cass70在道路选线中地应用要点.doc

-_CASS7.0 软件在道路选线设计中的应用软件在道路选线设计中的应用摘要摘要道路选线是公路勘测设计中很重要的一环，传统的选线方法是在纸上定线的基上，选线人员到实地勘测，经过反复比较确定一个较为经济、合理的路线方案。它很大程度上取决于选线人员的实际经验和技术水平，而且费时费力，对工期相对较紧、要求不是太高的工程来说已不适用。因此，已不能满足现代公路建设的需要。为此，计算机辅助设计（Computer Aided Design,简称CAD）从原来的电子领域逐步扩展到机械和土木工程等领域，日益成为现代设计的重要手段之一，采用CAD技术进行道路选线设计，可以完成路线平、纵、横设计计算、土石方计算和调配，纵、横断面图绘制等任务。本文通过对研究区的概况分析, CASS 7.0 工程应用模块的分析，道路选线设计基本知识的学习，土石方计算方法对比分析。在分析CASS 软件在道路工程设计中的特点的基础上，以资阳市安岳县大埝乡土地整理项目为例，对CASS7.0软件在道路工程设计中的应用进行了探讨,结合案例在电子地形图上，对项目区道路进行平面、纵断面、横断面进行了局部设计，并进行了道路土石方计算。从CASS7.0的功能及特点来看，应用CASS7.0进行道路选线在技术上是可行的，对实际的公路选线工程及其他路线选线工程均具有实际参考价值。关键词：关键词：CASS7.0:；道路选线；土石方计算；道路工程；道路选线；土石方计算；道路工程-_AbstractRoad line selection is an important part of highway reconnaissance design, the traditional line selection method is on line on the paper, on the basis of line selection personnel to the site investigation, after repeated comparison to determine a more economic and reasonable route scheme. It depends largely on the concept of practical experience and technical level, and laborious, the period is relatively tight, not too high requirements for engineering are not applicable. So, already can't satisfy the need of modern highway construction. Therefore, Computer Aided Design (Computer Aided Design, CAD) from the original electronics field gradually extended to the mechanical and civil engineering and other fields, has increasingly become one of the important means of modern Design, CAD technology is adopted to improve the road line selection Design, can complete route flat, vertical, horizontal Design calculation, earthwork calculation, cross-sectional and longitudinal tasks such as drawing.In this paper, by analyzing the general situation of the research region, CASS 7.0 analysis of the engineering application module, road line selection design basic knowledge of learning, conditions calculation method for comparative analysis. In analyzing the characteristics of the CASS software in the road engineering design, on the basis of in ziyang AnYueXian big Nian township land consolidation project as an example, the CASS7.0 software application in road engineering design are discussed in this paper, combined with the case on the electronic topographic map, the project area road on the