道路紅線圓弧段轉(zhuǎn)為折線的思考與建議

楊　光，宋小冬2

（1.同濟(jì)大學(xué)測繪與地理信息學(xué)院，上海200092；2.同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上海200092）

道路紅線圓弧段轉(zhuǎn)為折線的思考與建議

楊光1，宋小冬2

（1.同濟(jì)大學(xué)測繪與地理信息學(xué)院，上海200092；2.同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上海200092）

道路紅線在城市規(guī)劃及各項(xiàng)建設(shè)業(yè)務(wù)中的重要性、嚴(yán)肅性不言而喻。在道路規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，道路邊線除了用直線，還經(jīng)常用圓弧線。隨著設(shè)計(jì)成果進(jìn)入管理業(yè)務(wù)，道路邊線轉(zhuǎn)變?yōu)榧t線，成為各種業(yè)務(wù)的重要依據(jù)。在實(shí)踐中，道路紅線用圓弧表示，經(jīng)常給各類業(yè)務(wù)帶來諸多不便，如地塊邊界確定、面積量算、宗地的幾何處理、施工定位、竣工驗(yàn)收、違法違章建設(shè)查處等，定位出現(xiàn)偏差、錯(cuò)位，地塊邊界出現(xiàn)交叉、空隙。在很多業(yè)務(wù)、技術(shù)人員不得不自行將圓弧改變成折線，這樣就引起了各類業(yè)務(wù)的不一致。如果將道路紅線中的圓弧統(tǒng)一轉(zhuǎn)變?yōu)檎劬€，可以避免這些偏差、錯(cuò)位，不僅帶來便利，也能保證精確性。本項(xiàng)研究認(rèn)為，將圓弧轉(zhuǎn)換成折線技術(shù)上不難，誤差也可控制，還存在從折線逆向轉(zhuǎn)換成圓弧的可能。在道路規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)束后，將圓弧狀的道路邊線轉(zhuǎn)換成折線，才確定為紅線，將會(huì)使后續(xù)其他業(yè)務(wù)變得自然、順暢。

道路紅線；規(guī)劃；放樣；圓弧；誤差

城市道路紅線（簡稱紅線）一般是指道路用地的邊界，通常由城市規(guī)劃部門劃定。有時(shí)也對允許建造的建筑范圍劃定邊界，俗稱建筑紅線，一般后退于道路紅線，也可能與道路紅線重合。紅線的主要目的是限制各方的建設(shè)行為，在城市建設(shè)、土地管理各項(xiàng)業(yè)務(wù)中，它的重要性長期以來毫無疑問。近幾年，隨著信息技術(shù)的推廣，對于道路紅線中圓弧段的處理出現(xiàn)一些爭議。本文就此技術(shù)問題，從信息處理的有效性、管理的便利性展開討論，主要針對道路紅線，也可延伸至建筑紅線。

一、道路紅線和日常業(yè)務(wù)的關(guān)系

1.道路的規(guī)劃設(shè)計(jì)

道路的規(guī)劃設(shè)計(jì)可看成是產(chǎn)生紅線的初始業(yè)務(wù)。規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中往往先產(chǎn)生道路中心線，根據(jù)道路的設(shè)計(jì)寬度，先推平行線，產(chǎn)生邊線，再設(shè)計(jì)橫斷面、縱斷面、交叉口等，規(guī)劃設(shè)計(jì)成果要用于管理，道路邊線就要轉(zhuǎn)變?yōu)榧t線。為了方便車輛通行，道路中心線往往有圓?。▽τ诟咚俟罚€可能出現(xiàn)緩和曲線），在道路交叉口，邊線相交處，也會(huì)有圓弧，因此道路紅線存在大量圓弧，主要出自道路的規(guī)劃設(shè)計(jì)，如圖1、圖2所示。

2.控制性詳細(xì)規(guī)劃的編制

控制性詳細(xì)規(guī)劃（簡稱控規(guī)）一般依據(jù)道路紅線劃分地塊，制定其他控制線和控制指標(biāo)，在特殊條件下，可能會(huì)對道路紅線提出局部調(diào)整意見。作為正式的規(guī)劃成果，規(guī)劃紅線和規(guī)劃地塊邊界應(yīng)該重合，如果出現(xiàn)空隙或交叉，屬規(guī)劃編制業(yè)務(wù)的質(zhì)量問題。

