一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法

一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法

《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》是重慶市勘測院於2014年11月6日申請的專利,該專利的申請號為2014106237190,公布號為CN104392026A,授權公布日為2015年3月4日,發明人是何興富、陳翰新、薛梅、陳良超、胡章傑、李響、唐相楨。

《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》公開了一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法,屬於路網最佳化領域,該發明通過獲取路網初始狀態下特徵點信息,然後根據特徵點標高的改變,分析路網中受影響的道路,生成受影響道路列表和/或分析路網中受影響的交叉口,生成受影響交叉口列表,最後調整受影響道路列表中的道路和/或調整受影響交叉口列表中的交叉口。該發明實現了將單一特徵點標高變化反映到整個路網中與該特徵點有關聯的其它道路和交叉口,從而為路網提供了一種快速的最佳化手段,極大的節約了人力和時間成本。該發明解決了傳統道路設計系統中各條道路獨立存儲和管理信息、信息無法傳遞的問題,可以結合道路土石方計算等內容,為路網的最最佳化提供技術支撐。

2018年12月20日,《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。

(概述圖為《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》摘要附圖)

基本介紹

  • 中文名:一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法
  • 公布號:CN104392026A
  • 授權日:2015年3月4日
  • 申請號:2014106237190
  • 申請日:2014年11月6日
  • 申請人:重慶市勘測院
  • 地址:重慶市江北區電測村231號
  • 發明人:何興富、陳翰新、薛梅、陳良超、胡章傑、李響、唐相楨
  • Int.Cl.:G06F17/50(2006.01)I
  • 類別:發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

道路設計是一項複雜的系統工程,面向對象的信息化設計是近年道路設計系統的主流技術,基於面向對象技術,系統可以很方便地管理道路設計成果中的每一個細節,包括道路平面曲線、豎曲線、交叉口、設施等信息。通過面向對象的設計模式,系統可以從巨觀、微觀的層面來管理設計的完整信息,方便數據的交換和使用。
在道路豎向最佳化技術中,當前更多地關注於針對單條道路的最佳化。現有系統的調整都是針對單條線路的,沒有實現道路和交叉口、道路和道路之間的關聯。因此,在面對多條道路組成的路網,尤其是大範圍的片區路網規劃設計工作中,路網豎向整體最佳化將會耗費大量的人力。

發明內容

專利目的

《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》所要解決的技術問題是提供一種能夠解決傳統道路設計系統中各條道路獨立存儲和管理信息、信息無法傳遞的路網一體化豎向最佳化方法。

