道路紅線圓弧段轉為折線的思考與建議

楊　光，宋小冬2

（1.同濟大學測繪與地理信息學院，上海200092；2.同濟大學建筑與城市規劃學院，上海200092）

道路紅線圓弧段轉為折線的思考與建議

楊光1，宋小冬2

（1.同濟大學測繪與地理信息學院，上海200092；2.同濟大學建筑與城市規劃學院，上海200092）

道路紅線在城市規劃及各項建設業務中的重要性、嚴肅性不言而喻。在道路規劃設計過程中，道路邊線除了用直線，還經常用圓弧線。隨著設計成果進入管理業務，道路邊線轉變為紅線，成為各種業務的重要依據。在實踐中，道路紅線用圓弧表示，經常給各類業務帶來諸多不便，如地塊邊界確定、面積量算、宗地的幾何處理、施工定位、竣工驗收、違法違章建設查處等，定位出現偏差、錯位，地塊邊界出現交叉、空隙。在很多業務、技術人員不得不自行將圓弧改變成折線，這樣就引起了各類業務的不一致。如果將道路紅線中的圓弧統一轉變為折線，可以避免這些偏差、錯位，不僅帶來便利，也能保證精確性。本項研究認為，將圓弧轉換成折線技術上不難，誤差也可控制，還存在從折線逆向轉換成圓弧的可能。在道路規劃設計結束后，將圓弧狀的道路邊線轉換成折線，才確定為紅線，將會使后續其他業務變得自然、順暢。

道路紅線；規劃；放樣；圓?。徽`差

城市道路紅線（簡稱紅線）一般是指道路用地的邊界，通常由城市規劃部門劃定。有時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行為，在城市建設、土地管理各項業務中，它的重要性長期以來毫無疑問。近幾年，隨著信息技術的推廣，對于道路紅線中圓弧段的處理出現一些爭議。本文就此技術問題，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、道路紅線和日常業務的關系

1.道路的規劃設計

道路的規劃設計可看成是產生紅線的初始業務。規劃設計過程中往往先產生道路中心線，根據道路的設計寬度，先推平行線，產生邊線，再設計橫斷面、縱斷面、交叉口等，規劃設計成果要用于管理，道路邊線就要轉變為紅線。為了方便車輛通行，道路中心線往往有圓?。▽τ诟咚俟?，還可能出現緩和曲線），在道路交叉口，邊線相交處，也會有圓弧，因此道路紅線存在大量圓弧，主要出自道路的規劃設計，如圖1、圖2所示。

2.控制性詳細規劃的編制

控制性詳細規劃（簡稱控規）一般依據道路紅線劃分地塊，制定其他控制線和控制指標，在特殊條件下，可能會對道路紅線提出局部調整意見。作為正式的規劃成果，規劃紅線和規劃地塊邊界應該重合，如果出現空隙或交叉，屬規劃編制業務的質量問題。

圖1　道路邊線用圓弧

圖2　交叉口邊線用圓弧

對于絕大多數的建設項目，特別是土地出讓，均要擬定規劃設計條件，道路紅線是重要的內容，除了在文本中提出退讓紅線的要求，還要繪制在附圖中（附圖也在從紙介質走向數字介質）。

3.地塊邊界的確定

在地籍管理業務中，地塊邊界一旦發生變化，道路紅線是重要依據。如果地塊邊界與道路紅線出現交叉，就會產生管理權限的沖突，如果兩者出現空隙，容易成為“真空”地帶，既不利于后續管理，也浪費土地，因此兩者重合才屬正常。在規劃、土地兩個機構相互獨立條件下，交叉、空隙經常發生，應積極防范，相互間保持一致，才能使規劃管理、土地管理走向和諧、有序。

4.建設項目的定位

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

5.土地權屬的勘定

土地管理部門在確定地塊具體位置或土地招、拍、掛前都要進行勘測定界測量，在確定地塊邊界的同時，還要詳細測算地塊周邊范圍內原有土地的各種用途，將來的規劃用途，允許建設的范圍，以及各類土地的用途流向，形成勘測定界報告。該項業務必須參照規劃部門提供的道路紅線、河道藍線、控制性詳細規劃中的其他控制線，用于土地出讓的規劃設計條件等，確定各項建設活動的允許范圍，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土地出讓的依據，也是后續地籍變更的依據，這樣就形成了多個宗地。地籍管理中的宗地（規劃界一般稱地塊）要求全覆蓋，即道路、河流等也需要劃界編宗，形成道路宗、河流宗等（如圖3所示）。如果有圓弧存在，很容易出現自相交或有縫隙的圖形，屬地籍管理中的數據質量問題（如圖4所示）。

圖3　地籍管理中的一般宗地與道路宗

圖4　宗地邊界出現交叉

二、紅線采用圓弧段帶來的麻煩

從上述各類業務的關系可以看出，紅線的含義很嚴肅，最初由道路設計產生，在控制性詳細規劃中得到確認，后續業務中應該嚴格遵守。

在計算機技術得到普及的今天，道路設計一般依靠計算機輔助設計（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，在國內多數城市用斜向切線）。

