aligned} $$ $$ \begin{aligned} Y_P &=Y_{ZY}+\Delta Y \\ &=Y_{ZY}+2R\sin\left(\frac{90l}{\pi R}\right) \cos\left(A+\xi\frac{90l}{\pi R}\right) \end{aligned} $$ 󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

式中,\(l\) 为 \(P\) 点到 ZY 点的距离,\(l=P\) 点桩号 – ZY桩号;\(\xi\) 为转角的符号常数,左转为“-”,右转为“+”。

2)检查内业计算的主点及相关测设数据是否齐全,然后将测设数据通过通信电缆导入全站仪内存中。

3)在开阔的地方根据现场情况选定交点及后视切线方向,交点处架设仪器,在选定的切线方向上测距 \(T\) 得 ZY 点,后视 ZY 点拨角 \(180^\circ \pm \alpha\),测距 \(T\) 得 YZ 点,在分角线方向量取外矢距 \(E\),得 QZ 点。JD、ZY、YZ、QZ 点均打桩标记,作为测设控制点使用。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

4)全站仪坐标法测设曲线中线桩。

① 选择测站点(JD、ZY、YZ、QZ 中的任一点),在测站点上架设全站仪,进入平面放样模式,输入测站点号或坐标。

② 选择后视点(JD、ZY、YZ、QZ 中除测站点外的点),输入后视点的点号或坐标,按提示完成定向。

③ 输入待放样点的点号或坐标,全站仪自动计算并显示放样元素。

④ 仪器操作员转动照准部到水平角值 \(\beta\),指挥持镜员在该方向上约 \(D_m\) 处设置棱镜。

⑤ 照准棱镜,可得棱镜点实际位置与待测设点理论位置在 \(x\)、\(y\) 方向上的差值。

⑥ 按提示移动棱镜,重复第⑤步操作,直至棱镜点实际位置与待测点理论位置在 \(x\)、\(y\) 方向上的差值满足限差要求位置为止。

⑦ 重复③~⑥步,测设出其他所有的曲线点。

⑧ 用钢尺检核相邻点间距是否合格。

3 注意事项

1)注意曲线的转向,以便选取正确的符号函数。

2)在某个主点上完成曲线中线桩的测设后,应在其他主点上进行检验。

文章来源:

崔立鲁主编.《工程测量实验指导》[M]. 2016

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