plane, profile and cross section of the local design, and the road conditions are carried out.From the perspective of the functions and features of CASS7.0, using CASS7.0 road line selection is technically feasible, route selection of practical engineering and other engineering route line selection has practical reference value.Key words: CASS7.0:; Road line selection; Earthwork calculation; Road engineering-_1.绪论绪论1.1 前言前言CASS成图软件是广州南方测绘仪器有限公司基于CAD平台开发的一套集地形、地籍、空间数据建库、工程应用、土石方算量等功能为一体数字化测绘数据采集系统，广泛应用于地形成图、地籍成图、工程测量应用三大领域。CASS全面面向GIS，彻底打通数字化成图系统与GIS接口，使用骨架线实时编辑、简码用户化、GIS无缝接口等先进技术。传统的道路选线方法是选线人员通过收集和分析线路区域内有关设计资料，在大比例尺地形图上选出几个可能的路线方案，然后在纸上定线的基础上，选线人员到实地勘测，经过反复比较确定一个较为经济、合理的路线方案。这在很大程度上取决于选线人员的实际经验和技术水平，而且费时费力，对工期相对较紧、要求不是太高的工程来说已不适用。随着计算机技术的发展和CASS软件开发的逐渐成熟，为道路工程设计而开发的很多功能和模块得以迅速应用到线性工程的设计上。针对项目的实际情况可以利用CASS7.0软件，从CASS7.0的功能及特点来看，应用CASS7.0进行道路选线在技术上是可行的。1.2 CASS7.0 在道路工程设计中的特点在道路工程设计中的特点南方公司的CASS 系列数字地籍测量系统是我国开发较早的数字地籍测量软件之一, 在全国许多城市和地区具有广泛的影响。该系统采用AutoCAD 为系统平台, 并不断地升级优化, 其中工程应用模块在道路工程设计中被广泛应用, 它提供了断面法、方格网法、高线法和DTM法等4 种土方量的计算方法, 能够根据实地情况的不同, 适应各种复杂工程的土方量计算和道路断面的绘制。它具有专业性强，与实际工程结合紧密、符合国人习惯、实用灵活、容易上手等特点，操作界面如图所示。-_2 道路工程设计实例应用道路工程设计实例应用2.1 项目区概况项目区概况资阳市安岳县大埝乡土地整理项目区,具有良好的光、热、水资源和社会经济条件, 交通方便, 种植适宜性较广, 具有较大的整理价值。项目区位于105°0204103°0548E,30°122730°1503N, 图幅号: H-48-67-( 51) 、H-48- 67- ( 52) 、H-48-67-( 59) 、H-48-67- ( 60) , 涉及大埝乡大埝村、朝阳洞村、长庆村、洋禾村4 个行政村。项目区东与红渠村、红门村、新房村相邻, 南与黄金村和自治乡的九沟村相接, 西与河坎村、金鸡村接壤, 北与乐至县双河乡连界。2.2 自然条件自然条件2.2.1 气候特征气候特征路线位于中温带半干旱大陆性季风气候，日照充足。年日照时数为 28503000 小时，光能总辐射量为 5700-6100 焦耳/平方米；全年平均气温一般为 07，绝大部分地区有效积温在 1800-3000之间；无霜期平均 90140 天，全年正常降水量300500 毫米，蒸发量为 16002200 毫米。降水 70%集中于 6-7 月份，雨热同季；年平均风速为 34.2 米/秒。地区以熔岩太低为主，海拔 10002000 米。2.2.2 地形地貌地形地貌道路位于赤峰市翁牛特旗灯笼河草原，路段地形总体细高东低，路段区地貌属构造剥蚀丘陵地貌。2.3 设计任务设计任务在给定的电子地形图上，确定路线起点和终点，并结合细部地形、地质条件，综合考虑各方面平、纵、横三方面的合理安排，使用南方 CASS7.0 测绘软件进行选线设计，并对该道路进行平、纵、横设计。2.4 设计标准及规范设计标准及规范2.4.1 设计标准设计标准道路设计标准采用城市道路支路级标准，设计使用年限 10 年，设计车速 20-_时，机动车道数为双向 2 车道，道路宽为 6 米，路拱横坡度为 2，由中间向两侧倾斜，横断面采用单面形式。2.4.2 设计规范设计规范(1)公路工程技术标准 （JTGB01-2003）(2)公路路线设计规范 （JTG D20-2006）(3)公路路基设计规范 （JTG D30-2004）2.5 数据准备数据准备本项目区利用利用全站仪野外采集数据, 对于数据不够的地方, 进行人工内插法加密高程,南方CASS 软件将全站仪高程点数据与地形图等高线结合生成坐标文( * .dat) , 在此基础上结合地形、地类等因素进行道路平面设计, 按照相应标准设计与绘制道路纵横断面，利用断面法计算土石方。