平面线形基本要素及其设计要求
1.直线特点：直线路线短捷，行车方向明确；直线线形简单，测设容易；过长的直线线形呆板，行车单调，容易使驾驶员产生疲劳，容易发生超车和超速行驶，行车时难以估计车辆之间的距离，夜间行车容易产生眩光等等，这些都是影响行车安全的不利因素。直线线形呆板，布设时难以与地形及周围环境很好地协调。
直线的运用注意的问题：1)直线路段路线纵坡不应过大；2)平面直线最好与纵面大半径的凹形竖曲线组合；3)直线路段两侧地形过于空旷、景观单调或变化较少时，宜采取植不同的树种或设置合理的建筑物等措施改善公路沿线的景观，保证行车安全、舒适；4)长直线或长下坡尽头的平曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规定要求外，还必须采取设置交通标志、增加路面抗滑能力等安全措施；5)直线长度既不宜过长，也不宜过短，尤其是同向平曲线之间不得设置短的直线。按《公路路线设计规范》规定，最大的直线长度为设计车速的20倍左右为宜，而最短的直线长度反向曲线间2倍设计车速（以km/h取计）、同向曲线间取6倍设计车速（以km/h计）为宜。
2.圆曲线特点：圆曲线上任意点的曲率半径R为常数，故测设比较简便；汽车在圆曲线上行驶要受到离心力作用，并需要多占宽度；汽车行驶在圆曲线内侧，驾驶员视线受到路堑边坡或其他障碍物的影响，视距条件较差，容易发生事故；采用较大半径的长缓圆曲线，具有线形美观、顺适、易于适应地形和环境、行车舒适等特点。
应用圆曲线的关键是如何选择合理的圆曲线半径和长度，一般情况下应遵循如下几点：1)适应地形的情况下应尽量选用较大的曲线半径；2)半径的选定要根据路线走向、地形地物约束情况及线形组合要求等，采用切线长、外距、曲线长等进行反算，然后对照规范规定进行取舍；3)一般情况下宜采用极限最小半径的4~8倍或超高为2%~4% 所对应的圆曲线半径值；4)地形条件特别困难时，可使用极限最小半径；5)对于高等级公路，圆曲线半径除满足上述要求外，最好还要满足视觉舒适的最小半径，以保证线形美观、协调和行车视觉舒适。6)选取圆曲线半径时应考虑与前后线形要素之间的相互协调，使得整条平面线形连续、均衡；7)圆曲线应与纵面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合的情况。一般竖曲线半径为平曲线半径的10~20倍左右为宜；8)圆曲线长度除应满足相应公路等级的规定要求外，还应照顾与缓和曲线长度之间的关系，以保证线形的协调和均衡。一般建议缓和曲线长度Ls与圆曲线长度Ly的关系为1：1：1或1：2：1为宜。
缓和曲线应用注意的问题：1)线形缓和在线形设计中应作为主要线形要素加以利用；2)回旋线长度应随圆曲线半径的增大而增大；3)在确定回旋线参数时，应在下述范围内选定：(R/3
公路网规划应能满足该区域内的道路交通运输需求，保证该区域内的道路交通便捷、通达、快速和高效。
公路网的布局和结构应满足全局性和整体性的要求。
公路网规划必须要求能提供宜人性的服务大环境以及安全、舒适的道路交通服务功能。
２.公路网规划的任务、内容和步骤
任务：通过深入的调查、必要的勘测和科学的定量分析，在剖析、评价现有公路状况，揭示其内在矛盾的基础上，根据客货流分布特点、发展态势及交通量、运输量的生成变化特征，提出规划期间公路发展的总目标和大布局；划分不同路线的性质、功能及技术等级，拟订主要路线的走向和主要控制点，列出分期实施的建设序列，提出确保实现规划目标的政策与措施，科学地预测发展需求，细致地研究合理布局。
主要内容包括：
公路网的现状及其综合评价，全面分析公路发展与社会经济发展的关系；
通过多种方法，科学预测客货运输量、交通量的发展水平，分析发展特点，提出发展目标；