圓弧帶來的矛盾主要發生在土地管理和建設工程管理兩個領域，包括:

1）地塊邊界的確定。無論是各發達國家還是國內的地籍管理技術規范都指出了地塊邊界均是由直線段組成的，這經歷了長期的實踐考驗。對于地籍測量、權限界定，用直線段和直線段的交點（也稱折線的拐點、界址點）表示精確而簡單，如果出現圓弧，則容易產生誤差與歧義（如內圓還是外圓），解釋也變得復雜。在國家規范之外，上海自定義了補充規范，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，其面積計算的公式的解釋均較簡單，容易保持一致性。出現圓弧時，勢必帶來局部弓形，要靠復雜一些的函數來計算，還要依據不同的方向，作相加或相減處理，容易發生疏漏、差錯。除了要知道圓弧的端點、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，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（AutoCAD中多義線的圓弧用h/d來表達，正負號表示左右，如圖6所示）。一旦數據要轉換，會導致一個軟件平臺算出的面積和另一個平臺的結果有差距，而且往往到了其他業務流程才發現，而由誰來解釋、校正誤差，尚無合適的途徑。更進一步的是，一旦有多個圓弧相接，業務人員只能憑自己的經驗處理，會出現多種結果并存的尷尬局面。

圖5　帶圓弧多邊形的復雜性及圓弧表達的多樣性

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，明顯比直線段復雜，要靠手工式、交互式操作，也容易發生差錯、誤差。如為了產生道路宗地，需要在交叉口加一條線，一般將圓弧和直線的相交點作為參照點、連接點，很容易產生多邊形的互交叉（如圖4所示）。如CAD的多義線中有圓弧，轉換到地理信息系統（GIS）數據庫，由于幾何定義有出入，在轉換成多邊形時，會產生多邊形的自交叉、互交叉、縫隙。

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

5）違法、違章建設查處。建設工程是否壓線、跨線、越線，主要靠坐標點來檢驗，等于是折線、直線，如果要借助圓弧來定位、判定，實施難度比放線、定位更困難。

在上述5種業務中，技術人員、業務人員一般對業務采取如下對策:

1）第5）項業務，圓弧被放棄。

2）第4）項業務，圓弧被簡化成近似的折線。

3）第3）項業務，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）項業務，目前還沒有用函數計算弓形面積的技術規范，事實上用折線來擬合。

5）第1）項業務，將圓弧轉換成折線才能滿足國家技術規范。

三、將圓弧轉換為折線的可操作性

1.關于誤差控制

1）如果采用雙側弦高擬合辦法，可以用很小的數據量來保證較高的精度，要開發專門的軟件來處理，稍復雜一些。

2）如果采用單側弦高擬合辦法，精度稍低于雙側，要存儲的數據量也會大一些，但是技術相對簡單。

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是單側弦高方法示意，點位最大的誤差是弦高h。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規范的界址點精度要求，弦高為0.05～0.07 m，可取 0.05 m作試驗性的計算（見表1）；如果為了保證折線內部的直線長度相同，需要倒過來計算弦長。但從表1中可以看出，多數弦長在2～10 m之間，基本上可以滿足地籍測量及建設工程放樣的精度要求。

圖7　弦長與弦高關系

表1　圓弧轉為折線的誤差和數據量估計　m

筆者建議，可進一步論證弦長、弦高，然后進行制定圓弧轉為折線的規范性要求。

2.關于逆向轉換

筆者認為，道路中心線的圓弧應長期保留，除了用圖形表示，還應增加文字標注。如果在特殊條件下，修改道路規劃設計要用到道路紅線，可能會出現折線轉換為圓弧的要求。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，可以靠參數來試算、擬合，因為正常交匯邊界線所用圓弧的半徑是5 m的整倍數。因此，逆向轉換不存在理論、技術上的障礙。雖然現實中發生逆向轉換的機會很小，但是理論、技術上可行，能消除設計人員的后顧之憂。

3.關于轉換的時機

從各項業務的相互關系，以及國內其他城市多年的經驗來看，道路規劃設計階段產生的道路邊線，在確定為紅線時圓弧應轉換成折線，是比較穩妥的時機。轉換前屬道路邊線，轉換后屬道路紅線，后續各項業務不再需要轉換，各種操作均變得比較自然、順暢。

4.關于軟件平臺

目前規劃設計業務較多以AutoCAD為平臺，規劃管理較多為ArcGIS平臺，圓弧轉折線可在Auto-CAD平臺上完成，也可在從AutoCAD向ArcGIS轉換時完成。折線轉圓弧建議在AutoCAD平臺上完成。

四、結束語

規劃設計、規劃管理、土地管理多項業務互為依存，信息被相互利用，道路邊線轉變為紅線時，將圓弧轉換為以直線為基礎的折線，技術難度不大，精度可以得到滿足，有利于多項業務的數據共享。

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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，從事地理信息系統應用開發與土地信息化教學與科研工作。E-mail:yangis@126.com

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