技術方案

《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》提供了一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法,包括以下步驟:
步驟一、獲取路網初始狀態下特徵點信息,所述特徵點信息包括道路變坡點特徵點信息和/或交叉口特徵點信息;
步驟二、根據所述特徵點標高的改變,分析路網中受影響的道路,生成受影響道路列表和/或分析路網中受影響的交叉口,生成受影響交叉口列表;
步驟三、調整所述受影響道路列表中的道路和/或調整所述受影響交叉口列表中的交叉口;
調整所述受影響道路列表中的道路按以下步驟進行:
A1、從所述受影響道路列表中選出一條道路;
A2、判斷步驟A1選出的道路,其特徵點的類型是否為變坡點,當其為變坡點時執行步驟A3,否則執行步驟A6;
A3、獲取步驟A1選出的道路的所有豎曲線,並選出步驟A1選出的道路的所有受影響的豎曲線:
依次判斷特徵點是否位於豎曲線內部,當步驟A1選出的道路的特徵點位於豎曲線內部時,則該豎曲線為受影響的豎曲線;
A4、設定步驟A1選出的道路的受影響的豎曲線為VC,計算特徵點調整後VC的變坡點標高:
B1、設定VC的初始變坡點標高為H0,VC在道路的位置為Kvc
B2、設定特徵點的標高變化值為△H;設定特徵點調整後VC的變坡點標高為H1,計算H1=H0+△H得到特徵點調整後VC的變坡點標高;
A5、調整VC的前坡度和後坡度,然後結束;
當從道路起點到VC之間存在豎曲線時,取道路起點到VC之間距離VC最近的豎曲線變坡點標高為VC的前變坡點標高,否則取道路起點標高為VC的前變坡點標高,設定VC的前變坡點標高為Hs,設定Hs在道路中的位置為Ks
設定待調整的VC前坡度為I1,計算I1=(H1–Hs)/(Kvc-Ks)得到待調整的VC前坡度;將VC的前坡度更新為I1
當從VC到道路終點之間存在豎曲線時,取VC到道路終點之間距離VC最近的豎曲線變坡點標高為VC的後變坡點標高,否則取道路終點標高為VC的後變坡點標高,設定VC的後變坡點標高為He,設定He在道路中的位置為Ke
設定待調整的VC後坡度為I2,計算I2=(He–H1)/(Ke-Kvc)得到待調整的VC後坡度;將VC的後坡度更新為I2
A6、判斷特徵點是否位於道路豎曲線內;當特徵點位於一個豎曲線內時,返回執行步驟A4;否則執行步驟A7;
A7、設定特徵點在所選道路中的位置為Kt,標高為Ht;在特徵點處創建一個豎曲線VC1,並將其添加到所選道路中;
所述VC1各項參數確定過程如下:設定VC1變坡點高為Ht、VC1的曲線半徑為300;計算得到VC1的前坡度和後坡度:
當從道路起點到VC1之間存在豎曲線時,取道路起點到VC1之間距離VC1最近的豎曲線變坡點標高為VC1的前變坡點標高,否則取道路起點標高為VC1的前變坡點標高,設定VC1的前變坡點標高為Hs1,設定Hs1在道路中的位置為Ks1
設定待調整的VC1前坡度為I11,計算I11=(Ht–Hs1)/(Kt-Ks1)得到待調整的VC1前坡度;將VC1的前坡度更新為I11
當從VC1到道路終點之間存在豎曲線時,取VC1到道路終點之間距離VC1最近的豎曲線變坡點標高為VC1的後變坡點標高,否則取道路終點標高為VC1的後變坡點標高,設定VC1的後變坡點標高為He1,設定He1在道路中的位置為Ke1
設定待調整的VC1後坡度為I21,計算I21=(He1–Ht)/(Ke1-Kt)得到待調整的VC1後坡度;將VC1的後坡度更新為I21
調整所述受影響交叉口列表中的交叉口按以下步驟進行:
C1、從所述受影響交叉口列表中取出一個交叉口;
