现代测绘技术在公路勘测中的应用

张　辉

摘要：公路作为一种线性构造物，是连接城市、乡村主要供汽车行驶的具备一定技术条件和设旃的道路，是带状的空间立体交通结构物。公路工程勘测直接关系刊路基、桥隧的安全，因此这一环节应引起高度的重视。文章介绍了公路测量的任务与作用及对测绘技术的发展要求，阐述了险隘测绘技术在公路勘察设计中的应用。

关键词：现代测绘技术；勘测；3S融合；数字化测绘

中图分类号：TM622文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）02-0060-02

近年来，作为国家基础设施的公路建设得到了飞速发展，平均每年开工项目里程接近1500km。为保障公路的设计优化与合理施工，与之息息相关的基础测绘控制测绘工作的重要性不言而喻。近年随着测绘技术的发展，GPS测绘技术已广泛应用于公路测绘的方方面面，但是其工作量大、测绘时间长、效率低，同时在网形布设、观测方法、误差控制等方面都存在一定的问题，再加上线路狭长，周围控制点少，给测绘工作带来不便。因此在进行基础GRS测绘控制测量上应用现代测绘技术显得尤为必要。

一、公路工程测绘的任务与测绘技术的发展要求

（一）公路工程测绘的任务与作用

每项工程建设都必须以社会与经济效益为依据进行规划设计，测量工作是工程建设中的一项最基础的工作，在道路、桥梁、隧道工程建设中起着重要的作用。通过观察和走访，可以对公路所在地区的工程地质条件进行综合性的地面研究。公路工程地质测绘的目的在于查明公路走廊范围内的地形、地貌、地质条件，并结合区域地质资料。对路基、桥梁、隧道及其他结构物的稳定性、适宜性做出评价，为工程地质勘探、测试工作及工点布置提供依据。比如为取得一条最经济、最合理的路线，我们首先需要进行路线勘测，绘制带状地形图，进行纵、横断面测量，进行纸上定线和路线设计，并将设计好的路平面位置、纵坡及路基边坡在地面上标定出来，以指导施工，当路线跨越河流时，拟设置桥梁跨越之前，应测绘河流两岸地形图，测定桥轴线的长度及桥位处的河床断面，桥位处的河流比降， 为桥梁方案选择及结构设计提供必要的依据，当路线纵坡受地形限制，采用避让山岭绕线平面线形不能满足规范要求，而选用隧道方案时，测定隧道进出口大比例尺地形图，为隧道洞口布置选择提供必要的数据。同时要查明岩土成因、性质、厚度、时代和分布范围；调查岩层产状。确定地质构造类型、软弱结构面的产状及其性质；调查新构造活动的痕迹、特点和与地震活动的关系。

（二）公路工程测绘技术的发展要求

上述公路工程测绘的任务与要求也必然引起现代测绘工程技术设计发生相应的变化，并表现出新的特点：与传统的设计方法不同。现代测绘技术设计方法的要求是动态设计、优化设计和计算机辅助设计，它与科学技术革命带来的思维方式变革和技术对象的复杂性密切相关。数据设计成为测绘重要的组成部分。由于数据获取的手段发生了变化，测绘工程中每个环节都存在着大量的数字数据，对这些数字数据的储存、管理和传递、使用也就必然成为现代测绘工程中一个组成部分，客观上要求技术设计必须进行数据设计。同时技术设计更加专业化。随着科学技术的发展，导致了学科分化的发展，因此对个人而言，胜任与测绘有关的所有领域内工作，已经不再可能。因此，一个工程的技术设计也就必然细分为多个专业设计，由多方面的技术设计人员共同完成。

二、现代技术在公路测绘中的应用

（一）3S融合技术

3S融合技术（遥感、全球定位系统和地理信息系统技术）为人类探测地球和分析环境提供了先进有效的手段。3S技术各有特长：遥感图像能够快速获取大面积信息，但有些地物属性又不可全面感知（如高程和经纬度）；GPS可以迅速定位目标，但没有地理属性；GIS具有信息查询分析和管理能力，但数据的获取比较困难；因此它们的结合应用是当代信息科学发展的必然趋势。3S技术的结合有多种形式，主要根据工作需要而定。应用卫星和航空遥感图像与计算机信息处理技术的结合，可以快速编制各种比例尺的遥感图和解译工程地质图，指导选线勘察工作，其综合效益可以提高30200倍以上，地质选线速度可以提高3～5倍以上。3S融合技术的功能和数据资源，彼此可以相互结合，实现功能互补，资源共享。比如基于GPS的遥感探测，可以获得具有三维地理信息的遥感图像数据，并输出三维地形模型数据（DEM）和各种实用的图件，大大简化了传统地形测量的过程，减轻了劳动，是地理制图技术的一个飞跃。应用GIS三维地形模型叠加遥感图像的技术，可以生成真实的地形模型，是当前在计算机上进行公路环境分析，优化路线方案的现代化技术之一，对优化路线方案，提高设计质量和速度有关键作用，是当前高等级公路勘察设计自动化的主要发展方向。另外，应用3S系统的信息采集、分析与制图功能，可以有效的进行公路交通各个阶段的管理工作。

