圆曲线主点放样基于c#语言的编程实现
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摘 要：主要针对解决线路工程测量中经常碰到的圆曲线主点放样采用传统的手工计算标定要素，再用传统光学仪器进行放样时计算量较大，放样工作繁杂而不灵活这一实际问题进行解决，结合现代工程施工放样主要是采用全站仪进行，为了能够减轻计算的工作量，而c#语言也是比较易学易用的计算机语言，所以将两者的结合应用进行阐述。
关键词：圆曲线；主点放样；c#语言
中图分类号：TP文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）08-0359-03
无论是采用传统光学仪器放样圆曲线主点，还是采用全站仪放样圆曲线主点，圆曲线要素、圆曲线主点里程均是必须计算出来的，它们的数学模型分别为：
圆曲线要素切线长：T=Rtgα2
曲线长：L=π180•α•R
外矢距：E=R（secα2-1）
切曲差：q=2T-L
圆曲线主点里程计算：
ZY里程=JD里程-T
YZ里程=ZY里程+L
QZ里程=YZ里程-L2（假设JD里程已知）
JD里程=QZ里程+q2（检核）
各点平面坐标的计算：x=Li-li36R2+li5120R4(QZ点：Li=L2;YZ点：Li=L)y=li22R-Li424R3+L6i720R5
假定我们在进行圆曲线放样时，建立如下坐标系统（图1）。
图1
I――测站点
JD――交点
ZY――直线段公路与曲线段公路的转折点
QZ――圆曲线中点
YZ――曲线段公路与直线段公路的转折点
α――曲线转角（实测或已知）
R――圆曲线设计半径（已知）
下面是圆曲线主点放样要素计算基于c#语言编程实现的主要源代码，考虑到文章的篇幅，对于窗口通用的最大化、最小化、关闭的代码就没有再一一列出。
namespace 测量计算器 //程序命名空间
{
public partial class Form1 : Form
{
private void button1_Click(object sender, EventArgse)
{
//主要的计算过程就在这里了
//按照计算要求，输入各已知量，已知量包括：
//转向角，转向方向，曲线半径，曲线主点里程和测站点坐标。
//首先输入主点里程
int DisMiles;
double DisMeters;
double Distance;
DisMiles = Convert.ToInt32(txtmiles.Text);
DisMeters = Convert.ToDouble(txtmeters.Text);
Distance = 1000 * DisMiles + DisMeters;//得到已知里程
//输入角度，包括度、分、秒；
int drg = 0, mnt = 0, snd = 0;
drg = int.Parse(txtdeg.Text);
mnt = int.Parse(txtmin.Text);
snd = int.Parse(txtsec.Text);
double vbanjing = double.Parse(txtrd.Text); //输入曲线半径
//角度换成弧度：
double grdvalue = ((drg + mnt / 60.0 + snd / 3600.0) / 180.0) * Math.PI;
double valueIX, valueIY;//IY，IX分别是I点的坐标，这个坐标一般已经给出
double valueT,valueL,valueE,valueq; //表示各曲线要素
double valueZY,valueYZ,valueQZ,valueJD; //表示各主点里程
double valueXQZ, valueYQZ, valueXYZ, valueYYZ, valueXJD, valueYJD;//QZ,YZ,JD 3点的坐标
valueIX = Convert.ToDouble(txtx.Text);
valueIY = Convert.ToDouble(txty.Text);
valueT = vbanjing * Math.Tan(grdvalue/2);//算出T
txtT.Text = Math.Round(valueT,3).ToString();
valueL = grdvalue * vbanjing;//算出L；
txtL.Text =Math.Round( valueL,3).ToString();
valueE=vbanjing*((1/Math.Cos(grdvalue/2))-1);//算出E
txte.Text =Math.Round( valueE,3).ToString();
valueq = 2 * valueT - valueL;//算出q;
txtq.Text =Math.Round( valueq,3).ToString();
//接下来计算各主点里程里程
valueZY = Distance + valueL-valueL/2 + valueq/2-valueT;
valueYZ = valueZY + valueL;
valueQZ = valueYZ - valueL/2;
valueJD = valueQZ +valueq/2;
// 定义中间量方便计算转换
int vzy, vyz, vqz, vjd;
vzy = (int)valueZY / 1000;
vyz = (int)valueYZ / 1000;
vqz = (int)valueQZ / 1000;
vjd = (int)valueJD / 1000;
txtzy1.Text = vzy.ToString();
txtzy2.Text = Convert.ToString(Math.Round((valueZY - 1000 * vzy),3));
txtyz1.Text = vyz.ToString();
txtyz2.Text = Convert.ToString(Math.Round((valueYZ - 1000 * vyz),3));
txtqz1.Text = vqz.ToString();
txtqz2.Text = Convert.ToString(Math.Round((valueQZ - 1000 * vqz),3));
txtjd1.Text = vjd.ToString();
txtjd2.Text = Convert.ToString(Math.Round((valueJD - 1000 * vjd),3));
//首先确定JD点的坐标
valueXJD = valueT;
valueYJD = 0;
//接下来计算4个坐标值：
//注意，在计算４个坐标时，Ｙ坐标的正负由转向角方向决定，假如向左，Ｙ为负，否则，为正
//所以先定义一个这样的标量:
int leftORright;
leftORright =left.Checked? -1 : 1; //判断是否为向左
double LQZ = valueL / 2; //这是计算的之间量！
valueXQZ=LQZ-(LQZ*LQZ*LQZ)/(6*vbanjing*vbanjing)+Math.Pow(LQZ,5)/(120*Math.Pow(vbanjing,4));