一般在数据文件的缺失情况下，针对所缺失及需要的数据可以利用CASS7.0 软件提供的四种数据文件生成方式进行数据文件的生成，这四种数据文件生成方式包括根据指定点生成数据文件、根据高程点生成数据文件、根据控制点生成数据文件以及根据等高线生成数据文件。注意事项：指定点生成数据文件需要手动输入点的地物代码、测量坐标系及点号，不能一次性完成数据文件的生成 ，效率低；高程点生成数据文件实际应用的局限更大, 因为其需要闭合的等高线,而指定计量区域通常不能被闭合等高线覆盖；控制点生成数据文件能实现任意指定区域内的一次性填挖工程量的计算。但是其只能用于闭合区域, 不适合道路等线形地物, 而且在高程数据密集区域, 计算量较大, 对计算机硬件要求较高；等高线生成数据文件实际应用的局限更大, 因为其需要闭合的等高线,而指定计量区域通常不能被闭合等高线覆盖。-_3. 道路平面设计道路平面设计平面设计的主要内容确定出道路的走向、道路中线设计、平曲线及曲线要素设计。设计线控制点引测 1985 年北京坐标系控制点 SX9、SX10 作为道路的设计控制点。根据公路路线设计规范行车车速为 80/h，车道为人、机混合车道，路边设置路灯，路肩宽度为 1m，填挖边坡度为 1：1，道路中间不设中间分隔带。3.1 路线走向路线走向在选定道路范围内，收集高级控制点。以 1985 年国家高程基准，等高距为 1 米，确定道路起点范围内 SX10 为第一坐标点：X=3344146.849m，Y=597720.530m, Z=26.163m，确定道路终点范围内 SX9 为第二坐标点：X=3343900.07m，Y=597546.060m， Z=29.406m，设计线走向如图 3-1 所示。图图 3.1 路线走向路线走向3.2 平面曲线要素平面曲线要素道路曲线要素包括：交点编号、转角、曲线半径、切线长度、曲线长度、外矢距。按照道路走向依次对曲线编号，如第一段曲线，编号为 JD1。延长曲线两端直线相交-_于一点，即为交点位置。其中交点到曲线起点（或终点）的距离为切线长度 T，交点到曲线圆心的距离减去曲线半径就是外距 E，成果如图 3.2 所示。 图 3.2 曲线要素在道路生成里程文件时，生成的里程桩号并不能区分开直线段和曲线段，在道路设计过程中，往往需要将道路曲线的里程桩号加密，便于以后测量，提高测量的精确度。具体方法：点击“工程应用”下拉菜单中的“公路曲线设计”中的“单个交点处理” ，进行道路单个曲线的编辑。3.3 平面曲线设计平面曲线设计项目区道路全长 923.9m，宽 7m，道路为车辆和行人共用车道，共有 2 个圆曲线，其中最小直线长度为 26.984m、最大直线长度为 231.952m，圆曲线最小半径为R=450m、最大半径为 500m，根据规范设置缓和曲线。二级公路主要经济技术指标 见表 2-3设计车速80km/h一般最小半径400m 平曲线 极限最小半径250m-_利用CASS 软件的“工程应用”菜单下的“公路曲线设计”, 可以对公路曲线参数进行设计，生成采样点坐标文件、曲线图，平曲线要素表及里程坐标表。在 CASS 中土曲线设计方法有 2 种：单个交点处理，该方法适合于进行道路单个曲线的编辑。多个交点处理，该方法适合于多个交点曲线的编辑。3.3.1 单个交点处理单个交点处理用鼠标点取“工程应用公路曲线设计单个交点” 。 选择该项菜单后弹出公路曲线计算对话框，在对话框中可手工录入起始点的坐标，也可通过拾取在图面上直接选取坐标，录入交点或者是起点的已知里程。曲线类型有两种可供用户选择：选取先和缓和曲线。3.3.2 多个交点处理多个交点处理(1)曲线要素文件录入鼠标选取“工程应用公路曲线设计要素文件录入” ，命令行提示：偏角定位坐标一般值100m 缓和曲线长 最小值70m路拱2%2500m不设超高的最小半 径路拱2%3350m竖曲线最小坡长200m最大纵坡5%一般最小半径4500m 凸曲线 极限最小半径3000m一般最小半径3000m 凹曲线 极限最小半径2000m最大直线长度1600m同向曲线间的直线最小长度480m反向曲线间的直线最小长度160m-_定位选偏角定位则弹出要素输入框，如图3.4 所示。选坐标定位则弹出要素输入框，如图3.5 所示。图 3.5 坐标法曲线要素录入-_分析：偏角定位通过、和到第一交点的距离可以推算出 。再根据 和可以推算出，再根据 和和可以推出。依次类推，直到终点。坐标定位法由、可以反算出至，至的方位角，由这两个方位角可以计算出第一曲线的偏角，由偏角半径和交点坐标则可以计算其他曲线要素。依次类推，直至终点。(2)要素文件处理鼠标选取“工程应用公路曲线设计曲线要素处理”命令，弹出根据要素文件公路曲线计算对话框。在要素文件名栏中输入事先录入的要素文件路径，再输入采样间隔、绘图采样间隔。“输出采样点坐标文件”为可选。点“确定后” ，在屏幕指定平曲线要素表位置后绘出曲线及要素表。本案例曲线交点个数两个，采用多个交点处理对曲线要素进行设计和录入，曲线要素数据文件格式如下图。-_平曲线要素及曲线桩号数据成果，见表 3.1、表 3.2。