C2、依次提取通過交叉口的道路,根據當前狀態下豎曲線參數,計算交叉口位置Kc處的新標高,並將其分別記為H1,H2,……,Hn,n為通過交叉口的道路數,n≥1;
道路上任意一點K的標高Hn,按其下式進行計算:Hn=Hv+D*Iv+2*x2/Rv
其中:Hv為位於K點之前一條豎曲線的變坡點高,如果K點之前沒有豎曲線,則取位於K點之後的第一個豎曲線的變坡點高;
D為K點到位於K點之前一條豎曲線的距離,如果K點之前沒有豎曲線,則取K點到位於K點之後的第一個豎曲線的距離;
Iv為位於K點之前一條豎曲線的後坡坡度,如果K點之前沒有豎曲線,則取位於K點之後的第一個豎曲線的前坡坡度,並將Iv反號;
x為K點到位於K點之前一條豎曲線的豎曲線起點的距離,當K點之前沒有豎曲線時,則取K點到位於K點之後的第一個豎曲線的豎曲線起點的距離;當x大於豎曲線的長度時,則x取0,此時Rv取任意非0值;
Rv為位於K點之前一條豎曲線的半徑,如果K點之前沒有豎曲線,則取位於K點之後的第一個豎曲線的豎曲線半徑;
如果道路沒有豎曲線,則Hv取道路起點高,D取Kc到道路起點的距離,Iv為道路起點到道路終點的坡度,x取0,Rv取任意非0值;
C3、取H1,H2,……,Hn的算術平均值作為交叉口的新標高。
採用以上技術方案,在面向對象設計思想和參數化設計技術的基礎上,通過構建一種內在的關聯技術,實現道路內部各要素之間、路網中各道路之間、以及道路和交叉口之間的動態關聯,將會對路網的整體調整提供一種強有力的技術基礎。在此基礎上,當一個特徵點的標高發生改變時,通過道路間的關聯信息,可以將這種改變通知到路網內的其它道路和交叉口,實現牽一髮而動全身的效果。這一關聯技術解決傳統道路設計系統中各條道路獨立存儲和管理信息、信息無法傳遞的問題,為路網的整體調整和最佳化提供技術支撐。
較佳的,步驟一中所述獲取路網初始狀態下特徵點信息按以下步驟執行:
D1、提取路網中各條道路和各個交叉口,並生成道路列表和交叉口列表,分別用於保存道路和交叉口;
D2、提取所述道路列表中各條道路的變坡點,生成特徵點信息並保存到特徵點列表中;提取所述交叉口列表中各個交叉口,生成特徵點信息並保存到所述特徵點列表中。
較佳的,所述步驟二中,根據所述特徵點標高的改變,分析路網中受影響的道路,生成受影響道路列表按以下步驟進行:
E1、獲取特徵點新的標高;
E2、從所述道路列表中,依次取出各條道路;
E3、對每一條道路,判斷特徵點是否位於道路上,當特徵點位於道路上時,將該條道路保存到受影響道路列表中,否則繼續判斷道路列表中的下一條道路,直到道路列表中的所有道路均判斷完成;
較佳的,所述步驟二中,根據所述特徵點標高的改變,分析路網中受影響的交叉口,生成受影響交叉口列表按以下步驟進行:
F1、生成一個受影響的交叉口列表;
F2、判斷被調整的特徵點類型,當被調整的特徵點類型為交叉口時,將該交叉口添加到受影響交叉口列表中;當被調整的特徵點類型為變坡點時,執行步驟F3;
F3、設特徵點位置為K1,標高影響起點為K2、標高影響終點為K3
當從道路起點到K1之間存在豎曲線時,取道路起點到K1之間距離K1最近的豎曲線變坡點標高為K1的標高影響起點,否則取道路起點標高為K1的標高影響起點;
當從K1到道路終點之間存在豎曲線時,取K1到道路終點之間距離K1最近的豎曲線變坡點標高為K1的標高影響終點,否則取道路終點標高為K1的標高影響終點;
F4、設定交叉口的在道路上的位置為K4,依次判斷道路通過的交叉口,選取滿足K2≤K4≤K3時的交叉口到受影響交叉口列表中。
進一步的,所述步驟一與步驟二之間還包括選取特徵點的步驟:
G1、從特徵點列表中依次取出特徵點;
G2、以文字或圖示方式,顯示特徵點的信息,顯示的信息包括特徵點名稱和標高;
G3、通過互動式操作選擇特徵點。
進一步的,所述選取特徵點的步驟後還包括調整特徵點標高的步驟。