论证公路网发展的总体布局方案，研究不同路线、路段的技术等级、性质与功能，干线的覆盖程度、吸引范围及其相应配套设施，优选出建设重点，推荐最佳建设序列；
针对公路网规划总目标提出实施规划存在的问题和需要采取的对策和措施；
公路网规划报告还应附有反映规划内容的图纸和表格。
步骤：
经济与交通情况调查；包括区域社会经济调查和交通运输调查；交通量发展预测；方案设计,多个备选方案;综合评价；实施方案与跟踪调查。
公路建设项目可行性研究就是论证该工程项目在技术上的可能性和经济上的合理性，建设条件是否具备，效益是否最佳，以提供决策依据，保证工程的经济效果。
公路建设项目可行性研究的步骤和方法:经济调查,包括区域性经济调查和个别经济调查;
交通量预测;技术标准的确定和方案论证;经济效益分析
交通运输调查：(1)公路基础设施建设的现状；(2)区域内其它交通方式基础设施建设的现状及其发展趋势；(3)公路客货运量及周转量；(4)区域内其它交通方式的客货运量和周转量；(5)汽车保有量及其发展趋势；(6)公路建设资金调查；(7)公路网区域内历年交通事故情况
交通需求分析和交通量预估：1.数据采集和调查方法；2.交通需求分析；3.交通量预测模型和方法；
影响因素法：回归预测方法从事物变化的因果关系出发考虑更多内在因素，采用统计学中多元回归分析方法建立预测模型（回归方程式）。它假设预测的交通量（或运输量）是若干个变量的函数。可以是线性的或是非线性的。
重力模型法：基本思路：两个城镇（或小区）之间的交通量或运输量是与城镇的经济实力呈正比，与两城镇之间的交通阻抗（距离、行程时间、运输费用等）呈反比。
四阶段工作预测流程：社会经济与交通运输的现状分析——第一阶段：发生和吸引交通量的预测——第二阶段：交通量分布的预测——第三阶段：对各种交通方式分胆量的分析——第四阶段：交通量的分配。
路网布局的原则和方法：1.建设规模和布局方案设计；2.路网布局模式评价：3.布局的步骤和方法
布局的步骤和方法：确定发展总目标；拟定布局的原则；选定路线通过的节点；按层次展开路线布局 ；网络方案优化 国道主干线：主要服务于较长距离的车辆出行，出行距离往往在200-300km左右，线路应尽量直捷，采用尽可能高的设计车速，不要求连通区域内所有城市，路线与城市应保持一定的间距，为城市发展保留适度空间。
城际快速公路网：客货运并重，提高城市之间快速、直捷的交通服务，这也要求全封闭满足连续交通流的高速公路，服务范围可达300km以上，能满足客运汽车半日内到达的目的，平均出行距离大体在50~100km。
“一小时距离法则”：的快速公路网，其服务半径在100km左右，如果与行政区划相联系，也可称为某市的市域公路网或市郊公路网。其功能和要求为：满足机动车交通为主，兼顾慢行交通，重点构筑中心城市与周围城镇节点之间的
通勤交通起集散左右，兼顾过境交通，宜于构建环射线公路网并兼有辅道，满足“一小时都市圈”的要求。
乡村公路网：是最基层的地方性公路网，它是联系县与镇、村之间以及深入农村的道路。它应充分考虑自然地理条件、社会经济发展特点、村镇分布格局等因素，着重解决公路网的通达深度问题和地方性公路网与高等级公路网的合理衔接问题。
高速公路：专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的多车道公路 。
一级公路：供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为15000～30000辆（四车道）或25000～55000辆（六车道）
