技术特征：
1.一种任意点三维坐标的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤100：建立数据库，并按异强坐标系的规定，输入设计图纸中已有的、与任意点p对应的辅助性参数k
p
、j
p
、h
p
、l
p
，其中k
p
是任意中桩，是描述实体工程中心位置的数据；j
p
是交角，是描述实体工程几何外形的数据；h
p
、l
p
是工程细部尺寸数据；步骤200：根据所述任意中桩kp和平曲线要素子数据库的数据，计算所述任意中桩的平面坐标值k
p
(x
k
、y
k
)和切线方位角qie-ang1；步骤300：根据所述数据j
p
、h
p
、l
p
、x
k
、y
k
，计算所述任意点的平面坐标值p(x
p
，y
p
)；步骤400：反算并确定所述已知坐标值任意点p(x
p
，y
p
)对应的垂足中桩a以及偏距ap；步骤500：纵断面计算：根据竖曲线要素子数据库的数据，计算所述垂足中桩a的高程z1；步骤600：横断面计算：根据横断面坡度、宽度子数据库的数据与所述垂足中桩a的高程z1，计算所述任意点的高程z
p
；步骤700：所述任意点的三维坐标值是p(x
p
，y
p
，z
p
)。2.根据权利要求1所述任意点三维坐标的计算方法，其特征在于，所述计算方法是根据线路与桥隧测量的各种特定条件和场景、结合数据的几何形状发明的、有针对性的计算方法，特点包括：发明异强坐标系数学模型和算法，直接计算基于路线整体坐标系的三维坐标值；发明一种量子数学模型和算法，直接反算和确定所述已知坐标值任意点对应的垂足中桩及偏距；所述计算方法适用于路线平曲线的直线、圆曲线和缓和曲线三种线形元素；所述计算方法适用于任意转角的圆曲线和各种类型的缓和曲线；所述计算方法适用于道路、桥梁、涵洞、隧道上的任意点。3.根据权利要求1所述任意点三维坐标的计算方法，其特征在于，所述计算方法的数据库包括平曲线要素子数据库，竖曲线要素子数据库和横断面坡度、宽度子数据库。4.一种点域模型和算法，用于计算任意中桩的平面坐标，其特征在于：点域是点的集合，是实数域，点域内的所有点都有共性：有一个共同的中桩桩号，相同的平面坐标值，相同的切线方位角；路线平曲线是一个由有限数量点域组成的串珠，是一条特殊的直线，箭直的转角为0
°
，弯弓、弦月的转角不为0
°
；路线平曲线的三种形状弯弓、弦月和箭直，分别对应缓和曲线、圆曲线和直线三种线形元素；所述点域模型和算法，首先用局部平面坐标系计算缓和曲线、圆曲线的弦长，用局部极坐标系计算缓和曲线、圆曲线的转角，然后统一按极坐标法，计算直线、圆曲线和缓和曲线任意中桩的平面坐标。5.一种任意中桩平面坐标的计算方法，其特征在于，步骤200包括以下步骤：步骤201：以一个已知中桩k0为原点，以所述已知中桩k0切线方向为x轴，以法线方向为y轴，建立局部平面坐标系，计算任意中桩在所述局部平面坐标系中的x、y值；步骤202：以所述已知中桩k0的切线方向为起始边，建立局部极坐标系，计算所述任意中桩在局部极坐标系中的转角和弦切角；步骤203：计算所述任意中桩的平面坐标和切线方位角。
6.一种异强坐标系数学模型和算法，用于计算任意点的平面坐标或三维坐标，其特征在于：异强坐标系以中桩k为原点，以路线切线方向或结构物的短轴线方向为h轴，以长轴线方向为l轴，h轴与l轴的交角为j，异强坐标系是平面斜交坐标系；异强坐标系是以数形结合法为基础、就地取材的、自定义工程坐标系；异强坐标系数学模型是一个综合模型，是对道路、桥梁、通涵、隧道中常用数学模型的概括和总结，包容局部平面坐标系和局部极坐标系；当j为90
°
时，异强坐标系等同于局部平面坐标系；当h或l值为0时，异强坐标系等同于局部极坐标系；异强坐标系数学模型和算法，属于计算几何学范畴，即模型总是收敛的，且不需要进行训练、学习，而是直接利用平面几何学公式计算数学模型的结果。7.一种任意点平面坐标的计算方法，其特征在于：从异强坐标系，转换至路线整体坐标系，直接计算所述任意点的平面坐标值。8.一种量子数学模型和算法，其特征在于，模型和算法具有开拓性，包括：垂足域是点的集合，是实数域；垂足，平面解析几何学中两条直线正交于该点，交角≡90
°
