基于JAVA和MATLAB的线路工程坐标计算程序设计

2018-03-01金蕾南有杰陈凯红岳迎春

绿色科技 2018年10期

关键词：MATLAB软件Java语言

金蕾南有杰陈凯红岳迎春

摘要：结合MATLAB数值计算能力和JAVA的多线程网络编程能力，开发出了具有线路工程放样数据计算功能的WEB程序。该程序无需客户端，实现了多程序设计用户通过浏览器访问指定地址即可。

关键词：线路工程放样数据计算;MATLAB软件;JAVA语言;混合编程

中图分类号：TU997

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）10-0225-03

1引言

线路工程由直线和曲线构成，放样前要计算线路细部点坐标，这些坐标计算可用编程计算器或软件处理。计算器内存小，计算效率低且不易完成复杂计算;软件有GPS系统软件、ARCGIS软件、AUTO-CAD软件等，这些软件中都有一些内置功能模块能实现计算，但它们的共性是计算模式固定，缺少灵活性，且通用性和移植性很差，对运行环境要求苛刻;而类似互联网上的一些小型程序安装包，因易感染BUG不放心使用。为此开发具有移植性、通用性的软件有一定实际应用价值。

MATLAB具有高性能数值计算能力，JAVA具备多线程网络编程能力，结合二者的特点开发出一款具有线路工程坐标计算功能的WEB程序，部署在自建服务器上，实现多程序设计用户通过浏览器按指定地址异步访问，无需客户端，程序通用、方便、安全可靠，解决了以前一些方法应用中存在的问题。

2程序设计原理

2.1语言介绍

MATLAB是由MathWork公司推出的一種具有高性能的数值计算功能和可视化的软件，是目前在科研领域和工程界中较为流行的计算工具。它集矩阵计算、符号运算、数值计算等功能于一体，并且附带有针对不同领域的MATLAB工具箱，为各个领域的应用提供了极大便利。该编程语言语法简单，功能强大。

JAVA是由SUN公司发布的一种面向对象的程序设计语言，在数据处理和分析方面的能力不足，但其语言本身安全性较高，拥有MATLAB所不具备的网络编程与多线程功能。

2.2程序设计思路

利用浏览器进行数据的计算，需要用户页面，后台的准备。基于JAVA、MATLAB两种优势互补的语言来进行软件设计。利用分层结构进行软件开发，不同的层负责不同的功能。显示层负责与用户的交互，业务逻辑层负责数据的处理计算。显示层与业务逻辑层之间的控制器负责数据封装，以便在JAVA中更好地使用这些数据，方便数据在浏览器服务器之间传输。程序流程图见图1。

2.2.1用户访问的页面程序设计

利用HTML技术与JSP技术对用户界面进行设计，使用户界面简洁易操作。用户访问界面见图2。根据程序的设计要求，需要用户输入的起算数据为：曲线类型（圆曲线，缓和曲线）;曲线偏转方向（左偏，右偏）;坐标系的选择（假定坐标系，国家坐标系）;曲线转角a，圆曲线半径R，细部点间距h，缓和曲线长l，交点里程桩号K;交点对应的施工坐标系坐标以及曲线坐标系的旋转角度。

2.2.2控制器及业务逻辑层

控制器及业务逻辑层同属于后台。控制器利用JAVA的多线程和网络编程优点，完成页面跳转及数据传输。首先解析并封装来自浏览器的数据，然后将数据传人逻辑层，将数据储存到域对象中供JSP读取，最后利用JAVA的API工厂进行JAVA与MATLAB的数据传输，以便后续访问中可以快速显示结果，提升服务器的运行效率。

业务逻辑层计算在MATLAB中进行，可完成下面三方面的任务：封装参与解算所需的参数;调用MAT-LAB并获得返回值，封装返回值并返回到控制器。

对用户的选择进行判断，根据判断结果来封装不同的数据到数组之中。

例如：如果是进行圆曲线的计算且使用假定坐标系，则传人参数为R（曲线半径）、a（线路偏角）、h（细部点点距）、JD（交点里程）和px（线路偏向）。

封装过程：

/**圆曲线封装R，a，h，JD，px为double[]基本类型*/

其他情况的封装过程与此过程类似。

2.2.3在MATLAB中计算放样数据

线路工程放样的主要任务是将图纸上的设计线路的形状、位置、宽度与高低在施工现场标示出来，用来作为线路施工的依据。根据工程类型的不同，其放样工作也有所不同。

道路中线作为一条曲线，在规划过程中通常有以下六种曲线形式：圆曲线，有缓和曲线的圆曲线，回头曲线，复曲线，立交圆曲线，有非对称缓和曲线的圆曲线。每种曲线形式所对应的数据计算的算法都不相同。下面列出有缓和曲线的圆曲线计算：

（1）曲线要素计算。

（2）细部点坐标的计算。

缓和曲线段计算：圆曲线段计算：