圖1　道路邊線用圓弧

圖2　交叉口邊線用圓弧

對于絕大多數(shù)的建設(shè)項(xiàng)目，特別是土地出讓，均要擬定規(guī)劃設(shè)計(jì)條件，道路紅線是重要的內(nèi)容，除了在文本中提出退讓紅線的要求，還要繪制在附圖中（附圖也在從紙介質(zhì)走向數(shù)字介質(zhì)）。

3.地塊邊界的確定

在地籍管理業(yè)務(wù)中，地塊邊界一旦發(fā)生變化，道路紅線是重要依據(jù)。如果地塊邊界與道路紅線出現(xiàn)交叉，就會(huì)產(chǎn)生管理權(quán)限的沖突，如果兩者出現(xiàn)空隙，容易成為“真空”地帶，既不利于后續(xù)管理，也浪費(fèi)土地，因此兩者重合才屬正常。在規(guī)劃、土地兩個(gè)機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立條件下，交叉、空隙經(jīng)常發(fā)生，應(yīng)積極防范，相互間保持一致，才能使規(guī)劃管理、土地管理走向和諧、有序。

4.建設(shè)項(xiàng)目的定位

無論是一般建筑工程，還是市政工程、園林工程，未按規(guī)劃設(shè)計(jì)條件后退紅線或超越紅線，往往被判為違法、違章建設(shè)，需要整改或受到懲罰。

5.土地權(quán)屬的勘定

土地管理部門在確定地塊具體位置或土地招、拍、掛前都要進(jìn)行勘測定界測量，在確定地塊邊界的同時(shí)，還要詳細(xì)測算地塊周邊范圍內(nèi)原有土地的各種用途，將來的規(guī)劃用途，允許建設(shè)的范圍，以及各類土地的用途流向，形成勘測定界報(bào)告。該項(xiàng)業(yè)務(wù)必須參照規(guī)劃部門提供的道路紅線、河道藍(lán)線、控制性詳細(xì)規(guī)劃中的其他控制線，用于土地出讓的規(guī)劃設(shè)計(jì)條件等，確定各項(xiàng)建設(shè)活動(dòng)的允許范圍，要遵循的退讓要求，還要確定待拆的建筑、待征的土地。這些不同用途的新地塊是后續(xù)土地出讓的依據(jù)，也是后續(xù)地籍變更的依據(jù)，這樣就形成了多個(gè)宗地。地籍管理中的宗地（規(guī)劃界一般稱地塊）要求全覆蓋，即道路、河流等也需要?jiǎng)澖缇幾?，形成道路宗、河流宗等（如圖3所示）。如果有圓弧存在，很容易出現(xiàn)自相交或有縫隙的圖形，屬地籍管理中的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題（如圖4所示）。

圖3　地籍管理中的一般宗地與道路宗

圖4　宗地邊界出現(xiàn)交叉

二、紅線采用圓弧段帶來的麻煩

從上述各類業(yè)務(wù)的關(guān)系可以看出，紅線的含義很嚴(yán)肅，最初由道路設(shè)計(jì)產(chǎn)生，在控制性詳細(xì)規(guī)劃中得到確認(rèn)，后續(xù)業(yè)務(wù)中應(yīng)該嚴(yán)格遵守。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)得到普及的今天，道路設(shè)計(jì)一般依靠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（computer aided design，CAD）軟件完成，城市道路的中心線、邊線（即紅線）一般由直線段、圓弧段組成，除了單條道路的邊線，在兩條道路的交匯處，也用圓弧來連接（在上海一般用圓弧，在國內(nèi)多數(shù)城市用斜向切線）。

圓弧帶來的矛盾主要發(fā)生在土地管理和建設(shè)工程管理兩個(gè)領(lǐng)域，包括:

1）地塊邊界的確定。無論是各發(fā)達(dá)國家還是國內(nèi)的地籍管理技術(shù)規(guī)范都指出了地塊邊界均是由直線段組成的，這經(jīng)歷了長期的實(shí)踐考驗(yàn)。對于地籍測量、權(quán)限界定，用直線段和直線段的交點(diǎn)（也稱折線的拐點(diǎn)、界址點(diǎn)）表示精確而簡單，如果出現(xiàn)圓弧，則容易產(chǎn)生誤差與歧義（如內(nèi)圓還是外圓），解釋也變得復(fù)雜。在國家規(guī)范之外，上海自定義了補(bǔ)充規(guī)范，允許圓弧的存在，這勢必帶來不必要的麻煩。