（二）数字化测绘技术

测绘中传统的成图方法是人工把外业测量成果展绘在图廓上，然后人工草绘等高线及各种地物符号形成铅绘图，经过内业审校及修改后进行着墨清绘，验收部门审定后形成最终成果资料。该过程周期长，且不能直接由计算机进行各种必要的分析和计算，须由人工在图纸上进行量算，人耗、物耗较大。而数字化成图技术能克服这些不足。CASS软件是我国南方测绘仪器公司基于AutoCAD平台开发的新一代数字化成图软件，它支持AutoCAD的所有版本，充分继承了AutoCAD强大且方便的绘图、编图及打印等功能；同时结合我国测绘施工的特点，开发了一系列应用于工程施工等方面的功能。外业由全站仪、GPS或回声仪实测的数据通过计算机以CASS6.0的格式，利用CASS6.0强大的功能自动生成等高线及各种相关图式和地形要素，打印草图，经审校在计算机上进行修改和编辑，最后一次性出图。由于其矢量特性可直接进行各种分析和计算，可节约大量人力、物力，大大缩短成图周期。同时数字化测绘技术便于做各种分析和设计，陆上地形图的应用之一就是做各种分析和计算，如路长量算、面积量算、断面分析等。传统方法一般借助于各种量算工具，在图纸上进行量算，然后进行各种对比和分析。现在利用计算机解决这些问题已取得长足进展，但这方面的应用软件都是基于矢量图形格式，对于光栅图形格式却无能为力，有时不得不进行光栅矢量化，这些都要付出不小的代价。运用数字化成图技术可直接在电子图上进行分析和设计。

三、现代测绘技术在公路勘测中的应用实例分析

安徽省地质测绘技术院在阜（阳）-六（安）、安（庆-景（德）、合（肥）-阜（阳）等数十条高速公路采用1：2000数字地形图（DLG）测图和DEM、DOM的制作。主要工作流程：选像控点（用1：10000地形图）；-空三加密-建立模型-正射影像-外业像控-空三加密-建立模型-内业测图-外业调绘-内业编辑（数字化成图）-DEM制作。我们采取了在1：10000地形图上以航飞像片每六条基线量取两个明显地物点的坐标，作为像控点使用，进行空三加密（平面和高程误差放宽到5m）、模型定向、测量特征线、物方相关、得到像对的DEM成果、再创建像对DOM、最终以整公里数为单位镶嵌成条带状正射影像图。由于这条线路北段属淮北平原地形比较平坦，淮南以南有部分丘陵地形，在制作过程中，他们根据不同地形采取了不同方法。为了保证影像的精度，每个像对测量特征线。特征线采集越多精度越高，但所需时间就越长，就不能保证按时提交成果。这时他们从两种地形中各选取了几个像对，在测量特征线时，平坦地区用非相关区包围整个像对，直接用物方生成DEM来得到正射影像，丘陵地区只把居民区作为非相关区处理，经过像方相关和物方相关来得正射影像，通过拼接发现最大误差不到5m。这样整个测区200多公里的线路采取了两种方法按线路走向拼接成26幅正射影像图，在最短的时间内为用户提供了高质量的正射影像图。同时他们严格按照《公路摄影测量规范》执行，无论是区域网布点还是单航线布点，每条航线的基数不超过4条。利用像控成果内业用自动空中三角测量软件GXP-AAT，在JX4C全数字摄影测量工作站上采取半自动作业方式进行空三加密。根据加密成果在JX4C上利用测图模块进行模型定向，测绘地形图。矢量测图模块是JX4C最有优势的模块，它可以使矢量图形叠加至影像立体上去，并可以放大缩小漫游，为DLG的立体套合查漏创造了有利条件，提高了作业效率，保证了产品质量。然后外业进行调绘，补绘航内漏绘、无法定性及难以准确判读的地物。内业再按调绘信息，完成数字化地形图编辑。

总之，在进行公路基础控制测绘时如果处理不当势必会对公路的设计、施工、运营带来不利影响。随着社会经济的发展，通过上述现代技术与常规测绘设计技术的紧密结合，才能使公路测绘实现快速优化成为可能，对提高人类利用、改造、美化环境的水平，对促进人类的进步具有重要意义。

参考文献

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[5]张相芬，袁信．自适应卡尔曼滤波在组合导航中的应用[J]．舰船导航，2003，(3)．

作者简介：张辉(1968- )，女，梅河口市城市规划管理处工程师，研究方向：城市测绘。