有益效果

《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》實現了將單一特徵點標高變化反映到整個路網中與該特徵點有關聯的其它道路和交叉口,從而為路網提供了一種快速的最佳化手段,極大的節約了人力和時間成本;基於這一整體最佳化方法,解決了傳統道路設計系統中各條道路獨立存儲和管理信息、信息無法傳遞的問題,可以結合道路土石方計算等內容,為路網的最最佳化提供技術支撐。

附圖說明

圖1是《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》一具體實施方式的流程示意圖。
一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法

技術領域

《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》屬於路網最佳化領域,特別是涉及一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法。

權利要求

1.一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法,其特徵在於包括以下步驟:
步驟一、獲取路網初始狀態下特徵點信息,所述特徵點信息包括道路變坡點特徵點信息和/或交叉口特徵點信息;
步驟二、根據所述特徵點標高的改變,分析路網中受影響的道路,生成受影響道路列表和/或分析路網中受影響的交叉口,生成受影響交叉口列表;
步驟三、調整所述受影響道路列表中的道路和/或調整所述受影響交叉口列表中的交叉口;調整所述受影響道路列表中的道路按以下步驟進行:A1、從所述受影響道路列表中選出一條道路;A2、判斷步驟A1選出的道路,其特徵點的類型是否為變坡點,當其為變坡點時執行步驟A3,否則執行步驟A6;A3、獲取步驟A1選出的道路的所有豎曲線,並選出步驟A1選出的道路的所有受影響的豎曲線:依次判斷特徵點是否位於豎曲線內部,當步驟A1選出的道路的特徵點位於豎曲線內部時,則該豎曲線為受影響的豎曲線;A4、設定步驟A1選出的道路的受影響的豎曲線為VC,計算特徵點調整後VC的變坡點標高:B1、設定VC的初始變坡點標高為H0,VC在道路的位置為Kvc;B2、設定特徵點的標高變化值為△H;設定特徵點調整後VC的變坡點標高為H1,計算H1=H0+△H得到特徵點調整後VC的變坡點標高;A5、調整VC的前坡度和後坡度,然後結束:當從道路起點到VC之間存在豎曲線時,取道路起點到VC之間距離VC最近的豎曲線變坡點標高為VC的前變坡點標高,否則取道路起點標高為VC的前變坡點標高,設定VC的前變坡點標高為Hs,設定Hs在道路中的位置為Ks;設定待調整的VC前坡度為I1,計算I1=(H1–Hs)/(Kvc-Ks)得到待調整的VC前坡度;將VC的前坡度更新為I1;當從VC到道路終點之間存在豎曲線時,取VC到道路終點之間距離VC最近的豎曲線變坡點標高為VC的後變坡點標高,否則取道路終點標高為VC的後變坡點標高,設定VC的後變坡點標高為He,設定He在道路中的位置為Ke;設定待調整的VC後坡度為I2,計算I2=(He–H1)/(Ke-Kvc)得到待調整的VC後坡度;將VC的後坡度更新為I2;A6、判斷特徵點是否位於道路豎曲線內;當特徵點位於一個豎曲線內時,返回執行步驟A4;否則執行步驟A7;A7、設定特徵點在所選道路中的位置為Kt,標高為Ht;在特徵點處創建一個豎曲線VC1,並將其添加到所選道路中;所述VC1各項參數確定過程如下:設定VC1變坡點高為Ht、VC1的曲線半徑為300;計算得到VC1的前變坡度和後變坡度:當從道路起點到VC1之間存在豎曲線時,取道路起點到VC1之間距離VC1最近的豎曲線變坡點標高為VC1的前變坡點標高,否則取道路起點標高為VC1的前變坡點標高,設定VC1的前變坡點標高為Hs1,設定Hs1在道路中的位置為Ks1;設定待調整的VC1前坡度為I11,計算I11=(Ht–Hs1)/(Kt-Ks1)得到待調整的VC1前坡度;將VC的前坡度更新為I1;當從VC1到道路終點之間存在豎曲線時,取VC1到道路終點之間距離VC1最近的豎曲線變坡點標高為VC1的後變坡點標高,否則取道路終點標高為VC1的後變坡點標高,設定VC1的後變坡點標高為He1,設定He1