2）地塊面積的量算。由直線段圍合而成的地塊，其面積計(jì)算的公式的解釋均較簡單，容易保持一致性。出現(xiàn)圓弧時(shí)，勢必帶來局部弓形，要靠復(fù)雜一些的函數(shù)來計(jì)算，還要依據(jù)不同的方向，作相加或相減處理，容易發(fā)生疏漏、差錯(cuò)。除了要知道圓弧的端點(diǎn)、半徑，還有可能存在4種不同情況（如圖5所示）。不同軟件平臺(tái)，對圓弧的初始定義不一致，一般用圓心、半徑、起始終止角表達(dá)（AutoCAD中多義線的圓弧用h/d來表達(dá)，正負(fù)號(hào)表示左右，如圖6所示）。一旦數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換，會(huì)導(dǎo)致一個(gè)軟件平臺(tái)算出的面積和另一個(gè)平臺(tái)的結(jié)果有差距，而且往往到了其他業(yè)務(wù)流程才發(fā)現(xiàn)，而由誰來解釋、校正誤差，尚無合適的途徑。更進(jìn)一步的是，一旦有多個(gè)圓弧相接，業(yè)務(wù)人員只能憑自己的經(jīng)驗(yàn)處理，會(huì)出現(xiàn)多種結(jié)果并存的尷尬局面。

圖5　帶圓弧多邊形的復(fù)雜性及圓弧表達(dá)的多樣性

圖6　圓弧的弦高與弦長

3）宗地邊界的幾何處理，包括移位、合并、分割、連接。這些操作針對圓弧的話，明顯比直線段復(fù)雜，要靠手工式、交互式操作，也容易發(fā)生差錯(cuò)、誤差。如為了產(chǎn)生道路宗地，需要在交叉口加一條線，一般將圓弧和直線的相交點(diǎn)作為參照點(diǎn)、連接點(diǎn)，很容易產(chǎn)生多邊形的互交叉（如圖4所示）。如CAD的多義線中有圓弧，轉(zhuǎn)換到地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)庫，由于幾何定義有出入，在轉(zhuǎn)換成多邊形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多邊形的自交叉、互交叉、縫隙。

4）施工定位。在工程測量中，如果要嚴(yán)格按圓弧放線、定線，勢必要先定圓心，如果有關(guān)測量工具不能接觸圓心的位置（如圓心在建筑物內(nèi)部或圓心離開紅線太遠(yuǎn)），只能用擬合的辦法，事實(shí)上用折線段代替圓弧段，真正的圓弧已經(jīng)消失。因此，事先就將圓弧轉(zhuǎn)為折線，對施工、驗(yàn)收都方便。

5）違法、違章建設(shè)查處。建設(shè)工程是否壓線、跨線、越線，主要靠坐標(biāo)點(diǎn)來檢驗(yàn)，等于是折線、直線，如果要借助圓弧來定位、判定，實(shí)施難度比放線、定位更困難。

在上述5種業(yè)務(wù)中，技術(shù)人員、業(yè)務(wù)人員一般對業(yè)務(wù)采取如下對策:

1）第5）項(xiàng)業(yè)務(wù)，圓弧被放棄。

2）第4）項(xiàng)業(yè)務(wù)，圓弧被簡化成近似的折線。

3）第3）項(xiàng)業(yè)務(wù)，如果按圓弧處理，要增加很多工作量，很可能用折線代替。

4）第2）項(xiàng)業(yè)務(wù)，目前還沒有用函數(shù)計(jì)算弓形面積的技術(shù)規(guī)范，事實(shí)上用折線來擬合。

5）第1）項(xiàng)業(yè)務(wù)，將圓弧轉(zhuǎn)換成折線才能滿足國家技術(shù)規(guī)范。

三、將圓弧轉(zhuǎn)換為折線的可操作性

1.關(guān)于誤差控制

1）如果采用雙側(cè)弦高擬合辦法，可以用很小的數(shù)據(jù)量來保證較高的精度，要開發(fā)專門的軟件來處理，稍復(fù)雜一些。

2）如果采用單側(cè)弦高擬合辦法，精度稍低于雙側(cè)，要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量也會(huì)大一些，但是技術(shù)相對簡單。

