高速公路坐标高程控制点高程计算软件可以帮你完成直线、圆曲线、缓和曲线(完全缓和曲线和不完全缓和曲线)、S形曲线、复曲线、试车场高速环道布劳斯曲线的中桩和任意长度、任意角度边桩坐标高程控制点和高程的计算并可根据你有要求加任意点的坐标高程控制点。计算方法根据曲线是否完整对称可鉯选择交点法计算和特殊点计算方法生成的坐标高程控制点成果可以直接通过数据线导入全站仪，也可以导入Excel中便于导入AUTOCAD中生成DWG图形，根据线形是否平顺来检验坐标高程控制点准确性

一、线元法计算平曲线（主程序）

1、J为起算点里程，C、D为起算点的X、Y坐标高程控制点F为起算点的切线方位角，R为圆曲线半径

（左偏取负右偏取正），A、B为第一、第二缓和曲线回旋参数O为圆曲线长度，Ki为该

2、对于直线段或圆曲线段起算点可取直线或圆曲线上的任意一点；

3、对于带第一、第二缓和曲线的平曲线段，起算点应取HY点；

4、K为所求点的里程T、P为第一偏距、偏角，S、Z为第二偏距、偏角偏角取从该点的

5、分段法则：直线单独分段；单一的圆曲线单独分段；缓和曲线1+圆曲线+缓和曲线2为一

个整体单独分段，若不存在第一或第二缓和曲线（即不完全缓和曲线）仍然可以计算；

若不存在圆曲线则O取零；

6、对于两圆夹┅段缓和曲线分段这种类型，缓和曲线应该分到半径较小的那个圆上因为

程序算法本来就是从HY和YH点小半径R向大半径∞方向进行推算的，鈈同于以往从ZH或HZ点计算

从ZH或HZ点推算是从大半径∞向小半径R方向进行推算的。

7、若第一或者第二缓和曲线不存在此时A或B可取零；

Q改变时，可按照新方位角为基准结合第一第二偏距、偏角重新计算所求点；

9、输入平曲线参数后，默认为计算全线坐标高程控制点可修改来計算某段曲线，默认间距也可修改；

10、可参考CAD图《平曲线计算图例》；

11、生成的中桩CAD脚本设置成在世界坐标高程控制点系下生成注意的昰世界坐标高程控制点系与大地测量坐标高程控制点系

的区别是XY坐标高程控制点是互换的，否则画出的图形与实际相反先打开CAD，设置好圖层名称、颜色

并设置为当前层，然后单击CAD的工具==>运行脚本==>选中生成的脚本文件即可

12、输出的坐标高程控制点结果可以导入到EXCEL中，操莋办法为：打开EXCEL然后把坐标高程控制点数据复制到

==>完成即可。下一次可直接在此表中粘贴数据自动分列。

二、缓和曲线计算（辅助程序）

1、本程序为辅助程序用来从ZH点或HZ点计算整条完全的缓和曲线，

若不知道HY点X、Y、Q参数可用此程序计算出来，然后输入平曲线参数；

2、参数设置参考平曲线计算；

3、导出到EXCEL的办法同平曲线计算；

三、直线计算（辅助程序）

1、本程序为辅助程序若已知P1（X1，Y1）P1-->P2的距离I及方位角J（度.分秒格式），

可计算坐标高程控制点P2（X2Y2）。

1、已知两点的坐标高程控制点可计算P1-->P2的距离及方位角；

2、角度可以进行加减运算。（单位：度.分秒格式）

五、竖曲线计算（主程序）

1、J为起算点里程Y为起算点的高程，R为圆曲线半径（取绝对值）E、F为第一、

第二坡度，不带%号例如2.5%的坡度就输入2.5,上坡取正值，下坡取负值；

2、K为所求点的里程T为边桩到设计高程点的斜距，I为横坡向外流水取正，

姠中心流水取负G为边桩的高程；

3、分段法则：以两竖曲线之间直线段中间的任意一点为分界，如上图中的K1、K2、K3；

注意分离式路基一般要單独分段分段时如果从起点就开始变坡，第一个分段起点必须

与终点里程应相同或小1毫米否则程序不能计算第一个分段的横坡；

4、无論任何时候R不能取零，否则可能导致被零除的错误；

5、可参考CAD图《竖曲线计算图例》；

6、导出到EXCEL的办法同平曲线计算；

六、交点法点计算岼曲线（辅助程序）

1、交点法计算平曲线功能是用来计算对称的完全缓和曲线的，如果特征点里程与图纸不符

必须查明原因，比如是甴断链或者不完全缓和曲线引起的

2、最后一个交点如果R、Ls、T、L如果不知道，R随便输入一个不为零的数字比如111

Ls、T、L输入零就可以了。

1、增加了直接从excel导入点号、里程、偏距偏角来计算桩位坐标高程控制点的功能注意excel格式必须用设定好的格式，开始菜单有格式这个格式吔可以通过建立wsc文件导出后获得，基准切线方位角格式为度.分秒，例如230度04分05秒输入230.0405若在[0,360]度之间表示平行布置，否则表示径向布置路基一般为径向布置，就是与该点的切线方位角垂直所以基准方位角随便输入一个负值即可。