二级公路：为供汽车行驶的双车道公路。一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为5000～15000辆。功能：二级公路为中等以上城市的干线公路或者是通往大工矿区、港口的公路。 三级公路：为供汽车行驶的双车道公路。一般能适应按各种车辆折合成小客车的年平均昼夜交通量为2000～6000辆。功能：为沟通县、城镇之间的集散公路。
四级公路：为供汽车行驶的双车道或单车道公路。一般能适应按各种车辆折合成小客车的年平均昼夜交通量为：双车道2000辆以下；单车道400辆以下。功能：为沟通乡、村等地的地方公路。
快速路：快速路为城市中大量、长距离、快速交通服务。快速路对向行车道之间应设中间分车带，其进出口应采用全控制或部分控制。
主干路：为连接城市各主要分区的干路，以交通功能力主。自行车交通量大时，宣采用机动车与非机动车分隔形式，如三幅路或四幅路。 主干路两侧不应设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口。
次干路：次干路与主干路结合组成城市道路网，起集散交通作用，兼有服务功能
支路：支路为次于路与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主。
城市道路是指在城市范围内具有一定技术条件和设施的道路; 必定位于城市规划区范围内， 是为城市自身服务。公路是连接各城市、城市和乡村、乡村和厂矿地区的道路; 不一定位于城市规划区范围内， 其功能定位是为区间的交通联系服务。
公路与城市道路的主要区别：功能定位不同；2.分级标准不同；3.职能部门不同；4.建设资金来源渠道不同；5.技术标准不同；6.命名不同。
公路与城市道路融合的必要性：(1)运输过程的完整性要求公路与城市道路相互连通；(2)城市用地的扩展性要求公路与城市道路动态融合
公路与城市道路融合的影响因素：(1)经济的快速发展对公路与城市道路融合具有
促进作用；(2)城市的发展规模决定公路与城市道路融合的地理位置；(3)城市道路网的布局影响公路与城市道路融合的衔接径路；(4)公路的等级和功能影响公路与城市道路融合的空间形态；(5)科学技术的发展影响公路与城市道路融合的技术标准。
公路与城市道路融合的内容：道路断面型式；2.管线布设；3.道路路线线型；4.有关的技术标准及规范。
纵坡的运用：对于货车比重较高路段，应尽量采用平缓的纵坡，不应轻易采用规定值。统计表明，坡度大于3%路段的事故率是平缓路段事故率的2—3倍，且随着坡度的加大,油耗急剧增加，环境污染随之加；对于以行驶小客车或轻型车为主的机场公路、旅游公路，当采用较大纵坡可明显减少工程造价时，可采用规定指标或者适当突破指标；对于设计速度较低的改建工程，经技术经济论证可以在规定值基础上增加1%；对互通区主线最大纵坡的规定主要是从保证匝道向主线平稳汇流角度考虑的，因此对于主线减速区上坡路段和主线加速区下坡路段的纵坡值可以灵活运用。 长陡坡的设计思路：强制休息区 ；交通标志 ；加强运营管理 ；
线性组合设计一般原则：(1)平纵指标均衡连续，有利于行车安全；(2) 线形设计首先必须满足汽车行驶动力学要求；(3) 线形指标的运用除考虑公路几何设计以外，还需考虑与沿线的地形、地势和自然人文环境相协调；(4)设计速度较低的公路更应选用均衡连续的技术指标，不应轻易采用极限指标。应避免极限平纵指标的组合，避免平面指标最大值同纵面指标最小值的组合，反之亦然。
长直线、长下坡的定义为：(1) 纵坡大于4%，坡长大于500m的直线下坡路段；(2) 纵坡1%—4%，坡长大于1000m的直线下坡路段； (3) 纵坡小于1%，坡长大于1.5km的直线路段
长直线末端小半径曲线路段，除关注曲线半径大小以外，还需关注其视距是否满足要求，也可以采取适当加大超高、增加路面摩擦系数等措施。
