公路勘察设计中数字测绘技术的应用解析

摘  要  在经济发展的带动下，我国的交通运输行业飞速发展，公路工程的数量也在不断增加。做好公路勘察设计工作，确保公路工程的顺利施工和合理应用，是当前交通主管部门需要重点关注的问题。本文结合数字测绘技术的相关概念，对其在公路勘察设计中的应用情况进行了分析和探讨。

关键词  公路勘察设计;数字测绘技术;应用

中图分类号：P231      文献标识码：A      文章编号：1671-7597（2014）21-0109-02

最近几年，社会经济的飞速发展，使得作为国家基础设施的公路建设同样得到了巨大的进步，公路工程项目的数量不断增加，正以每年接近1500 km的速度，对我国的公路交通网络进行完善。而为了保证公路的优化设计和合理施工，做好公路的勘察设计工作是非常重要的。随着电子计算机和电子全站仪的发展和普及，数字测绘技术得到了迅猛发展，几乎占据了大部分的测绘市场，因此，在公路勘察设计中应用数字测绘技术，可以说是一种必然的趋势，需要公路主管部门的充分重视。

1  数字测绘技术的发展

测绘，是指对自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集、表述以及对获取的数据、信息、成果进行处理和提供的活动。数字测绘技术，主要是以测绘为目的，以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学等为基础，以GPS、GIS、RS等技术为核心，对地面的实际状况进行测量，并绘制相应地形图，为工程建设的规划设计和行政管理提供相应的参考依据。20世纪80年代，我国的现代测绘技术体系开始起步，对空间定位技术、遥感技术以及地理信息数据库等进行了分析和研究，并基本完成了国家基本比例尺地形图测制。在测绘工作中，采用光学经纬仪，虽然精度较高，但是很容易受到各种因素的影响，工作效率偏低。到20世纪90年代，我国从国外引进了更加先进的GPS接收机，可以直接对地面点的坐标进行测定，不受天气因素的影响，相邻的点也不需要考虑通视问题，使得测绘工作的工作量大大减少，作业效率有效提高。同时，在内业制图方面，以计算机制图代替了手工成图，图件更加美观，精准度也更高，而且由于制订了相对统一的标准，所有绘制出的图纸都非常标准，成图质量大大提高。现如今，随着电子全站仪的普及和应用，数字测绘技术几乎已经占据了我国大部分的测绘市场，在测绘领域发挥着越来越重要的作用。

2  数字测绘技术在公路勘察设计中的应用

在公路工程建设中，测量工作是最为基础的工作，其作用和意义都是非常重要的。公路工程地质测绘的主要目的，是查明公路沿线的地质、地形、地貌特征，结合相应的地质资料，对路基、隧道、桥梁以及其他结构物进行合理的设计，以确保其稳定性和适用性，为工程的设计和施工提供良好的参考依据。这里结合相应的工程实例，对数字测绘技术在公路勘察设计中的应用情况进行分析和讨论。

1）公路概况。某高速公路工程项目是当地高速公路网重要组成部分，于2013年10月份正式启动，主线全长77.812 km，公路主体分别位于相邻的两个城市境内。项目总投资约66.42亿元，建设项目计划工期32个月。公路主体经过山区和丘陵地带，地形条件极其复杂，起伏较大，而且剥蚀作用强烈，加上区域小气候很难掌控，如果采用传统的测量方法，在很多地区不具有可行性，因此，需要采用数字测绘技术进行公路的地质测绘工作。

2）数字测绘技术的应用。

①RS技术。RS技术即遥感技术，主要是通过遥感影像和遥感数据，对公路工程的地质情况进行分析，结合现场地质勘察以及钻探技术，可以帮助地质勘测人员完成对公路沿线工程地质、水文地质等的分析和判断，提供给路线设计人员进行地质选线。在该工程中，需要首先对公路沿线范围内相关的卫星影像资料、遥感数据资料以及地质资料等进行收集和整理，然后利用高分辨率卫星影像以及多光谱卫星影像等，对公路的地质地貌、构造分布、工程地质条件等进行全面细致分析，从而为路线方案的选取提供有效的参考依据和建设性意见，确保公路路线的合理性。

