用Excel程序快速计算公路工程逐桩坐标

TRANSPOWORLD2011No.17(Sep)84HIGHWAY现代公路引言在公路工程设计及施工过程中，逐桩坐标的计算是一项必不可少的工作，尤其近些年随着全站仪的普及使用，坐标放样法因速度快、精度高而被广泛应用，逐桩坐标计算的工程量也因此而大大增加。例如：某高速公路某一合同段有20公里的路基，按照常规的设计及施工方法，不考虑曲线加桩，按每20m一个断面，每个断面左右幅2个点，则需要计算1000个点2000个坐标。如此大的计算量如果采用传统的计算器计算，不仅费时，还难免出错。笔者从事多年施工工作，针对这一情况，利用MicrosoftOffice中的Excel电子表格的编程计算功能，设计了一套包括直线、缓和曲线和圆曲线的坐标计算程序，该计算程序具有快速、精确、程序简单、使用方便等优点，较其他编程软件编制的计算程序更灵活、更适用。程序设计程序设计初步打开MicrosoftOfficeExcel2003，新建工作表book1，并将其命名为“公路工程逐桩坐标计算表”。将设计的公路直曲线、主点桩号等参数输入该工作表内。计算图示及参数的规定：如图1，交点坐标JD（Xj，Yj），转角值α，曲线半径R，缓和曲线长度Ls，切线长度T，计算方位角A。任意里程桩号为“K×××+×××”（简写为K），曲线上ZH/HZ（HY/YH）点里程为：“K×××+×××”（简写为ZH/HZ(HY/YH)），方位角A的单位为°。一般里程桩号书写格式为“K公里+米”，公里数一般为1～3位数，米数统一采用7位数（精确到小数点后3位）。同时，Excel中三角函数的参数单位为弧度。坐标计算直线段逐桩坐标首先介绍函数Value（MIDB（“ZH”，2，n）&MIDB(“ZH”，n+3，7)），n表示公里数的位数，当里程公里数为1位数，则n=1，当公里数为2位数，n=2，当里程公里数为3位数时，n=3……。如ZH=K136+700，运行该函数，n=3，结果=136700，其目的为将K136+700文本数据（字符串）去掉“K”和“+”，并转换成数字格式。则里程≤ZH的前直线上任意桩号坐标计算：在Excel某一单元格中，坐标计算编辑公式为：X=Xj+（T+Value（MIDB（“ZH”，2，n）&MIDB(“ZH”，n+3，7)）－Value（MIDB（“K”，2，n）&MIDB(“K”，n+3，7)））*cos((A1+180)*PI()/180)Y=Yj+（T+Value（MIDB（“ZH”，2，n）&MIDB(“ZH”，n+3，7)）－Value（MIDB（“K”，2，n）&MIDB(“K”，n+3，7)））*sin((A1+180)*PI()/180)里程K≥HZ的后直线上任意桩号坐标计算为：X=Xj+（T+Value（MIDB（“K”，2，n）&MIDB(“K”，n+3，7)）－Value（MIDB（“HZ”，2，n）&MIDB(“HZ”，n+3，7)））*cos(A2*PI()/180)；Y=Yj+（T+Value（MIDB（“K”，2，n）&MIDB(“K”，n+3，7)）－Value（MIDB（“HZ”，2，n）&MIDB(“HZ”，n+3，7)））*sin(A2*PI()/180)第一缓和曲线（ZH～HY）内任意点坐标X=Xj+T*cos(（A1+180)*PI()/180)+((VALUE(MIDB(k，2，n)&MIDB(k，n+3，7))-VALUE(MIDB(ZH，2，n)&MIDB(ZH，n+3，7)))-(VALUE(MIDB(k，2，n)&MIDB(k，n+3，7))-VALUE(MIDB(ZH，2，n)&MIDB(ZH，n+3，7)))^5/(40*R^2*Ls^2)+(VALUE(MIDB(k，2，n)&MIDB(k，n+3，7))-VALUE(MIDB(ZH，2，n)&MIDB(ZH，n+3，7)))^9/(3456*R^4*Ls^4))/COS((VALUE(MIDB(k，2，n)&MIDB(k，n+3，7))-VALUE(MIDB(ZH，2，n)&MIDB(ZH，n+3，7)))^2/(6*R*Ls))*COS((A1±30*(VALUE(MIDB(k，2，n)&MIDB(k，n+3，用Excel程序快速计算公路工程逐桩坐标文/左卿图1逐桩坐标计算示意图图1逐桩坐标计算示意图2011年第17期《交通世界》85(9月上)《交通世界》7))-VALUE(MIDB(ZH，2，n)&MIDB(ZH，n+3，7)))^2/(PI()*R*Ls))*PI()/180)Y=Yj+T*sin(（A1+180)*PI()/180)+((VALUE(MIDB(k，2，n)&MIDB(k，n+3，7))-VALUE(MIDB(ZH，2，n)&MIDB(ZH，n+3，7)))-(VALUE(MIDB(k，2，n)&MIDB(k，n+3，7))-VALUE(MIDB(ZH，2，n)&MIDB(ZH，n+3，7)))^5/(40*R^2*Ls^2)+(VALUE(MIDB(k，2，n)&MIDB(k，n+3，7))-VALUE(MIDB(ZH，2，n)&MIDB(ZH，n+3，7)))^9/(3456*R^4*Ls^4))/COS((VALUE(MIDB(k，2，n)&MIDB(k，n+3，7))-VALUE(MIDB(ZH，2，n)&MIDB(ZH，n+3，7)))^2/(6*R*Ls))*sin((A1±30*(VALUE(MIDB(k，2，n)&MIDB(k，n+3，7))-VALUE(MIDB(ZH，2，n)&MIDB(ZH，n+3，7)))^2/(PI()*R*Ls))*PI()/180)计算式中的“±”取舍为，当路线右转时取“+”，左转时取“-”。第二缓和曲线（HZ-YH）内任意点坐标X=Xj+T*cos(A2*PI()/180)+((VALUE(MIDB(HZ，2，n)&MIDB(HZ，n+3，7))-VALUE(MIDB(K，2，n)&MIDB(K，n+3，7)))-(VALUE(MIDB(HZ，2，n)&MIDB(HZ，n+3，7))-VALUE(MIDB(K，2，n)&MIDB(K，n+3，7)))^5/(40*R^2*Ls^2)+(VALUE(MIDB(HZ，2，n)&MIDB(HZ，n+3，7))-VALUE(MIDB(K，2，n)&MIDB(K，n+3，7)))^9/(3456*R^4*Ls^4))/COS((VALUE(MIDB(HZ，2，n)&MIDB(HZ，n+3，7))-VALUE(MIDB(K，2，n)&MIDB(K，n+3，7)))^2/(6*R*Ls))*COS((A2+180±30*(VALUE(MIDB(HZ，2，n)&MIDB(HZ，n+3，7))-VALUE(MIDB(K，2，n)&MIDB(K，n+3，7)))^2/(PI()*R*Ls))*PI()/180)Y=Yj+T*sin(A2*PI()/180)+((VALUE(MIDB(HZ，2，n)&MIDB(HZ，n+3，7))-VALUE(MIDB(K，2，n)&MIDB(K，n+3，7)))-(VALUE(MIDB(HZ，2，n)&MIDB(HZ，n+3，7))-VALUE(MIDB(K，2，n)&MIDB(K，n+3，7)))^5/(40*R^2*Ls^2)+(VALUE(MIDB(HZ，2，n)&MIDB(HZ，n+3，7))-VALUE(MIDB(K，2，n)&MIDB(K，n+3，7)))^9/(3456*R^4*Ls^4))/COS((VALUE(MIDB(HZ，2，n)&MIDB(HZ，n+3，7))-VALUE(MIDB(K，2，n)&MIDB(K，n+3，7)))^2/(6*R*Ls))*sin((A2+180±30*(VALUE(MIDB(HZ，2，n)&MIDB(HZ，n+3，7))-VALUE(MIDB(K，2，n)&MIDB(K，n+3，7)))^2/(PI()*R*Ls))*PI()/180)计算式中的“±”取舍为，当路线右转时取“-”，左转时取“+”。