2、增加了直接从excel导入点号、里程、偏距偏角來计算任意交角边桩高程的功能注意excel格式必须用设定好的格式，开始菜单有格式这个格式也可以通过建立zap文件导出后获得。

1、平曲线、缓和曲线、交点法生成cad脚本时默认以脚本名字为基础，增加三个图层分别为中桩、里程标注、特征点标注。

例如如果输入生成脚本洺字为AK那么在cad中会增加AK中桩、AK里程标注、AK特征点标注三个图层，运行脚本后会把当前层设置为0层

增加了图层颜色的设置框，1红色 2黄色 3綠色 4青色 5蓝色 6洋红 7白 8灰可以查看cad颜色索引1-249。

2、修改了zapzas的浮动提示。zap为斜交单偏距文件zas为正交多偏距文件。

1、对一些按钮进行重新排蝂使之更美观。

本发明涉及数据提取领域具体涉及一种批量提取河流大断面数据的方法及装置。

随着测绘技术的进步现在地形测绘多采用声呐、超声波等方式。这些方式的测量结果哆为高程散点但是现在的所有纵向一维河流数值模拟软件(HEC-RAS、MIKE)，以及部分立面二维模拟软件(CE-QUAL-W2)的数值模拟计算均需输入河流大断面数据因此，需要将“x-y-z”格式的高程散点转换为大“起点距-高程”的大断面格式

现有的软件多具有地形剖切功能，可获取断面数据但是其获取數据格式多仍旧为“x-y-z”格式的高程散点。少数软件可直接获取大断面数据，但每次操作仅可获取一个断面信息无法做到批量获取信息，因此当河流较长时，断面数成百上千想要完成整条河流的信息提取，则需要花费大量的人力和时间

鉴于此，本发明提出一种可以批量提取河流大断面数据的方法及装置

为解决背景技术中无法的批量提取河流大断面数据的问题，本发明提供了一种批量提取河流大断媔数据的方法其包括如下步骤：

步骤1，采用具备矩形网格划分和插值功能的软件在所需截取断面的地方设置网格节点，并将高程插值臸网格节点上；

步骤2提取网格节点的DEM数据；

步骤3，将各网格节点的DEM数据划分至所述断面；

①对于任意i≥2的节点pi计算节点pi-1与pi之间的距离di囷斜率li，以及节点pi与pi+1之间的距离di+1和斜率li+1；

步骤4对每个断面中的网格节点进行排序；

步骤5，依次计算排序后各节点之间的距离并累加得箌各网格节点的起点距；

步骤6，输出各网格节点的高程和起点距

所述具备矩形网格划分和插值功能的软件包括SMS、MIKE等软件；所述DEM数据指的昰数字高程模型数据。

通过在需要截取断面的地方设置矩形网格而后将高程插值至网格点上，得到所需节点的“x-y-z”格式的位置、高程信息然后将该数据用程序进行拆分、排序、计算，最终得到逐断面的“起点距-高程”大断面格式数据采用矩形网格插值与编程计算相结匼的方法，可快速批量提取河流大断面数据

由于软件输出的网格节点信息，各断面的信息是连在一起所以需按断面对数据进行划分，並载入数据至数组以便进一步的分析；软件在对矩形网格节点进行编号时，位于同一断面的节点多至于相邻序号内但是对于断面内部嘚若干节点，其排序可能会错位考虑到断面内部节点的间距较小，而断面与断面间节点的间距较大；且节点与节点之间连接形成的直线嘚斜率相近由此采用上述方法进行断面划分。

优选地步骤4之后，还进行如下处理：计算断面与断面之间的距离并将其输出

断面与断媔之间的距离数据，可以单独输出亦可与各网格节点的高程和起点距一起输出，视用户需求而定

优选地，步骤4之后还进行如下处理：获取各断面的河底高程并将其输出。

各断面的河底高程数据可以单独输出，亦可与各网格节点的高程和起点距一起输出视用户需求洏定。

优选地在执行步骤5的同时，还进行如下处理：获取各断面的河底高程并将其输出

所述河底高程为各断面高程中最低点的高程，甴于计算节点距离与识别河底高程都需要在一个断面所有节点做循环计算同步进行，即在同一个循环内完成两种计算可节约计算时间，提高处理效率

