淺談公路勘察設計中全數字地形測圖的應用

田趙紅

(許昌市公路管理局直屬分局,河南許昌 461000)

淺談公路勘察設計中全數字地形測圖的應用

田趙紅

(許昌市公路管理局直屬分局,河南許昌 461000)

隨著我國社會經濟的快速發展,公路建設得到了長足的發展,其中公路建設與勘察設計技術密不可分。全數字地形測圖在公路勘察設計中的應用,為公路建設提供了有力的依據,為加快我國交通事業的發展做出了巨大的貢獻。本文就分析傳統地形測圖的弊端,并在介紹全數字地形測圖原理的基礎上,探討其在公路勘察設計中的具體應用。

公路勘察設計 全數字地形圖 應用

隨著我國科技水平的進步，公路勘察設計中，加大了對計算機等現代化智能設備的使用，使得圖紙出圖率、電算化率、CAD技術、電子存儲容量與效率明顯提高。傳統的公路勘察設計中，雖然也廣泛應用測距儀、全站儀、經緯儀等電子設備，但是其技術含量較低，測量工作量大，測量工期較長，出錯率較高。我國公路建設正在如火如荼的進行中，對公路建設的等級、質量等要求也越來越高，進行勘察設計過程中，也應該轉變原有的思路，采用全數字地形測圖技術，提高公路勘察設計質量，推動我國公路建設科技化進程。

1 傳統公路勘察設計中地形測圖弊端

隨著我國社會經濟快速發展，特別是城市化建設的不斷深入，使我國的交通事業得到了迅速發展。其中，在公路建設過程中，公路勘察設計質量關系著整個公路建設的質量，所以需要給予足夠的重視。然而進行公路測量設計過程中，常常會遇到地形復雜、交通干擾等情況，對公路勘察設計工作造成極大的影響。

采用傳統的測量設備與方式，如果在山區丘陵地帶，往往遇到地勢縱橫、樹木瘋長等情況，前后難以通視，傳統的測量設備與技術難以解決，增加了公路測量難度；我國平原地帶經濟普遍發達，建筑物線路，交通線路、電力通信線路錯綜復雜，在公路勘察設計過程中需要綜合各方面因素，給策劃者帶來諸多困擾。傳統的測量技術不僅本身難以適應復雜的測量環境，并且對于數據處理與存儲方面也具有一定的缺陷，傳統測量數據靠手工記錄，在大量測量數據面前，手工處理工作量大、工作效率低，并且測量數據容易出現錯誤。

2 全數字地形測圖的基本原理

2.1 全數字地形測圖原理

地形測量主要包括控制測量以及地貌、地物測量兩個方面。傳統的地形測量采用經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法以及解析法，可以根據測量數據得到最終的模擬式圖解圖。但是由于傳統的測圖方式成圖周期較長、測量工作量大、精度低，與現在公路測量環境不太適應，所以被逐漸淘汰。全數字地形測圖充分利用現代化科技的測繪新技術，采用先進的測量儀器，包括電子全站儀、GPS系統等，并且利用自動化的成圖軟件，采用較為靈活的測量方式，以數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字圖。

具體來說，全數字地形測圖技術以白紙測圖原理為基礎，采用圖形處理、數字處理、數據庫等技術方法，完成對測量數據的采集、變換、傳輸、分析、識別、存儲、處理、編輯修改以及顯示，最后完成計算機繪圖。與傳統的測圖技術相比，全數字地形測圖不僅改進了基本方法，其技術本質也發生了較大的改進。采用專業數字化地形圖測繪，經過處理后，可以滿足公路規范的需求，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，可重復利用，并可不斷補充調整。公路設計引入專業勘測的電子地形圖，勘測效率大大提高，勘測費用降低很多，勘測設計周期會大大縮短，而且數據精確，易于保存，數據直接導入利用，免去人工錄入的繁瑣和失誤，可以重復利用，一舉多的，可以紙上選線、定線，測量數據可以視實際情況，隨時補充調整。測量成果可以直接與國家控制網轉化，以便與其他測量行業的數據共享。測量完畢或公路施工后能長久保存測量成果，并進行校核，推進公路測量的數字化進程。