主要指标一般也是由很多影响因素和计算参数确定的，凡涉及列安全性的指标或者计算参数，如最小曲线半径，应严格执行或从严掌握。另一方面，规范指标的确定对这些影响因素一般是采用具有典型性和普遍性，代表性的通用值，而当实际条件变化时，在满足规范指标本意的基础上，极限指标值也可以是变化的，也就是说，边界条件的变化为灵活运用指标提供了余地。
次要指标，一般是在满足安全的基础上，从美学等角度提出的，在一般情况下也应尽量遵守标准规范要求，但当采用规范要求指标将在能源、环境、生态等方面付出较大代价时，则可以灵活运用。对属于好中求好的线形指标，如直线长度，可以适当突破 。
（主要指标强制执行，次要指标灵活掌握，突破指标论证使用）
爬坡车道设置条件：四车道高速公路、四车道一级公路以及二级公路在连续上坡路段，当运行速度、通行能力、运行安全等受到影响时，应设置爬坡车道。
避险车道设置条件：应设置在车辆可能失控的连续长陡下坡路段，一般情况，当平均纵坡≥4%，纵坡连续长度≥3km，交通组成中大、中型车辆比例较高时、应考虑设置避险车道。
避险车道设置位置：(1)一般设置在长陡下坡路段右侧的视距良好路段、主线应设置醒目标志，应避免由于视距不良导致驾驶人未发现或来不及操作而错过避险车道；(2) 避险车道一般设置在车辆不能安全转弯的主线平曲线之前和人口稠密区之前；(3) 避险车道入口应尽量布置在平面指标较高路段，并尽量以切线方式从主线切出，确保失控车辆安全、顺利驶人，进人避险车道的驶入角不应过大，以避免引起侧翻。
横净距：在路面标高以上范围，驾驶人视点至障碍物边缘的横向距离里，驾驶人视点可按内侧行车道内边缘向外1.5m计。
横净距的主要影响因素 ：高等级公路：中央分隔带上的连续密布的防眩设施、护栏和隧道内侧墙体等。标准路基横断面布置中已经提供了一定的侧向宽度，如中央分隔带C值、路缘带、隧道内检修道等，当已有净宽小于曲线内侧视距要求的最小横净距时，则需要加宽横向净宽以保证行车视距
高等级公路：中央分隔带上的连续密布的防眩设施、护栏和隧道内侧墙体等。标准路基横断面布置中已经提供了一定的侧向宽度，如中央分隔带C值、路缘带、隧道内检修道等，当已有净宽小于曲线内侧视距要求的最小横净距时，则
需要加宽横向净宽以保证行车视距。
数字地面模型，是用数字形式描述地形表面的模型。实质上这是对地面形态和属性信息的数字表达。
数字高程模型，是DTM模型的一种特例。当DTM模型中数字属性为高程时称为数字高程模型。坡度、坡向、地面粗糙度等其它地形因子都可以由高程推导而出。所以，DEM也是DTM的基础。
规则格网数据模型的优点：1）数据结构简单，算法实现容易，便于空间操作和存储。尤其适合在栅格数据结构的GIS系统中。2）容易计算等高线、坡度、坡向、自动提取地域地形等。规则格网数据模型的缺点：1）数据量大，有数据冗余；2）不规则的地面特性与规则的数据不协调。它对不同地形采用一律平等的规则格网，不利于表示复杂地形。 数字地面模型的生成-----数据采集方法：
1、人工格网法；
2、三角网法；
3、立体像对法；
4、曲面拟合法；
5、等值线插值法
数字摄影测量：基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等理论，提取所摄对象用数字方式表达的几何与物理信息。
国内公路测设自动化的实现途径：推广普及航测数模技术在公路设计中的应用；促进野外实测公路设计一体化系统的应用与推广； 促进公路CAD商品化，拓宽计算机技术在公路设计中的应用； 促进GPS的应用；促进新成果的应用。 全站仪优缺点
优点：（1）操作简单，逐渐向“傻瓜”化方向发展；（2）无需记录、无需计算；（3）外业人员配备少，一般两人就可进行；（4）有较高的测距、测角精度；（5）工作效率高。
缺点：仪器投资大。
适用条件：适用于路线里程较短，或由于路线方案改动，使路线超出原航摄区域范围产生的航摄漏洞等情况。
