淺談公路勘察設(shè)計(jì)中全數(shù)字地形測圖的應(yīng)用

田趙紅

(許昌市公路管理局直屬分局,河南許昌 461000)

淺談公路勘察設(shè)計(jì)中全數(shù)字地形測圖的應(yīng)用

田趙紅

(許昌市公路管理局直屬分局,河南許昌 461000)

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,公路建設(shè)得到了長足的發(fā)展,其中公路建設(shè)與勘察設(shè)計(jì)技術(shù)密不可分。全數(shù)字地形測圖在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,為公路建設(shè)提供了有力的依據(jù),為加快我國交通事業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。本文就分析傳統(tǒng)地形測圖的弊端,并在介紹全數(shù)字地形測圖原理的基礎(chǔ)上,探討其在公路勘察設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

公路勘察設(shè)計(jì) 全數(shù)字地形圖 應(yīng)用

隨著我國科技水平的進(jìn)步，公路勘察設(shè)計(jì)中，加大了對計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化智能設(shè)備的使用，使得圖紙出圖率、電算化率、CAD技術(shù)、電子存儲(chǔ)容量與效率明顯提高。傳統(tǒng)的公路勘察設(shè)計(jì)中，雖然也廣泛應(yīng)用測距儀、全站儀、經(jīng)緯儀等電子設(shè)備，但是其技術(shù)含量較低，測量工作量大，測量工期較長，出錯(cuò)率較高。我國公路建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行中，對公路建設(shè)的等級(jí)、質(zhì)量等要求也越來越高，進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)過程中，也應(yīng)該轉(zhuǎn)變原有的思路，采用全數(shù)字地形測圖技術(shù)，提高公路勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量，推動(dòng)我國公路建設(shè)科技化進(jìn)程。

1 傳統(tǒng)公路勘察設(shè)計(jì)中地形測圖弊端

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，特別是城市化建設(shè)的不斷深入，使我國的交通事業(yè)得到了迅速發(fā)展。其中，在公路建設(shè)過程中，公路勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)系著整個(gè)公路建設(shè)的質(zhì)量，所以需要給予足夠的重視。然而進(jìn)行公路測量設(shè)計(jì)過程中，常常會(huì)遇到地形復(fù)雜、交通干擾等情況，對公路勘察設(shè)計(jì)工作造成極大的影響。

采用傳統(tǒng)的測量設(shè)備與方式，如果在山區(qū)丘陵地帶，往往遇到地勢縱橫、樹木瘋長等情況，前后難以通視，傳統(tǒng)的測量設(shè)備與技術(shù)難以解決，增加了公路測量難度；我國平原地帶經(jīng)濟(jì)普遍發(fā)達(dá)，建筑物線路，交通線路、電力通信線路錯(cuò)綜復(fù)雜，在公路勘察設(shè)計(jì)過程中需要綜合各方面因素，給策劃者帶來諸多困擾。傳統(tǒng)的測量技術(shù)不僅本身難以適應(yīng)復(fù)雜的測量環(huán)境，并且對于數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)方面也具有一定的缺陷，傳統(tǒng)測量數(shù)據(jù)靠手工記錄，在大量測量數(shù)據(jù)面前，手工處理工作量大、工作效率低，并且測量數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。

2 全數(shù)字地形測圖的基本原理

2.1 全數(shù)字地形測圖原理

地形測量主要包括控制測量以及地貌、地物測量兩個(gè)方面。傳統(tǒng)的地形測量采用經(jīng)緯儀測圖或者平板儀測圖，將這兩種測圖方式成為白紙測圖，這種測圖方式的基本原理是利用極坐標(biāo)法以及解析法，可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)得到最終的模擬式圖解圖。但是由于傳統(tǒng)的測圖方式成圖周期較長、測量工作量大、精度低，與現(xiàn)在公路測量環(huán)境不太適應(yīng)，所以被逐漸淘汰。全數(shù)字地形測圖充分利用現(xiàn)代化科技的測繪新技術(shù)，采用先進(jìn)的測量儀器，包括電子全站儀、GPS系統(tǒng)等，并且利用自動(dòng)化的成圖軟件，采用較為靈活的測量方式，以數(shù)字化信息的方式完成測圖工作，最終可以得到被測地形的模型式數(shù)字圖。