2.2 全數字地形測圖特點

全數字地形測圖技術具有以下幾個特點:(1)采用這種測圖技術，打破了內業與外業之間的界線，實現了從首級控制到成圖的一體化作業，很大程度上降低了外業測量的強度，縮短了成圖周期。(2)采用全數字地形測圖，打破傳統測圖逐級控制、分級布網的方式，在一個側區內進行一次性布網，采用整體平差的方式對布網進行控制。在側區內的布網可以任意混合，與傳統白紙測圖相比，控制點數量大幅度減少，并且碎部測量可以與圖根控制加密同步進行。(3)全數字地形測圖采用專業的軟件識別技術，所以對碎部點記錄格式有特定的要求，方便軟件識別，并與數據庫建立統一關系；在碎部點測量過程中，可以采用建立測站點的方式，除了利用極坐標法確定碎部點坐標外，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、距離交會法、方向交會法、對稱點法以及導線法等等，根據測區的具體情況，靈活采用編碼作業以及無碼作業方式。(4)利用全數字地形測圖進行碎部測量過程中，不會受到圖幅邊界限制，外業測量可以不分幅作業，而是由內業成圖過程中進行接邊處理或自行分幅。

3 全數字地形測圖在公路勘察設計中的具體應用

在公路勘察設計過程中，合理的利用全數字地形測圖，結合公路設計以及橋梁設計相關知識，利用專業的設計軟件，提高了公路勘察設計的效率與質量，完成了現有公路設計軟件與數字化地形圖的完美對接。

3.1 數字化地面模型的建立

進行公路勘察設計中，數字地面模型是設計的基礎，能夠為公路設計提供有力的依據。數字地面模型(DTM)，實質上就是將一定組織結構按照一定規律組織在一起的數據組合，能夠對空間位分布的地形屬性特征進行數字化的描述，一般來說，用一個平面坐標系統來表示空間分布，而地形屬性特征就是對各個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地形地理信息不可缺少的環節。公路勘察設計過程中，常常用到的數字地面模型包括三角網式數字地面模型、扇形網式數字地面模型、方格網式數字地面模型、魚骨網式數字地面模型等，這些類型數模的劃分主要是依據網的形式，其中三角網式在公路設計中最為常用。

3.2 數字化地形圖模型的應用

數字化地形測圖技術，應用專業的成圖軟件，經過大量的實踐表明，這種技術能夠節約人力、物力、財力，具有較強的社會效益以及經濟效益。下面就以某山區公路建設為例，分析數字化地形圖的應用。

某公路位于甘肅山區地帶，全長25．7公里，屬于二級公路，公路設計時速為每小時60公里，公路路面為白色水泥混凝土。由于該路段樹木林立、地形復雜，傳統的測量儀器很難完成測量任務。采用GPS全球定位系統以及RTK技術，沿公路走向進行測量，獲得測區帶狀地形圖，并利用專業的成圖軟件，制成了比例為1:1000的數字化地形圖。在進行公路勘察設計過程中，能夠直接打開地形圖進行設計，并且使用了水準儀、測速儀等，進行相關的采集、放樣等外業測量。縮短測量周期達60%以上 ，提高了測量效率和質量，大大節約了人力、物力，大大推進了由傳統的測量方法到現代的測量方法的變革。內業過程中電子數據與專業公路設計處理軟件、橋涵設計軟件等直接導人對接，解決了傳統測設手段的設計效率低、出錯率高，誤差大、檢查手段落后和人工作業隨意性大等缺點，全方位改善了現有公路勘察設計體系，使公路測設過程發生了本質的變化，其使用效率可從工作人員野外工作減少、勘察設計協同作業方式、設計周期縮短、勞動強度降低、設計能力提高、設計質量與設計水平提高等方面得以體現。

4 結語

隨著我國交通事業的發展，對公路建設的相關要求也越來越嚴格，這不僅需要加強公路施工管理，還需要先進的公路勘察設計技術，為公路施工提供有力的依據。全數字地形測圖技術就是在傳統白紙測圖技術基礎上，應用先進的測繪理念，采用先進的測量設備、儀器以及專業的數據庫技術、成圖軟件等，大大提高了地形測圖的效率與質量，為公路勘察設計節省了大量的資源，具有很高的應用價值，是我國公路勘察設計中不可缺少的技術支持。

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