平曲线要素表平曲线要素表 表表 3.1曲线桩号数据表曲线桩号数据表 表表 3.2 里里 程程XYK0+000.000 4771498.875 569089.816K0+020.000 4771496.604 569109.687K0+040.000 4771494.333 569129.557K0+060.000 4771492.063 569149.428K0+080.000 4771489.792 569169.299K0+100.000 4771487.521 569189.169K0+120.000 4771485.250 569209.040K0+140.000 4771482.979 569228.911K0+160.000 4771480.709 569248.781K0+180.000 4771478.438 569268.652K0+200.000 4771476.167 569288.523K0+220.000 4771473.896 569308.393K0+240.000 4771471.626 569328.264K0+260.000 4771469.355 569348.135K0+280.000 4771467.084 569368.005K0+300.000 4771464.813 569387.876K0+320.000 4771462.542 569407.747K0+340.000 4771460.272 569427.617K0+360.000 4771458.001 569447.488K0+380.000 4771455.730 569467.359K0+400.000 4771453.459 569487.229-_K0+420.000 4771451.188 569507.100K0+440.000 4771448.918 569526.971K0+460.000 4771446.647 569546.841K0+480.000 4771444.376 569566.712K0+500.000 4771442.105 569586.583K0+520.000 4771439.835 569606.453K0+540.000 4771437.564 569626.324K0+560.000 4771435.293 569646.195K0+580.000 4771433.022 569666.065K0+600.000 4771430.751 569685.936K0+620.000 4771428.481 569705.807K0+640.000 4771426.210 569725.677K0+660.000 4771423.939 569745.548K0+680.000 4771421.668 569765.419K0+700.000 4771419.397 569785.289K0+720.000 4771417.127 569805.160K0+740.000 4771414.856 569825.031K0+760.000 4771412.585 569844.901K0+780.000 4771410.314 569864.772K0+800.000 4771408.044 569884.643K0+820.000 4771405.773 569904.513K0+840.000 4771403.502 569924.384K0+860.000 4771401.231 569944.255K0+880.000 4771398.960 569964.125K0+900.000 4771396.690 569983.996K0+920.000 4771394.419 570003.867K0+940.000 4771392.148 570023.737K0+960.000 4771389.877 570043.608K0+980.000 4771387.606 570063.479K1+000.000 4771385.336 570083.350K1+020.000 4771383.065 570103.220K1+037.756 4771381.049 570120.861K1+040.000 4771380.794 570123.091K1+060.000 4771378.581 570142.968K1+080.000 4771376.649 570162.874K1+100.000 4771375.252 570182.824K1+107.756 4771374.908 570190.572K1+120.000 4771379.673 570202.628K1+140.000 4771381.486 570222.544K1+160.000 4771384.183 570242.360K1+180.000 4771387.758 570262.036K1+200.000 4771392.203 570281.534-_K1+220.000 4771397.510 570300.816K1+240.000 4771403.669 570319.842K1+260.000 4771410.667 570338.576K1+278.560 4771404.911 570323.361K1+280.000 4771418.490 570356.981K1+300.000 4771427.123 570375.020K1+320.000 4771436.549 570392.657K1+340.000 4771446.750 570409.858K1+360.000 4771457.704 