在道路中的位置為Ke1;設定待調整的VC1後坡度為I21,計算I2=(He1–Ht)/(Ke1-Kt)得到待調整的VC1後坡度;將VC1的後坡度更新為I21;調整所述受影響交叉口列表中的交叉口按以下步驟進行:C1、從所述受影響交叉口列表中取出一個交叉口;C2、依次提取通過交叉口的道路,根據當前狀態下豎曲線參數,計算交叉口位置Kc處的新標高,並將其分別記為H1,H2,……,Hn,n為通過交叉口的道路數,n≥1;道路上任意一點K的標高Hn,按其下式進行計算:Hn=Hv+D*Iv+2*x2/Rv其中:Hv為位於K點之前一條豎曲線的變坡點高,如果K點之前沒有豎曲線,則取位於K點之後的第一個豎曲線的變坡點高;D為K點到位於K點之前一條豎曲線的距離,如果K點之前沒有豎曲線,則取K點到位於K點之後的第一個豎曲線的距離;Iv為位於K點之前一條豎曲線的後坡坡度,如果K點之前沒有豎曲線,則取位於K點之後的第一個豎曲線的前坡坡度,並將Iv反號;x為K點到位於K點之前一條豎曲線的豎曲線起點的距離,當K點之前沒有豎曲線時,則取K點到位於K點之後的第一個豎曲線的豎曲線起點的距離;當x大於豎曲線的長度時,則x取0,此時Rv取任意非0值;Rv為位於K點之前一條豎曲線的半徑,如果K點之前沒有豎曲線,則取位於K點之後的第一個豎曲線的豎曲線半徑;如果道路沒有豎曲線,則Hv取道路起點高,D取Kc到道路起點的距離,Iv為道路起點到道路終點的坡度,x取0,Rv取任意非0值;C3、取H1,H2,……,Hn的算術平均值作為交叉口的新標高。
2.如權利要求1所述的一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法,其特徵是:步驟一中所述獲取路網初始狀態下特徵點信息按以下步驟執行:D1、提取路網中各條道路和各個交叉口,並生成道路列表和交叉口列表,分別用於保存道路和交叉口;D2、生成一個特徵點列表,提取所述道路列表中各條道路的變坡點,生成特徵點信息並保存到特徵點列表中;提取所述交叉口列表中各個交叉口,生成特徵點信息並保存到所述特徵點列表中。3.如權利要求1所述的一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法,其特徵是:所述步驟二中,根據所述特徵點標高的改變,分析路網中受影響的道路,生成受影響道路列表按以下步驟進行:E1、獲取特徵點新的標高;E2、從所述道路列表中,依次取出各條道路;E3、判斷特徵點是否位於道路上,當特徵點位於道路上時,將該條道路保存到受影響道路列表中,否則繼續判斷道路列表中的下一條道路,直到道路列表中的所有道路均判斷完成。
4.如權利要求1所述的一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法,其特徵是:所述步驟二中,根據所述特徵點標高的改變,分析路網中受影響的交叉口,生成受影響交叉口列表按以下步驟進行:F1、生成一個受影響的交叉口列表;F2、判斷被調整的特徵點類型,當被調整的特徵點類型為交叉口時,將該交叉口添加到受影響交叉口列表中;當被調整的特徵點類型為變坡點時,執行步驟F3;F3、設特徵點位置為K1,標高影響起點為K2、標高影響終點為K3;當從道路起點到K1之間存在豎曲線時,取道路起點到K1之間距離K1最近的豎曲線變坡點標高為K1的標高影響起點,否則取道路起點標高為K1的標高影響起點;當從K1到道路終點之間存在豎曲線時,取K1到道路終點之間距離K1最近的豎曲線變坡點標高為K1的標高影響終點,否則取道路終點標高為K1的標高影響終點;F4、設定交叉口的在道路上的位置為K4,依次判斷道路通過的交叉口,選取滿足K2≤K4≤K3時的交叉口到受影響交叉口列表中。
5.如權利要求1至4任一所述的一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法,其特徵是:所述步驟一與步驟二之間還包括選取特徵點的步驟:G1、從特徵點列表中依次取出特徵點;G2、以文字或圖示方式,顯示特徵點的信息,顯示的信息包括特徵點名稱和標高;G3、通過互動式操作選擇特徵點。
6.如權利要求5所述的一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法,其特徵是:所述選取特徵點的步驟後還包括調整特徵點標高的步驟。

