數字化技術在公路測量中的應用

呂福臣 李震章

（1、牡丹江市勘察測繪研究院，黑龍江 牡丹江 157000 2、牡丹江市市政工程設計研究院有限責任公司，黑龍江 牡丹江 157000）

測量在國民經濟建設和國防事業中起著十分重要的作用。在公路工程建設中，無論公路、橋梁或隧道，從勘測設計、施工到竣工都離不開測量工作。

隨著科學技術的發展，測量儀器也在不斷的更新換代和創新發展。測量中使用的也已經不再僅僅是鋼尺、花桿、垂球、羅盤儀、經緯儀、平板儀等簡單獨立工具，更多的先進技術已廣泛地應用于公路測量之中。本文僅就當前公路測量領域中廣泛應用的幾種數字化技術進行簡單介紹。

1 三維實體建模技術在公路測量中的應用[1]

公路是平、縱、橫三方面組成的條帶狀的復雜的空間幾何形體，其外形是否美觀、與周圍環境是否協調，可運用公路陸續透視圖、動態連續透視圖、全景透視圖或三維模型進行檢驗與評價。

三維實體模型與傳統線框模型和曲面模型相比，是一種最為完善的幾何模型，可以很方便地對它進行任意斷面的剖切，能夠得到工程應用中所需要的各種信息，因此公路三維實體模型在公路工程建設中將會有非常美好的應用前景，具體表現在如下幾方面。

利用公路三維實體模型可以形象逼真地描繪出整個公路在設計過程中的狀態，可以讓設計人員、工程管理人員、決策者事先直接全面地了解工程的情況，加快工程的設計、審批速度，更快地進入施工程序。

在保存圖的時候可以不必保存某些二維圖，只要通過剖切功能就可以容易地得到，這樣使圖的保存工作更加的簡潔。

利用公路三維實體模型可以實現三維關聯優化設計。公路的設計過程是一個反復比選的過程，當發現土方量過大、橫斷面與實際地面組合不很合理、挖填方嚴重失衡、邊坡較高或受地質條件的限制而需要不斷地調整平面中心線、縱坡等時，應用三維關聯優化就能實時地見到調整后的公路形狀，使方案更加美觀、切實、可行。

在公路工程中土方量的費用在整個工程造價中占有相當大的比例，精確計算出土方量尤為重要。利用公路三維實體模型計算土方量，與常用的斷面法、格網法相比，具有方便快捷、結果精確的特點。

2 AutoCAD技術在公路施工測量中的應用[2]

在高速公路建設中,通常分為幾個標段同時施工,每個標段里一般包括路基及各種構造物,如涵洞、中小橋、甚至大橋,少則幾座,多則十幾座,因此,施工測量任務十分繁重由于全站儀在工程測量中的普遍應用,其極坐標放樣功能使測量工作中出現錯誤所以測量的主要工作就是根據施工圖紙計算其各個部位的坐標,而如何快速、準確地計算坐標是關鍵所在。

應用AutoCAD技術進行坐標定位計算,則可以做到事半功倍,并能取得良好的施工效果。

采用CAD計算結構物坐標,能快速地對結構物的每1個位置進行放樣,大大降低了測量工作量,降低工作難度,在保證施工進度的同時滿足了放樣精度的要求。

用AutoCAD技術進行定位測量,得出的尺寸十分準確,完全達到毫米級的精度,能為現場施工提供可靠的數據。

能最大限度地減少手工計算過程中造成的人為誤差。

3 GPS技術在公路施工測量中的應用[3]

GPS，即全球衛星定位系統，是美軍于20世紀70年代初在“子午儀衛星導航定位”技術上發展起來的具有全球性、全能性(陸地、海洋、航空與航天)、全天候性優勢的導航定位、定時、測速系統。目前，GPS系統技術已經廣泛應用于公路測量之中，它具有常規測量技術不可比擬的優勢：速度快、精度高、不要求點間通視等等。

公路路線一般處在一條帶狀走廊內。其平面控制測量往往采用導線形式,對于重要構造物如大橋、特大橋、長大隧道等，也有布設成三角網、線形鎖等形式。應用常規測量方法的進行測量有許多缺陷如規范對附合導線長、閉合導線長及結點導線間長度等有嚴格規定，一般在實際作業中難以達到，往往出現超規范作業；搜集到的用于路線測量控制的起算點間一般很難保證為同一測量系統，國測、軍測、城市控制點往往混雜一起，如果用不兼容的起算點，勢必影響測量質量；地面通視困難往往影響常規測量的實施。

使用GPS使用可以有效地克服以上的種種不足，其主要特點有：測站之間無需通視。GPS這一特點，使得選點更加靈活方便。但測站上空必須開闊，以使接收GPS衛星信號不受干擾；定位精度高。在小于50km的基線上，其相對定位精度可達12×1026，而在100km～500km的基線上可達1026～1027；觀測時間短。在小于20km的短基線上，快速相對定位一般只需5min的觀測時間即可；提供三維坐標。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。

4 TPS技術在公路施工測量中的應用[4]

TPS是測速儀 (Tachymat)、電子經緯儀(Theodlite)和全站儀(Total station)定位系統(Positioning System)的英文縮寫，可簡稱為全站儀定位系統。該系統是全站儀和計算機技術合為一體的真正體現。它為用戶提供了許多功能和廣泛的測量程序，是一種方便高效的測量設備。

該系統具有代表性的是全站儀，它是光學經緯儀、電子測距儀與電子計算有機結合的產物。該儀器能測角、測距和測量高度。一臺儀器能夠完成三位全部測量元素的測量任務。該設備能夠自動記錄測量數據，提供數據存儲、轉換和計算功能，還提供后續測量程序開發功能。通過大屏幕液晶顯示器顯示，是用戶一目了然。鍵盤以及功能鍵便于理解和方便輸入。通過記錄卡、大容量電池和內置應用程序保證所有可提供部件集合一體。

全站儀提供了與電子計算機相連接口，實現了全站儀與計算機數據和程序自由交換，為計算機輔助設計(CAD)提供了良好的條件。該儀器具有定向與高程傳遞功能、已知點放樣功能和其他功能測量程序。因此，在公路勘測和施工中是不可缺少的測量儀器。

5 結束語

隨著中國經濟的發展，人們對于路數量的要求也在不多的增多，對路質量的要求也在不斷的增高，這就意味著公路建設的技術要求在不斷的提升，因此對測量技術要求也自然跟著提升，好在隨近幾十年基礎科學研究深入的也給公路測量注入了新的活力，數字化技術與傳統方式方法的結合必然會滿足當前要求。其中三維實體建模技術、AutoCAD技術能在公路修筑前就看到修筑完后的效果；而GPS技術、TPS技術使測量的結果更加的精準。正是這幾種技術的相互運用能讓我國的公路建筑業不斷地發展，讓我國的公路修筑技術不斷的提升。

[1]陳明建.三維實體建模技術在公路測量中的應用研究[G].河海大學碩士論文.2007.4.

[2]蘇沛良，謝紹富.AutoCAD技術在高速公路施工測量中的應用[J].水運工程.2003.8.

[3]李培榮.GPS及其在公路測量中的應用[J].山西能源與節能.2002.3.

[4]周小安.公路測量[M].北京：人民交通出版社.2000.3.