570426.589K1+380.000 4771469.392 570442.817K1+400.000 4771481.788 570458.510K1+420.000 4771494.870 570473.636K1+440.000 4771508.611 570488.166K1+449.364 4771465.946 570445.049K1+460.000 4771473.073 570452.944K1+480.000 4771486.875 570467.416K1+500.000 4771501.035 570481.540K1+519.364 4771514.911 570495.046K1+520.000 4771515.368 570495.489K1+540.000 4771529.728 570509.410K1+560.000 4771544.088 570523.331K1+580.000 4771558.447 570537.253K1+600.000 4771572.807 570551.174K1+620.000 4771587.167 570565.095K1+640.000 4771601.526 570579.016K1+660.000 4771615.886 570592.937K1+680.000 4771630.246 570606.859K1+700.000 4771644.605 570620.780K1+720.000 4771658.965 570634.701K1+740.000 4771673.324 570648.622K1+760.000 4771687.684 570662.544K1+780.000 4771702.044 570676.465K1+800.000 4771716.403 570690.386K1+820.000 4771730.763 570704.307K1+840.000 4771745.123 570718.228K1+860.000 4771759.482 570732.150K1+880.000 4771773.842 570746.071K1+900.000 4771788.202 570759.992K1+920.000 4771802.561 570773.913K1+940.000 4771816.921 570787.835K1+960.000 4771831.281 570801.756K1+980.000 4771845.640 570815.677-_K2+000.000 4771860.000 570829.598K2+020.000 4771874.360 570843.519K2+040.000 4771888.719 570857.441K2+060.000 4771903.079 570871.362K2+080.000 4771917.438 570885.283K2+100.000 4771931.798 570899.204K2+120.000 4771946.158 570913.126K2+140.000 4771960.517 570927.047K2+160.000 4771974.877 570940.968K2+180.000 4771989.237 570954.889K2+200.000 4772003.596 570968.811K2+220.000 4772017.956 570982.732K2+240.000 4772032.316 570996.653K2+260.000 4772046.675 571010.574K2+280.000 4772061.035 571024.495K2+300.000 4772075.395 571038.417K2+320.000 4772089.754 571052.338K2+340.000 4772104.114 571066.259K2+342.800 4772106.124 571068.208K2+360.000 4772118.454 571080.201K2+380.000 4772132.633 571094.305K2+400.000 4772146.457 571108.757K2+402.800 4772148.352 571110.818K2+420.000 4772156.835 571126.078K2+440.000 4772168.559 571142.279K2+460.000 4772179.627 571158.936K2+480.000 4772190.019 571176.023K2+500.000 4772199.720 571193.511K2+520.000 4772208.713 571211.373K2+540.000 4772216.986 571229.581K2+560.000 4772224.523 571248.105K2+580.000 4772231.314 571266.915K2+600.000 4772237.347 571285.982K2+620.000 4772242.612 571305.275K2+640.000 4772247.102 