具體來說，全數(shù)字地形測圖技術(shù)以白紙測圖原理為基礎(chǔ)，采用圖形處理、數(shù)字處理、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)方法，完成對測量數(shù)據(jù)的采集、變換、傳輸、分析、識(shí)別、存儲(chǔ)、處理、編輯修改以及顯示，最后完成計(jì)算機(jī)繪圖。與傳統(tǒng)的測圖技術(shù)相比，全數(shù)字地形測圖不僅改進(jìn)了基本方法，其技術(shù)本質(zhì)也發(fā)生了較大的改進(jìn)。采用專業(yè)數(shù)字化地形圖測繪，經(jīng)過處理后，可以滿足公路規(guī)范的需求，每條公路的地形圖可以形成永久保存的電子檔案，勘測成果在圖上一目了然，可重復(fù)利用，并可不斷補(bǔ)充調(diào)整。公路設(shè)計(jì)引入專業(yè)勘測的電子地形圖，勘測效率大大提高，勘測費(fèi)用降低很多，勘測設(shè)計(jì)周期會(huì)大大縮短，而且數(shù)據(jù)精確，易于保存，數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入利用，免去人工錄入的繁瑣和失誤，可以重復(fù)利用，一舉多的，可以紙上選線、定線，測量數(shù)據(jù)可以視實(shí)際情況，隨時(shí)補(bǔ)充調(diào)整。測量成果可以直接與國家控制網(wǎng)轉(zhuǎn)化，以便與其他測量行業(yè)的數(shù)據(jù)共享。測量完畢或公路施工后能長久保存測量成果，并進(jìn)行校核，推進(jìn)公路測量的數(shù)字化進(jìn)程。

2.2 全數(shù)字地形測圖特點(diǎn)

全數(shù)字地形測圖技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)采用這種測圖技術(shù)，打破了內(nèi)業(yè)與外業(yè)之間的界線，實(shí)現(xiàn)了從首級(jí)控制到成圖的一體化作業(yè)，很大程度上降低了外業(yè)測量的強(qiáng)度，縮短了成圖周期。(2)采用全數(shù)字地形測圖，打破傳統(tǒng)測圖逐級(jí)控制、分級(jí)布網(wǎng)的方式，在一個(gè)側(cè)區(qū)內(nèi)進(jìn)行一次性布網(wǎng)，采用整體平差的方式對布網(wǎng)進(jìn)行控制。在側(cè)區(qū)內(nèi)的布網(wǎng)可以任意混合，與傳統(tǒng)白紙測圖相比，控制點(diǎn)數(shù)量大幅度減少，并且碎部測量可以與圖根控制加密同步進(jìn)行。(3)全數(shù)字地形測圖采用專業(yè)的軟件識(shí)別技術(shù)，所以對碎部點(diǎn)記錄格式有特定的要求，方便軟件識(shí)別，并與數(shù)據(jù)庫建立統(tǒng)一關(guān)系；在碎部點(diǎn)測量過程中，可以采用建立測站點(diǎn)的方式，除了利用極坐標(biāo)法確定碎部點(diǎn)坐標(biāo)外，還可以采用其他方式，在方式上較為靈活，具體可以采用的方式包括直角偏距法、距離交會(huì)法、方向交會(huì)法、對稱點(diǎn)法以及導(dǎo)線法等等，根據(jù)測區(qū)的具體情況，靈活采用編碼作業(yè)以及無碼作業(yè)方式。(4)利用全數(shù)字地形測圖進(jìn)行碎部測量過程中，不會(huì)受到圖幅邊界限制，外業(yè)測量可以不分幅作業(yè)，而是由內(nèi)業(yè)成圖過程中進(jìn)行接邊處理或自行分幅。

3 全數(shù)字地形測圖在公路勘察設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

在公路勘察設(shè)計(jì)過程中，合理的利用全數(shù)字地形測圖，結(jié)合公路設(shè)計(jì)以及橋梁設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，利用專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件，提高了公路勘察設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量，完成了現(xiàn)有公路設(shè)計(jì)軟件與數(shù)字化地形圖的完美對接。