3）如果用弦長來控制，需要事先估算弦高多少，才能判斷誤差是否滿足要求。

圖7是單側(cè)弦高方法示意，點(diǎn)位最大的誤差是弦高h(yuǎn)。如果考慮到解析測量方法的精度要求或國家地籍測量技術(shù)規(guī)范的界址點(diǎn)精度要求，弦高為0.05～0.07 m，可取 0.05 m作試驗(yàn)性的計(jì)算（見表1）；如果為了保證折線內(nèi)部的直線長度相同，需要倒過來計(jì)算弦長。但從表1中可以看出，多數(shù)弦長在2～10 m之間，基本上可以滿足地籍測量及建設(shè)工程放樣的精度要求。

圖7　弦長與弦高關(guān)系

表1　圓弧轉(zhuǎn)為折線的誤差和數(shù)據(jù)量估計(jì)　m

筆者建議，可進(jìn)一步論證弦長、弦高，然后進(jìn)行制定圓弧轉(zhuǎn)為折線的規(guī)范性要求。

2.關(guān)于逆向轉(zhuǎn)換

筆者認(rèn)為，道路中心線的圓弧應(yīng)長期保留，除了用圖形表示，還應(yīng)增加文字標(biāo)注。如果在特殊條件下，修改道路規(guī)劃設(shè)計(jì)要用到道路紅線，可能會(huì)出現(xiàn)折線轉(zhuǎn)換為圓弧的要求。如果道路中心線的圓弧值存在，可以靠紅線寬度來推算單條道路的邊線。對于兩條道路的交匯邊線，可以靠參數(shù)來試算、擬合，因?yàn)檎＝粎R邊界線所用圓弧的半徑是5 m的整倍數(shù)。因此，逆向轉(zhuǎn)換不存在理論、技術(shù)上的障礙。雖然現(xiàn)實(shí)中發(fā)生逆向轉(zhuǎn)換的機(jī)會(huì)很小，但是理論、技術(shù)上可行，能消除設(shè)計(jì)人員的后顧之憂。

3.關(guān)于轉(zhuǎn)換的時(shí)機(jī)

從各項(xiàng)業(yè)務(wù)的相互關(guān)系，以及國內(nèi)其他城市多年的經(jīng)驗(yàn)來看，道路規(guī)劃設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的道路邊線，在確定為紅線時(shí)圓弧應(yīng)轉(zhuǎn)換成折線，是比較穩(wěn)妥的時(shí)機(jī)。轉(zhuǎn)換前屬道路邊線，轉(zhuǎn)換后屬道路紅線，后續(xù)各項(xiàng)業(yè)務(wù)不再需要轉(zhuǎn)換，各種操作均變得比較自然、順暢。

4.關(guān)于軟件平臺(tái)

目前規(guī)劃設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)較多以AutoCAD為平臺(tái)，規(guī)劃管理較多為ArcGIS平臺(tái)，圓弧轉(zhuǎn)折線可在Auto-CAD平臺(tái)上完成，也可在從AutoCAD向ArcGIS轉(zhuǎn)換時(shí)完成。折線轉(zhuǎn)圓弧建議在AutoCAD平臺(tái)上完成。

四、結(jié)束語

規(guī)劃設(shè)計(jì)、規(guī)劃管理、土地管理多項(xiàng)業(yè)務(wù)互為依存，信息被相互利用，道路邊線轉(zhuǎn)變?yōu)榧t線時(shí)，將圓弧轉(zhuǎn)換為以直線為基礎(chǔ)的折線，技術(shù)難度不大，精度可以得到滿足，有利于多項(xiàng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)共享。

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Transforming Arcs to Polylines for Road Red Lines:Discussion and Suggestion

YANG Guang，SONG Xiaodong

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0239.

P27

B

0494-0911（2016）07-0122-04

2015-07-03；

2015-12-28

楊 光（1967—），男，副教授，從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)與土地信息化教學(xué)與科研工作。E-mail:yangis@126.com

引文格式：楊光，宋小冬.道路紅線圓弧段轉(zhuǎn)為折線的思考與建議［J］.測繪通報(bào)，2016（7）:122-125.