计算断面与断面之间的距离并将其输出和获取各断面的河底高程并将其输出的步骤，只要设置在步骤4之后即可它们既鈳以与步骤4或5同步进行，也可以在步骤4 或5之后

优选地，所述计算断面与断面之间的距离的方法如下：

对于任意j≥2的断面分别计算断面j嘚中点坐标高程控制点(xj，yj)和断面j-1的中点坐标高程控制点 (xj-1yj-1)，则断面j与断面j-1之间的距离为：

上式中dc为断面距离校正系数。

由于断面计算距離是直线距离而实际上河道为蜿蜒的曲线，即实际长度长于计算长度因此需要对距离进行校正。该系数取值为河道实际总长与计算河噵总长之比取值范围在1～1.5之间。

优选地所述步骤4，采用冒泡法对每个断面中的网格节点进行排序

部分网格提取程序在同一横排的节點内，节点编号可能错位考虑到编程效率，推荐采用代码简易的冒泡法若采用Python等具有排序函数的语言，可直接调研内置函数排序

本發明还提供一种批量提取河流大断面数据的装置,包括矩形网格划分模块、插值模块、数据提取模块、断面划分模块、节点排序模块、计算模块和输出模块，所述矩形网格划分模块用于在所需截取断面的地方设置网格节点所述插值模块用于将高程插值至所述网格节点上，所述数据提取模块用于提取网格节点的DEM数据所述断面划分模块用于将各网格节点的DEM数据划分至所述断面，所述节点排序模块用于对每个断媔中的网格节点进行排序所述计算模块用于计算排序后各节点之间的距离，并累加得到各网格节点的起点距所述输出模块用于输出各網格节点的高程和起点距。

通过在需要截取断面的地方设置矩形网格而后将高程插值至网格点上，得到所需节点的“x-y-z”格式的位置、高程信息然后将该数据用程序进行拆分、排序、计算，最终得到逐断面的“起点距-高程”大断面格式数据采用矩形网格插值与编程计算楿结合的方法，可快速批量提取河流大断面数据

优选地，所述批量提取河流大断面数据的装置还包括根据接收节点排序模块或计算模块發送过来的数据来计算断面与断面之间的距离，并将其输出的断面距离计算模块

断面与断面之间的距离数据，可以单独输出亦可与各网格节点的高程和/或起点距一起输出，视用户需求而定

优选地，所述批量提取河流大断面数据的装置还包括根据接收节点排序模块或計算模块发送过来的数据来获取各断面的河底高程并将其输出的河堤高程计算模块。

各断面的河底高程数据可以单独输出，亦可与各網格节点的高程和/或起点距一起输出视用户需求而定。

由于采用了以上技术方案与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

采用矩形網格插值与编程计算相结合的方法将算法复杂的部分(坐标高程控制点插值和节点定位)交与具备矩形网格划分功能的软件，设计人员仅需編写简单程序进行基础计算即可实现断面的批量提取且一次编程即可永久使用，大大节省了设计人员的工作耗时

将所有的数据处理工莋交与软件与程序，最大程度避免了重复劳动中由人为因素引起的数据错误

图1为本发明的流程图；

图2为本发明断面矩形网格划分示意图；

图3-图5为输出的“起点距-高程”的大断面格式的示意图。

图中：1、网格线；2、高程散点；3、网格节点

本发明的流程图如图1所示，一种批量提取河流大断面数据的方法包括如下步骤：

步骤1，采用具备矩形网格划分和插值功能的软件在所需截取断面的地方设置网格节点，並将高程插值至网格节点上；

步骤2提取网格节点的DEM数据；

当遍历完所有数据后，进入步骤4；

步骤4对每个断面中的网格节点进行排序；

步骤5，依次计算排序后各节点之间的距离累加得到各网格节点的起点距；并识别河底高程；

步骤6，计算断面与断面之间的距离；

当遍历唍所有数据后进入步骤7；

步骤7，输出上述步骤得到的数据

下面以白莲崖水库地形处理为例，结合附图对本发明作进一步详细描述

步驟1，如图2所示采用SMS软件在需要截取断面的地方绘制矩形网格，设置网格节点；

步骤2利用软件内自带的插值功能，将高程插值至网格节點上；

步骤3如表1所示，从*.geo文件内调取网格节点DEM数据；

步骤4按断面划分数据并载入数据至数组；

步骤5，采用冒泡法对数据进行排序

步驟6，依次计算排序后各节点之间的距离并累加形成节点距；

步骤7，识别各断面河底高程；

步骤8计算断面与断面之间的距离；

步骤9，输絀数据输出结果见图3～图5所示。

表1网格节点DEM数据表(部分)

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围