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《武汉理工大学》 2007年
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基于三次样条曲线拟合公路平面线形方法研究

张玲  
【摘要】: 我国在新建公路工程上形成了一条较为完善的设计、施工体系,建设技术已日趋完善,有关的规范和法规较为完备。然而对其旧路的改扩建问题,沿用新建工程的思路和设计方法是不能解决好实际问题的,特别在旧路平面线形按照测量数据进行拟合的问题上,成熟完善的理论技术比较缺乏。而现有公路平面线形参数,在公路改扩建工程中,对于公路路基加宽、公路使用现状理论分析、公路的安全性评价以及建立有效的公路路线图形数据库等,都起到了至关重要的作用。结合公路工程的自身特点,将已经发展较为成熟的工业曲线拟合技术,应用到公路工程中,是对解决公路工程实际难题的理论探讨和补充。 公路平面线形曲线拟合问题关键在选取拟合方法和平面线形参数的解析。成熟的曲线拟合方法有拉格朗日插值法、分段多项式插值法、最小二乘法和样条曲线插值法等,本文在分析各自优缺点的基础上,提出选用三次样条曲线拟合法。针对公路平面线形的8种组合类型,其线形元素特征则由最基本的直线、圆曲线、缓和曲线组成的特点,解析三次样条函数模型,得分段曲线函数、曲线斜率(一阶导数)、曲率(二阶导数),从而确定曲线特征点(直缓ZH点、缓圆HY点、曲中QZ点、圆缓YH点、缓直HZ点)位置,进而得到曲线缓和曲线长度及其他线形参数。运用VB设计开发基于三次样条曲线的路线拟合小程序,可视化输出上述数据结果,并与AUTOCAD程序接口,建立不同的图层及颜色,直接输出路线平面图、斜率图、曲率图。选择具有代表性的圆曲线半径在极限最小半径、一般半径和不设超高最小半径的典型区间内的基本型平曲线和S型平曲线,在原始设计参数可知的情况下,运用基于三次样条曲线开发的曲线拟合软件解析拟合线形参数,分析曲线分段表达式规律,在设计参数与拟合参数对比中论证三次样条曲线在公路工程平面线形拟合问题中的可行性和有效性,并将之运用到武汉市岱家山至黄陂一级公路改扩建工程。 进一步从曲线拟合误差分析入手,选用中桩采样点步长100m、60m、50m、40m组进行曲线拟合误差分析,从统计数据中说明误差多出现在主点附近,曲线部分误差较直线部分突出,为提高三次样条曲线拟合法的拟合精度,宜在直线部分勘测采样点步长取大值50m、曲线部分勘测采样点步长取小值20m。 三次样条曲线拟合法是一种较为理想的公路平面线形拟合方法,本文仅研究二维曲线问题,将来还可以将它们应用于公路工程平纵线形结合的三维空间曲线的研究中。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U412.33

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 李宏博;史先琦;谭英;;样条插值拟合方法在行车梁轨道变形测量中的应用[J];测绘;2014年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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7 姜钧陶;道路通行影响因子遥感监测技术研究[D];东南大学;2018年
8 何沿平;断层的数学描述及应用[D];贵州民族大学;2017年
9 鹿孜宇;基于OpenXC的车辆质量估计方法设计与实现[D];重庆大学;2017年
10 蔡志祥;基于增强型地图的车辆组合定位技术研究[D];东南大学;2017年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 李建士;路线安全设计方法的研究与应用[D];长安大学;2004年
9 曲向进;沈大高速公路改扩建工程技术方案研究[D];大连理工大学;2003年
10 陈军;公路线形连续性设计方法的研究[D];长安大学;2003年
【共引文献】
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3 王珂;高速公路改扩建工程新旧路基差异沉降发生模式与控制标准研究[D];山东大学;2018年
4 刘晓曼;基于激光扫描的地铁隧道变形测量与分析研究[D];西南交通大学;2018年
5 代均;基于典型道路工况的EM-CVT智能主动调速策略研究[D];重庆理工大学;2018年
6 陈伟华;逆向工程中三维点云数据处理精度分析与研究[D];河南工业大学;2018年
7 郭宗昌;济青高速公路扩建工程路基施工技术研究[D];山东大学;2017年
8 宋鹏宇;高速公路改扩建交通组织优化[D];长安大学;2017年
9 李昆冈;基于运行速度的双车道公路线形和安全性评价方法研究[D];长安大学;2017年
10 刘燕琪;变形特征分析中散斑测量数据的处理与开发[D];东华理工大学;2017年
【同被引文献】
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1 孙祥畅;栾元重;颜世英;桂维振;黄晓阳;王耀国;;曲线拟合与插值模型在矿区变形预测中的应用[J];有色金属(矿山部分);2012年01期
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9 李旷建;吴文祥;郭立权;;GPS高程拟合在线路高程控制测量中的应用[J];电力勘测设计;2008年04期
10 余代俊;耿留勇;;三次参数样条曲线在等高线矢量化中的应用[J];测绘与空间地理信息;2007年06期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
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2 邱航;虚拟战场中复杂场景建模与绘制若干关键技术研究[D];电子科技大学;2011年
3 杨艳春;虚拟环境下月球车仿真试验系统及其若干关键技术研究[D];上海交通大学;2009年
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5 崔大光;型钢混凝土梁柱框支剪力墙抗震性能研究[D];同济大学;2006年
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7 杨少伟;可能速度与公路线形设计方法研究[D];长安大学;2004年
8 张立强;构建三维数字地球的关键技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
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1 许风伟;列控系统地面设备故障分析与研究[D];中国铁道科学研究院;2017年
2 王克楠;高速跳跃四足机器人变刚度阻抗控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
3 魏春;GSM-R网络服务质量对CTCS-3级列控系统影响研究[D];中国铁道科学研究院;2017年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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1 李长城;阚伟生;;高速公路平面线形与安全关系的探讨[J];公路交通科技;2007年01期
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4 朱永;孙家骏;;老路改造项目设计的思路及建议[A];全国城市公路学会第二十次学术年会论文集[C];2011年
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1 唐昌友 湄潭公路管理段;公路工程平曲线施工质量管理初探[N];经济信息时报;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张玲;基于三次样条曲线拟合公路平面线形方法研究[D];武汉理工大学;2007年
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3 王凯;旧路平面线形拟合参数初始数据处理[D];长沙理工大学;2014年
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6 张磊;旧路平面线形计算机辅助拟合技术研究[D];长沙理工大学;2009年
7 李辉;三次样条插指函数的研究[D];北京交通大学;2008年
8 樊纪香;基于三次样条插指权函数神经网络设计的研究[D];北京交通大学;2008年
9 李志明;有理三次样条及空间闭曲线插值问题的研究[D];合肥工业大学;2008年
10 徐超;基于单调三次样条的数据分析[D];东北师范大学;2009年
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