實施方式

如圖1所示,一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法,包括以下步驟:
步驟一、獲取路網初始狀態下特徵點信息,所述特徵點信息包括道路變坡點特徵點信息和交叉口特徵點信息。
步驟二、選取特徵點:
G1、從特徵點列表中依次取出特徵點。
G2、以文字或圖示方式,在道路設計軟體的圖形視窗中顯示特徵點的信息,顯示的信息包括特徵點名稱和標高。
G3、通過互動式操作選擇特徵點:互動式操作選擇為通過滑鼠點擊或命令行輸入。
步驟三、調整特徵點標高。
步驟四、根據特徵點標高的改變,分析路網中受影響的道路,生成受影響道路列表和分析路網中受影響的交叉口,生成受影響交叉口列表。
步驟五、調整受影響道路列表中的道路和調整受影響交叉口列表中的交叉口。
調整受影響道路列表中的道路按以下步驟進行:
A1、從受影響道路列表中選出一條道路。
A2、判斷步驟A1選出的道路,其特徵點的類型是否為變坡點,當其為變坡點時執行步驟A3,否則執行步驟A6。
A3、獲取步驟A1選出的道路的所有豎曲線,並選出步驟A1選出的道路的所有受影響的豎曲線:
依次判斷特徵點是否位於豎曲線內部,當步驟A1選出的道路的特徵點位於豎曲線內部時,則該豎曲線為受影響的豎曲線。
A4、設定步驟A1選出的道路的受影響的豎曲線為VC,計算特徵點調整後VC的變坡點標高:
B1、設定VC的初始變坡點標高為H0,VC在道路的位置為Kvc
B2、設定特徵點的標高變化值為△H;設定特徵點調整後VC的變坡點標高為H1,計算H1=H0+△H得到特徵點調整後VC的變坡點標高。
A5、調整VC的前坡度和後坡度,然後結束。
當從道路起點到VC之間存在豎曲線時,取道路起點到VC之間距離VC最近的豎曲線變坡點標高為VC的前變坡點標高,否則取道路起點標高為VC的前變坡點標高,設定VC的前變坡點標高為Hs,設定Hs在道路中的位置為Ks
設定待調整的VC前坡度為I1,計算I1=(H1–Hs)/(Kvc–Ks)得到待調整的VC前坡度;將VC的前坡度更新為I1
當從VC到道路終點之間存在豎曲線時,取VC到道路終點之間距離VC最近的豎曲線變坡點標高為VC的後變坡點標高,否則取道路終點標高為VC的後變坡點標高,設定VC的後變坡點標高為He,設定He在道路中的位置為Ke
設定待調整的VC後坡度為I2,計算I2=(He–H1)/(Ke-Kvc)得到待調整的VC後坡度;將VC的後坡度更新為I2。
A6、如果特徵點類型為交叉口,判斷特徵點是否位於道路豎曲線內;當特徵點位於一個豎曲線內時,返回執行步驟A4;否則執行步驟A7。
A7、設定特徵點在所選道路中的位置為Kt,標高為Ht;在特徵點處創建一個豎曲線VC1,並將其添加到所選道路中。
VC1各項參數確定過程如下:設定VC1變坡點高為Ht、VC1的曲線半徑為300;計算得到VC1的前坡度和後坡度:
當從道路起點到VC1之間存在豎曲線時,取道路起點到VC1之間距離VC1最近的豎曲線變坡點標高為VC1的前變坡點標高,否則取道路起點標高為VC1的前變坡點標高,設定VC1的前變坡點標高為Hs1,設定Hs1在道路中的位置為Ks1
設定待調整的VC1前坡度為I11,計算I11=(Ht–Hs1)/(Kt-Ks1)得到待調整的VC1前坡度;將VC的前坡度更新為I11
當從VC1到道路終點之間存在豎曲線時,取VC1到道路終點之間距離VC1最近的豎曲線變坡點標高為VC1的後變坡點標高,否則取道路終點標高為VC1的後變坡點標高,設定VC1的後變坡點標高為He1,設定He1在道路中的位置為Ke1
設定待調整的VC1後坡度為I21,計算I21=(He1–Ht)/(Ke1-Kt)得到待調整的VC1後坡度;將VC1的後坡度更新為I21
設定步驟A1選出的道路的受影響的豎曲線為VC,設定VC在道路的位置為Kvc,VC的長度信息為T,如果特徵點位置Kf滿足Kvc-T≤Kf≤Kvc+T,則特徵點位於豎曲線內部。
調整所述受影響交叉口列表中的交叉口按以下步驟進行:
C1、從所述受影響交叉口列表中取出一個交叉口;
C2、依次提取通過交叉口的道路,根據當前狀態下豎曲線參數,計算交叉口位置Kc處的新標高,並將其分別記為H1,H2,……,Hn;n為通過交叉口的道路數,n≥1;
道路上任意一點K的標高Hn,按其下式進行計算:
Hn=Hv+D*Iv+2*x2/Rv
其中:Hv為位於K點之前一條豎曲線的變坡點高,如果K點之前沒有豎曲線,則取位於K點之後的第一個豎曲線的變坡點高;
D為K點到位於K點之前一條豎曲線的距離,如果K點之前沒有豎曲線,則取K點到位於K點之後的第一個豎曲線的距離;
Iv為位於K點之前一條豎曲線的後坡坡度,如果K點之前沒有豎曲線,則取位於K點之後的第一個豎曲線的前坡坡度,並將Iv反號;
x為K點到位於K點之前一條豎曲線的豎曲線起點的距離,當K點之前沒有豎曲線時,則取K點到位於K點之後的第一個豎曲線的豎曲線起點的距離;當x大於豎曲線的長度時,則x取0,此時Rv取任意非0值;