圆曲线内任意点坐标从HY～YH方向计算时X=Xj+T*cos(（A1+180)*PI()/180)+(Ls-Ls^3/(40*R^2)+Ls^5/(3456*R^4))/COS(Ls/(6*R))*COS((A130*Ls/(PI()*R))*PI()/180)+2*R*sin((value(midb(“K”2n)&midb(“K”n+37))-value(midb(“HY”，2，n)&midb(“HY”，n+3，7)))/(2*R))*cos((A1±90*((value(midb(“K”，2，n)&midb(“K”，n+3，7))-value(midb(“HY”，2，n)&midb(“HY”，n+3，7)))+Ls)/(PI()*R))*PI()/180)Y=Yj+T*sin(（A1+180)*PI()/180)+(Ls-Ls^3/(40*R^2)+Ls^5/(3456*R^4))/COS(Ls/(6*R))*sin((A130*Ls/(PI()*R))*PI()/180)+2*R*sin((value(midb(“K”2n)&midb(“K”n+37))-value(midb(“HY”，2，n)&midb(“HY”，n+3，7)))/(2*R))*sin((A1±90*((value(midb(“K”，2，n)&midb(“K”，n+3，7))-value(midb(“HY”，2，n)&midb(“HY”，n+3，7)))+Ls)/(PI()*R))*PI()/180)计算式中的“±”取舍为，当路线右转时取“+”，左转时取“-”，式中2个“±”同号。从YH～HY方向计算时X=Xj+T*cos(A2*PI()/180)+(Ls-Ls^3/(40*R^2)+Ls^5/(3456*R^4))/COS(Ls/(6*R))*COS((A2+18030*Ls/(PI()*R))*PI()/180)+2*R*sin((value(midb(“YH”2n)&midb(“YH”n+37))-value(midb(“K”，2，n)&midb(“K”，n+3，7)))/(2*R))*cos((A2+180±90*((value(Midb(“YH”，2，n)&midb(“YH”，n+3，7))-value(midb(“K”，2，n)&midb(“K”，n+3，7)))+Ls)/(PI()*R))*PI()/180)Y=Yj+T*sin(A2*PI()/180)+(Ls-Ls^3/(40*R^2)+Ls^5/(3456*R^4))/COS(Ls/(6*R))*sin((A2+180±30*Ls/(PI()*R))*PI()/180)+2*R*sin((value(midb(“YH”，2，n)&midb(“YH”，n+3，7))-value(midb(“K”，2，n)&midb(“K”，n+3，7)))/(2*R))*sin((A2+180±90*((value(Midb(“YH”，2，n)&midb(“YH”，n+3，7))-value(midb(“K”，2，n)&midb(“K”，n+3，7)))+Ls)/(PI()*R))*PI()/180)计算式中的“±”取舍为，当路线右转时取“-”，左转时取“+”，式中2个“±”同号。TRANSPOWORLD2011No.17(Sep)86HIGHWAY现代公路计算示例建立逐桩坐标对应表，对ZH、HY、QZ、YH、HZ里程桩号单元格用红色、黄色及青绿色分别填充，便宜区分。计算。以前直线坐标计算为例：在单元格B10、C10中分别输入“=3093764.726+(529.342+VALUE(MIDB(K137+123.01023)&MID(K137+123.01067))-VALUE(MIDB(A1023)&MID(A1067)))*COS((252