②GPS技术。GPS指空间定位技术，主要是利用GPS定位卫星，对待测区域进行定位，结合大地水准面精化技术，可以获取公路基础控制点的三维坐标。与其他定位技术相比，GPS技术的测量精度最高可以达到厘米量级，可以代替费时费力的几何水准，从而真正实现GPS定位技术在物理和几何意义上的三维定位功能，提升地面高程的精度和准度。在该工程中，GPS技术同样与大地水准面精化技术相结合，同时对地面点水准高度和平面坐标进行测量。通过球冠协调和分析方法，大大提高了似大地水准面的精度，可以有效满足公路和隧道、桥梁等勘测中对于高程精度的要求，减少了高程测量工作的工作量，极大地提高了工作的质量和效率。

③GIS技术。GIS指地理信息系统，也称地学信息系统，是一种特定的空间信息系统，在计算机软件系统和硬件的支持下，可以对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、分析和描述。运用GIS技术，可以将其他技术获取的数据综合在一起，构建三维公路浏览场景，结合相应的理论、算法和架构，并通过与公路CAD的集成，可以在三维地表数据的基础上，进行建模、动态设计等，可以有效提高公路设计的质量和水平，确保公路建设的可持续发展。在该工程中，通过GIS系统，对卫星图像、遥感图像、DOM、DEM以及地面控制点等相关资料进行归集和整理，利用系统中的专业软件，进行空间分析，可以构建出公路选线多因素空间分析模型，结合公路建设的实际需求和客观制约因素，能够对公路路线进行合理设计，快速实现工程土石方量计算、虚拟防线以及不同路线方案的对比，进而实现公路勘察设计内外业的一体化，确保设计方案的合理性和可靠性。

④APS和DPS技术。APS指航空摄影测量系统，DPS指数字摄影测量系统，通过两者的相互结合，可以快速获取公路设计路线沿线的高分辨率正射影像（DOM）、高精度数字高程模型（DEM）以及数字线划图（DLG）。而如果利用LiDAR（激光雷达）技术，还可以得到地面激光点点云数据，由此建立起来的数字高程模型可以准确反映相关区域的地形变化情况，公路设计人员可以以此为依据，对工程的纵横断面进行精确设计，并对土方量进行精确计算。在该工程项目中，由于公路主体经过的山区属于位于断裂带，属于地震频发地区，加上恶劣天气的影响，如果采用传统的航空测量或者地面实测，都不具有可行性。因此，这里以LiDAR技术为主，地面激光扫描技术为辅的多元激光数据集成技术，对公路的勘察设计提供相对完成和真实的三维地形地貌信息，以方便进行路线方案的设计，缩短公路勘察设计的周期，确保设计方案的质量，为公路的施工留出了充足的时间。

⑤CASS绘图技术。CASS软件是以AutoCAD平台为基础开发的一种数字化成图软件，支持AutoCAD的所有版本，在继承CAD软件强大便利的绘图功能的同时，结合我国测绘施工的特点，增加了许多应用于工程施工等方面的功能，利用全站仪、GPS等得到了测量数据，通过专业软件，可以自动生成等高线、图标以及地形要素等，也可以在计算机上对草图进行直接修改和编辑。由于可以直接进行各种分析和计算，因此节约了大量的人力、物力资源，同时极大地缩短的成图周期，在公路勘察设计中发挥着非常重要的作用。

3  结束语

总而言之，在当前经济发展的带动下，我国的公路工程得到了迅猛发展，公路勘察设计也受到了社会各界的广泛关注。数字测绘技术的应用，可以为公路勘察设计工作提供一个良好的服务平台，同时能够有效拓宽勘察设计的视野，提高其工作效率和工作质量。可以说，应用数字测绘技术，是公路勘察设计发展的必然趋势，对于公路交通建设事业的发展发挥着巨大的推动作用，应该得到推广和普及。

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