txtxqz.Text = Math.Round(valueXQZ,3).ToString(); //计算坐标值
valueYQZ=leftORright*((LQZ*LQZ)/(2*vbanjing)-Math.Pow(LQZ,4)/(24*Math.Pow(vbanjing,3))+Math.Pow(LQZ,6)/(720*(Math.Pow(vbanjing,5))));
txtyqz.Text=Math.Round(valueYQZ,3).ToString();
valueXYZ=valueL-(valueL*valueL*valueL)/(6*vbanjing*vbanjing)+Math.Pow(valueL,5)/(120*Math.Pow(vbanjing,4));
txtxyz.Text = Math.Round(valueXYZ,3).ToString();
valueYYZ=leftORright*((valueL*valueL)/(2*vbanjing)-Math.Pow(valueL,4)/(24*Math.Pow(vbanjing,3))+Math.Pow(valueL,6)/(720*(Math.Pow(vbanjing,5))));
txtyyz.Text=Math.Round(valueYYZ,3).ToString();
//最后进行各点放样数据的计算，主要包括了方位角计算
//，水平角计算以及三个距离的计算。
//在计算过程中，需要判断曲线书左向还是右向，因为方向的不同会导致计算结果的不一样。
//首先定义水平角AIZY:
double AIZY;
if (left.Checked)
AIZY = (270 / 180.0) * Math.PI;
else
AIZY =( 90 / 180.0) * Math.PI;
//下面。根据转向角的方向确定方位角：
//三个方位角：αIJD, αIQZ, αIYZ，分别是I点到JD、QZ、YZ的方位角
double αIJD, αIQZ, αIYZ;
//在确定方位角后，就可进行放样要素的计算了，这主要包括2个内容：距离D，以及夹角β：
//首先求得夹角B：βIJD，βIQZ，βIYZ：
double βIJD, βIQZ, βIYZ;
//假如为左：
if (left.Checked)
{
αIJD = 2 * Math.PI - Math.Atan(Math.Abs((valueYJD - valueIY) / (valueXJD - valueIX)));
αIQZ = 2 * Math.PI - Math.Atan(Math.Abs((valueYQZ - valueIY) / (valueXQZ - valueIX)));
αIYZ = 2 * Math.PI - Math.Atan(Math.Abs((valueYYZ - valueIY) / (valueXYZ - valueIX)));
βIJD = αIJD - αIZY;
βIQZ = αIQZ - αIZY;
βIYZ = αIYZ - αIZY;
}
//假如为右
else
{
αIJD = Math.Atan(Math.Abs((valueYJD - valueIY) / (valueXJD - valueIX)));
αIQZ = Math.Atan(Math.Abs((valueYQZ - valueIY) / (valueXQZ - valueIX)));
αIYZ = Math.Atan(Math.Abs((valueYYZ - valueIY) / (valueXYZ - valueIX)));
βIJD = -(αIJD - αIZY);
βIQZ = -(αIQZ - αIZY);
βIYZ = -(αIYZ - αIZY);
}
//转换成角度(包含度，分，秒)
//定义度，分，秒以及弧度的中间量
//利用Converting（）函数实现角度转变
TXTαIJD.Text = Converting(αIJD / Math.PI * 180.0);
TXTαIQZ.Text = Converting(αIQZ / Math.PI * 180.0);
TXTαIYZ.Text = Converting(αIYZ / Math.PI * 180.0);
//转换成角度(包含度，分，秒)
βIJD = βIJD / Math.PI * 180.0;
βIQZ = βIQZ / Math.PI * 180.0;
βIYZ = βIYZ / Math.PI * 180.0;
TXTβIJD.Text = Converting(βIJD);// βIJD.ToString();
TXTβIQZ.Text = Converting(βIQZ); //βBIQZ.ToString();
TXTβIYZ.Text = Converting(βIYZ);// βIYZ.ToString();
//最后，计算出点间距离:
double DIJD, DIQZ, DIYZ;
DIJD=Math.Sqrt((valueYJD-valueIY)*(valueYJD-valueIY)+(valueXJD-valueIX)*(valueXJD-valueIX));
DIQZ=Math.Sqrt((valueYQZ-valueIY)*(valueYQZ-valueIY)+(valueXQZ-valueIX)*(valueXQZ-valueIX));
DIYZ=Math.Sqrt((valueYYZ-valueIY)*(valueYYZ-valueIY)+(valueXYZ-valueIX)*(valueXYZ-valueIX));
TXTDIJD.Text = Math.Round(DIJD,3).ToString();
TXTDIQZ.Text = Math.Round(DIQZ,3).ToString();
TXTDIYZ.Text = Math.Round(DIYZ,3).ToString();
}
private string Converting(double jiao)//转换函数
{
intdu, fen, miao;
string jiaodu;
du =(int) Math.Floor(jiao);
fen =(int) Math.Floor((jiao - du) * 60);
miao =(int)( Math.Round ((((jiao - du) * 60 - Math.Floor((jiao - du) * 60)) * 60),1));
jiaodu = Convert.ToString(du) + ”?“ + Convert.ToString(fen) + ”\'“ + Convert.ToString(miao) + ”\””;
return jiaodu;
}
}
}
据此源代码，进行窗口设计的最终效果图（如图2），可供读者进行参考设计。
图2 圆曲线主点要素及放样要素计算器（基于c#语言）
此源代码可用于施工放样过程中无法在交点或直圆点安置仪器进行放样的最复杂的情况，无论是曲线左转还是右转，均可通过此程序快速计算出各要素，无论是采用全站仪坐标放样功能进行主点放样还是采用传统光学仪器进行拨角法放样各主点，均可提高作业精度和速度。同时由于c#语言易学易用，任何一位有编程基础的测绘人员均可参照此思路及框架采用c#语言进行其他测量功能的实现。