571324.763K2+660.000 4772250.809 571344.416K2+680.000 4772253.728 571364.200K2+700.000 4772255.852 571384.086K2+700.857 4772252.488 571355.114K2+720.000 4772257.180 571404.040K2+740.000 4772257.709 571424.032K2+760.000 4772257.438 571444.029-_K2+780.000 4772256.367 571463.999K2+800.000 4772254.499 571483.910K2+820.000 4772251.836 571503.730K2+840.000 4772248.382 571523.429K2+860.000 4772244.144 571542.973K2+880.000 4772239.127 571562.332K2+900.000 4772233.341 571581.475K2+920.000 4772226.793 571600.372K2+940.000 4772219.495 571618.991K2+960.000 4772211.458 571637.304K2+980.000 4772202.695 571655.281K2+998.914 4772222.444 571618.974K3+000.000 4772221.970 571619.950K3+020.000 4772212.896 571637.773K3+040.000 4772203.363 571655.354K3+058.914 4772194.141 571671.867K3+060.000 4772193.610 571672.815K3+080.000 4772183.823 571690.256K3+100.000 4772174.036 571707.698K3+120.000 4772164.249 571725.140K3+140.000 4772154.463 571742.582K3+160.000 4772144.676 571760.024K3+180.000 4772134.889 571777.466K3+200.000 4772125.102 571794.908K3+220.000 4772115.316 571812.350K3+240.000 4772105.529 571829.792K3+260.000 4772095.742 571847.234K3+280.000 4772085.955 571864.675K3+300.000 4772076.169 571882.117-_-_4.道路纵断面设计道路纵断面设计设计线高出地面线须填土，低于地面线须挖土，设计线与地面线重合处即无填挖。通过道路纵断面图，可以看到沿线在纵方向上大致的填挖土方与平衡情况。4.1 纵断面地面线纵断面地面线纵断面地面线是由沿路线走向的一系列高程点连接而成的复合线。点击“工程应用”下拉菜单中的“断面法土方计算”子菜单中的“道路断面”点击后弹出对话框，道路的所有参数都是在这个对话框中进行设置，可以在弹出的对话框中对道路的各种参数进行设置。4.2 纵断面设计线纵断面设计线纵断面设计俗称拉坡，是由直线和竖曲线组成的。直线有上坡和下坡，是用高差和水平长度表示的。在直线的坡度转折处要设置竖曲线，按坡度转折形式的不同，竖曲线有凸有凹，其大小用半径水平长度表示。结合土石方平衡、道路纵坡等各种因素，进行道路纵断面设计线设计。道路设计标准采用城市道路支路级标准，在规定范围内，此纵断面最大纵坡为 2.44%，最小1纵坡为 0.82%，最大坡长为 540m，最小坡长为 380m，竖曲线半径为 R1200m，竖曲线交点的桩号为 0+380，坐标为 X=3343801.298，Y597889.463。圆曲线和竖曲线部位尽量不重合设置。由道路纵断面设计线和地面线进行比较，编辑纵断面图参数，如平曲线、道路里程、道路设计高、填（挖）土高度等。 4.3 纵断面图设计纵断面图设计纵断面图设计是道路设计重要技术文件之一，也是纵断面设计的最后成果。纵断面采用直角坐标，以横坐标表示里程和桩号，纵坐标表示高程。通常横坐标比例尺采用 1:2000（城市道路采用 1:5001:1000） ，纵坐标采用 1:200（城市道路为1:501:100） 。-_5.道路横断面设计道路横断面设计道路的横断面是指中线上各点的法向切线，由横断面设计线和地面线构成。道路横断面设计，应根据道路交通性质、交通量（包括人流量） 、行车速度，结合地形、气候、土壤等条件进行道路行车道、中央分隔带、人行道、路肩等的布置，以确定其横向几何尺寸，并进行必要的结构设计，以保证强度和稳定性。5.1 横断面图设计横断面图设计项目区路基标准横断面为整体式路基横断面，最大纵坡控制在 45之间。1该横断单幅双车道路宽为 6m，行车道宽 4.5m,路拱横坡度为 2.0%，在进行带状区域宽度选择时面设计为 20m,设置锯齿型街沟，路缘石高度为 0.2m。平曲线半径按二级公路标准设计超高和加宽，部分困难地段按三级公路标准设置，符合公路路线设计规范（JTD020-2