3.1 數(shù)字化地面模型的建立

進(jìn)行公路勘察設(shè)計(jì)中，數(shù)字地面模型是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，能夠?yàn)楣吩O(shè)計(jì)提供有力的依據(jù)。數(shù)字地面模型(DTM)，實(shí)質(zhì)上就是將一定組織結(jié)構(gòu)按照一定規(guī)律組織在一起的數(shù)據(jù)組合，能夠?qū)臻g位分布的地形屬性特征進(jìn)行數(shù)字化的描述，一般來說，用一個(gè)平面坐標(biāo)系統(tǒng)來表示空間分布，而地形屬性特征就是對各個(gè)空間平面的位置高程組合描述，表示地形起伏特征，這一模型的建立是獲取測區(qū)地形地理信息不可缺少的環(huán)節(jié)。公路勘察設(shè)計(jì)過程中，常常用到的數(shù)字地面模型包括三角網(wǎng)式數(shù)字地面模型、扇形網(wǎng)式數(shù)字地面模型、方格網(wǎng)式數(shù)字地面模型、魚骨網(wǎng)式數(shù)字地面模型等，這些類型數(shù)模的劃分主要是依據(jù)網(wǎng)的形式，其中三角網(wǎng)式在公路設(shè)計(jì)中最為常用。

3.2 數(shù)字化地形圖模型的應(yīng)用

數(shù)字化地形測圖技術(shù)，應(yīng)用專業(yè)的成圖軟件，經(jīng)過大量的實(shí)踐表明，這種技術(shù)能夠節(jié)約人力、物力、財(cái)力，具有較強(qiáng)的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。下面就以某山區(qū)公路建設(shè)為例，分析數(shù)字化地形圖的應(yīng)用。

某公路位于甘肅山區(qū)地帶，全長25．7公里，屬于二級(jí)公路，公路設(shè)計(jì)時(shí)速為每小時(shí)60公里，公路路面為白色水泥混凝土。由于該路段樹木林立、地形復(fù)雜，傳統(tǒng)的測量儀器很難完成測量任務(wù)。采用GPS全球定位系統(tǒng)以及RTK技術(shù)，沿公路走向進(jìn)行測量，獲得測區(qū)帶狀地形圖，并利用專業(yè)的成圖軟件，制成了比例為1:1000的數(shù)字化地形圖。在進(jìn)行公路勘察設(shè)計(jì)過程中，能夠直接打開地形圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且使用了水準(zhǔn)儀、測速儀等，進(jìn)行相關(guān)的采集、放樣等外業(yè)測量?？s短測量周期達(dá)60%以上 ，提高了測量效率和質(zhì)量，大大節(jié)約了人力、物力，大大推進(jìn)了由傳統(tǒng)的測量方法到現(xiàn)代的測量方法的變革。內(nèi)業(yè)過程中電子數(shù)據(jù)與專業(yè)公路設(shè)計(jì)處理軟件、橋涵設(shè)計(jì)軟件等直接導(dǎo)人對接，解決了傳統(tǒng)測設(shè)手段的設(shè)計(jì)效率低、出錯(cuò)率高，誤差大、檢查手段落后和人工作業(yè)隨意性大等缺點(diǎn)，全方位改善了現(xiàn)有公路勘察設(shè)計(jì)體系，使公路測設(shè)過程發(fā)生了本質(zhì)的變化，其使用效率可從工作人員野外工作減少、勘察設(shè)計(jì)協(xié)同作業(yè)方式、設(shè)計(jì)周期縮短、勞動(dòng)強(qiáng)度降低、設(shè)計(jì)能力提高、設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)水平提高等方面得以體現(xiàn)。

4 結(jié)語

隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，對公路建設(shè)的相關(guān)要求也越來越嚴(yán)格，這不僅需要加強(qiáng)公路施工管理，還需要先進(jìn)的公路勘察設(shè)計(jì)技術(shù)，為公路施工提供有力的依據(jù)。全數(shù)字地形測圖技術(shù)就是在傳統(tǒng)白紙測圖技術(shù)基礎(chǔ)上，應(yīng)用先進(jìn)的測繪理念，采用先進(jìn)的測量設(shè)備、儀器以及專業(yè)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、成圖軟件等，大大提高了地形測圖的效率與質(zhì)量，為公路勘察設(shè)計(jì)節(jié)省了大量的資源，具有很高的應(yīng)用價(jià)值，是我國公路勘察設(shè)計(jì)中不可缺少的技術(shù)支持。

[1] 張暉,徐彥剛.全數(shù)字地形測圖在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國科技博覽,2012,25(4):102-103.

[2] 周蘭英.數(shù)字化地形圖在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè),2011,31(21):234-235.

[3] 蔣東兵,宋慶軍,李勇.淺談GSP測量在公路測量中的應(yīng)用[J].雷龍江交通科技,2010,15(4):45-46.

[4] 蔡紅兵.公路勘察設(shè)計(jì)新理念及其應(yīng)用[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào),2012,26(3):328-329.

[5] 楊福林.數(shù)字化測繪技術(shù)在公路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展,2014,14(8):219-220.