整，是一个没有大小的点，是垂足域中的一个特殊点，垂足域中所有的点都和垂足一样，满足近似垂直条件要求；量子垂足域碰撞模型是一种量子数学模型，也是一种平面几何模型，k0是所研究路段已知坐标值的任意中桩，是已知点，连结所述已知坐标值的任意中桩k0和所述已知坐标值任意点p，得到已知线段pk0，然后在所述已知坐标值任意中桩k0切线方向上作所述已知坐标值任意点p的垂足b0，得到异强直角三角形pk0b0；在所述异强直角三角形中，pk0是异强斜边，pb0是异强正弦边，k0b0是异强余弦边，α0是所述异强斜边pk0与所述任意中桩k0切线方向的夹角；然后以量子点域k0为标准，以所述α0余弦值指引的方向：当所述α0余弦值为正则向大桩号方向找到与所述量子点域k0是碰撞关系的量子点域k1，当所述α0余弦值为负则向小桩号方向找到与所述量子点域k0是碰撞关系的量子点域k1；建立异强直角三角形pk1b1；α1是所述异强斜边pk1与所述中桩k1切线方向的夹角；按照以上方法，对于路线平曲线上点k
n
，都依次建立异强直角三角形pk
n
b
n
，得到夹角α
n
，直到所述α
n
满足垂直条件要求为止；所述量子几何模型始终是收敛的：α
n
是判定垂直的定性指标，当所述α
n
的值与垂直条件差值小于1
°
时，其对应的所述量子点域k
n
处于核心区；在核心区内，所述α
n
逐渐趋近垂直条件，所述量子点域k
n
与量子垂足域a发生碰撞或相交，当α
n
的值满足垂直条件时，所述量子点域k
n
与量子垂足域a相交或重合，训练结束；所述异强余弦边yq是判定垂足的定量指标，在核心区外的所述异强余弦边yq绝对值较大，在核心区内，所述异强余弦边yq绝对值则较小；随着所述α
n
逐渐趋近垂直条件，所述异强余弦边yq的值达到量子级，并逐渐趋近0，所述中桩k
n
也逐渐趋近所述垂足中桩a的值，训练结束；学习率：将点域作为一个学习率，模型收敛的速度很慢；异强余弦边，是一个动态的值，是非常合适的学习率取值，在核心区外的所述异强余弦边绝对值较大，模型收敛的速度很快；在核心区内，所述异强余弦边绝对值则较小，模型收敛的速度会变慢；在所述核心区的中心地段，模型收敛的速度会变得越来越慢，随着所述α
n
逐渐趋近垂直条件，所述异强余弦边的值达到量子级，并逐渐趋近0；总体而言，选择异强余弦边值作学习率取值，模型收敛的速度由快变慢，结果也特别理想；
算法：首先确定计算精度，工程测量计算精度为10-4
m，当满足条件异强余弦边小于10-4
m时，则所述垂足中桩a的值等于所述中桩k
n
的值，所述偏距ap的值等于所述异强正弦边的值。9.一种反算并确定已知坐标值任意点对应的垂足中桩及偏距的计算方法，其特征在于，步骤400包括以下步骤：步骤401：确定工程测量计算精度10-4
m；步骤402：k0是所研究路段已知坐标值的任意中桩，是已知点，连结所述已知坐标值的任意中桩k0和已知坐标值任意点p，得到已知线段pk0，然后在所述已知坐标值任意中桩k0切线方向上作所述已知坐标值任意点p的垂足b0，得到异强直角三角形pk0b0；步骤403：计算所述斜边pk0长度；步骤404：计算所述斜边pk0的方位角；步骤405：计算所述斜边与所述已知坐标值任意中桩k0切线方向的夹角α0；步骤406：计算异强余弦边长度值yq0；步骤407：如果yq0≥10-4
m，则：k1＝k0+yq0；或yq
n
≥10-4
m，则：k
n+1
＝k
n
+yq
n
；计算所述中桩k
n+1
的平面坐标值和切线方位角x
n+1
、y
n+1
、qie-ang
n+1
，并以所述中桩k1的数据替代所述已知坐标值的任意中桩k0的数据，或以所述中桩k
n+1
的数据替代所述中桩k
n
的数据；步骤408：重复所述步骤402～407，直至满足yq
n
<10-4
m的条件，得到所述垂足中桩a和所述偏距ap；步骤409：对于有多个垂足中桩的复杂曲线，可以将研究路段的起点或终点作为k0，同时设置异强改正系数，使所述α
n
始终从单一方向逐渐趋近垂直条件，直到得到第一个所述垂足中桩a和偏距ap；然后以所述a值与一个经验值的和为第二次研究路段的起点，继续向单一方向开展研究，直到研究路段的终点或起点，求得全部的所述垂足中桩和所述偏距。10.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至3中任意一项所述的任意点三维坐标的计算方法。
技术总结
本申请实施例提供一种任意点三维坐标的计算方法。本发明用数形结合法，同时进行交叉学科研究，按异强坐标系的规定，直接输入设计图纸中已有的、与任意点P对应的K
技术研发人员：胡慧异 胡思扬 彭睿思
受保护的技术使用者：长沙异强工程科技有限公司
技术研发日：2022.08.09
技术公布日：2022/11/8