航空摄影：利用安装在飞机等航空飞行器上的航空摄影机从空中对地面进行摄影，以获取航空像片。航空摄影机除了应具备物镜畸变小、分辨率高、透光力强、结构稳定外，还应具备摄影过程的高度自动化。
航测成图的特点：（1）范围大、精度高；（2）速度快、成本低；（3）信息丰富、客观真实；（4）野外工作量少，受地形和气候条件影响较小；（5）易于采用新技术和实现自动化、智能化；（6）像片可多次利用，除绘制线划地形图外，还可用以编制影像地图和各种像片图，以及建立数字地面模型和地图数据库等。 适用于公路较长，地形区域较大的情况。
GPS系统的优点：定位精度高；观测时间短；测站间无须通视；可提供三维坐标 抗干扰性能好、保密性强；全天候作业；功能多、应用广（测量、导航、测速、测时 ）
GPS系统的缺点：精确定位受到电离层和对流层的干扰；视野不开阔、障碍物较多的地方误差较大；适用于视野开阔、障碍物较少的区域。
遥感的定义：广义：遥远的感知。泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波（声波、地震波）等的探测。狭义：应用探测仪器,不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。
数字摄影测量是基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。
地理信息系统（GIS）：用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统，是有关空间数据管理和空间信息分析并以多种形式输出数据或图形产品的计算机系统。
GIS的功能:1.数据采集、检验与编辑； 2.数据格式化、转换、概化；3.数据的存储与组织；4.查询、检索、统计、计算功能；5.空间分析；6.显示
公路线形设计是公路总体设计、总体布局的关键。线形是公路的骨架，其设计合理与否，直接影响到公路运行安全。 设计速度是指气候正常、交通密度小、汽车运行只受道路本身条件几何要素、路面、附属设施等影响时，一般驾驶员能保持安全而舒适地行驶的最大行驶速度。 【（1）线形设计要素与实际行车速度不相符 （2）线形要素之间的组合设计不合理（3）设计车速和实际行车速度的不相容】
公路线形是直线与曲线连接而成的空间立体线形。线形设计的合理与否，直接影响汽车行驶的安全性。面对复杂的地形、地貌、地质条件，工程量艰巨、环境保护工作难度大等因素，如何使得公路设计做到安全、经济、舒适、美观、利于环境保护，公路路线设计指标的选取以及线形指标的均衡性对交通安全将起着举足轻重的作用。
优良的道路几何线形组合设计应为：宽阔连续的视野能使驾驶员自觉地保持随时对车辆行驶状态进行及时的调整，并为驾驶员在遇到紧急情况时采取安全措施赢得时间
基于运行速度的公路设计方法总体原则：指标总体均衡、连续过渡；多用曲线（增大曲线比重）；不取极限指标（平纵均建议选用极限指标）；控制坡度坡长（控制平均坡度）；注重车型比例（以前注重交通量（折合）、通行能力，注重交通组成和代表车型：超高设置、爬坡车道、视距检测等位置确定（重车比例超过30％就应该按照重车来设计超高等） 宽容设计理念:宽容设计就是要建立平坦、无或少障碍物的路侧净区，将路侧障碍物对车辆构成的危险降到最小程度，减少驾驶员犯错造成重大损失的概率，即使驾驶员犯了错误也为其提供纠正错误的机会。其方法特点是改变出行者被动地承受道路条件的变化，让路更好地为人服务，减轻驾驶员的劳动量和心理负担，珍视人的生命权利，落实以人为本的高速公路设置理念。
路侧安全净区是指公路行车方向最右侧车道以外、相对平坦、无障碍物、可供失控车辆重新返回正常行驶路线的带状区域，是从行车道边缘开始，车辆驶出路外后能够驶回车道的一个宽度范围。