Rv為位於K點之前一條豎曲線的半徑,如果K點之前沒有豎曲線,則取位於K點之後的第一個豎曲線的豎曲線半徑;
如果道路沒有豎曲線,則Hv取道路起點高,D取Kc到道路起點的距離,Iv為道路起點到道路終點的坡度,x取0,Rv取任意非0值;
C3、取H1,H2,……,Hn的算術平均值作為交叉口的新標高。
步驟一中獲取路網初始狀態下特徵點信息按以下步驟執行:
D1、提取路網中各條道路和各個交叉口,並生成道路列表和交叉口列表,分別用於保存道路和交叉口。
D2、生成一個特徵點列表,提取道路列表中各條道路的變坡點,生成特徵點信息並保存到特徵點列表中;提取交叉口列表中各個交叉口,生成特徵點信息並保存到特徵點列表中。所述的特徵點,指道路的變坡點和交叉口;特徵點信息包含特徵點的名稱、類型(變坡點或交叉口)、位置(地理坐標)和標高。
該實施例的特徵點,指道路的變坡點和交叉口;特徵點信息包含特徵點的名稱、類型(變坡點或交叉口)、位置(地理坐標)和標高。
步驟四中,根據特徵點標高的改變,分析路網中受影響的道路,生成受影響道路列表按以下步驟進行:
E1、獲取特徵點新的標高;
E2、從道路列表中,依次取出各條道路;
E3、對每一條道路,根據空間位置關係判斷特徵點是否位於道路上,當特徵點位於道路上時,將該條道路保存到受影響道路列表中,否則繼續判斷道路列表中的下一條道路,直到道路列表中的所有道路均判斷完成。
該實施例中,以一個類型為變坡點的特徵點為例,其位置可表達為一個三維坐標P(x、y、z),道路中心線為一條多線段,即連續的多條線段的組合,每一條線段由起點和終點表達,可表述為S(x0,y0,x1,y1),則道路中心線可表達為L(S1,S2,……,Sn)。則特徵點是否位於道路上,可通過計算特徵點到各線段S的距離D(D1,D2,……,Dn)集合中的最小值來判斷。理論上,由於豎曲線變坡點位於道路中心線上,因此,當特徵點位於道路上時,D的理論值為0。考慮計算誤差,當D<=1時,判定特徵點位於道路上。
步驟四中,根據特徵點標高的改變,分析路網中受影響的交叉口,生成受影響交叉口列表按以下步驟進行:
F1、生成一個受影響的交叉口列表。
F2、判斷被調整的特徵點類型,當被調整的特徵點類型為交叉口時,由特徵點的定義可知該特徵點位於一個交叉口內,通過特徵點的位置判斷並找出特徵點所在的交叉口,將該交叉口添加到受影響交叉口列表中;當被調整的特徵點類型為變坡點時,執行步驟F3。
F3、設特徵點位置為K1,標高影響起點為K2、標高影響終點為K3
當從道路起點到K1之間存在豎曲線時,取道路起點到K1之間距離K1最近的豎曲線變坡點標高為K1的標高影響起點,否則取道路起點標高為K1的標高影響起點。
當從K1到道路終點之間存在豎曲線時,取K1到道路終點之間距離K1最近的豎曲線變坡點標高為K1的標高影響終點,否則取道路終點標高為K1的標高影響終點。
F4、設定交叉口的在道路上的位置為K4,依次判斷道路通過的交叉口,選取滿足K2≤K4≤K3時的交叉口到受影響交叉口列表中。
判斷特徵點是否位於交叉口內的依據按以下步驟進行:
設特徵點位置為P1(x1,y1),交叉口位置為P2(x2,y2),P1到P2的距離為D,則:
根據特徵點的定義,如果特徵點為交叉口類型,則理論上D=0,考慮到系統誤差影響,該實施例中設定D≤1時,特徵點位於交叉口內,即特徵點的類型為交叉口。
在面向對象設計思想和參數化設計技術的基礎上,通過構建一種內在的關聯技術,實現道路內部各要素之間、路網中各道路之間、以及道路和交叉口之間的動態關聯,將會對路網的整體調整提供一種強有力的技術基礎。在此基礎上,當一個特徵點(如交叉口、道路變坡點)的標高發生改變時,通過道路間的關聯信息,可以將這種改變通知到路網內的其它道路和交叉口,實現牽一髮而動全身的效果。這一關聯技術解決傳統道路設計系統中各條道路獨立存儲和管理信息、信息無法傳遞的問題,為路網的整體調整和最佳化提供技術支撐。
當然,步驟一中特徵點還可以是道路變坡點特徵點信息;步驟四還可以是根據特徵點標高的改變,分析路網中受影響的道路,生成受影響道路列表;步驟五還可以是調整受影響道路列表中的道路。步驟一中特徵點還可以是交叉口特徵點;步驟四還可以是根據特徵點標高的改變,分析路網中受影響的交叉口,生成受影響交叉口列表;步驟五還可以是調整受影響交叉口列表中的交叉口。其均應在《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》的保護範圍內。

榮譽表彰

2018年12月20日,《一種基於特徵點的路網一體化豎向最佳化方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。

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