淺析數字化測繪技術在公路測量施工中的運用

劉輝

【摘要】隨著社會經濟的高速發展，公路交通量增長速度不斷提升，局部路段已呈現超飽和狀態，同時由于重載、超載情況嚴重，加劇了公路病害問題，并影響了公路通行能力與沿線經濟的可持續發展，為此，要求通過創新體制、完善政策，進一步提升工程建設力度。數字測繪技術作為工程測量的重要組成部分，其測量效果是否良好將直接影響到工程的整體質量，為此，本文主要對數字化測繪技術的優點、技術應用及發展趨勢進行了分析與探究。

【關鍵詞】工程測量；數字測繪技術；特點；應用；圖形編輯

80年代以來，隨著測量技術的出現和不斷發展完善，使測繪定位技術發生了革命性的變革，為工程測量提供了嶄新的技術手段和方法。長期以來用測角、測距、測水準為主體的常規地面定位技術，正在逐步被以一次性確定3維坐標的、高速度、高效率、高精度的GPS技術所代替，同時定位范圍也逐漸擴大。隨著計算機、網絡技術的高速發展，數字化測繪技術已經成為一項新型測繪技術。為推動公路工程測量行業的可持續發展，必須重視測繪技術的應用，如數字技術。該技術在相應設備的輔助下，可將圖、文、聲、像等多種信息進行電子計算機能夠識別的二進制數字進行轉換，并在此基礎上進行運算、加工、儲存、傳送等。數字測繪內包括采集內外業數據的設備和方式，是數字化成圖的主要內容。

一、數字化測繪技術的優點

數字化測繪技術是以計算機為核心，以全站儀、GPS、數字測量攝影儀、數字化儀等為數據采集工具，在外接輸入、輸出設備和軟、硬件的支持下，對地形的數字空間數據進行采集、輸入、成圖、繪圖、輸出、管理的測繪技術。與傳統的地籍測量方法相比，數字化測繪技術具有具有明顯的優越性：

1、自動化程度高

傳統的方式主要是通過手工操作，外業工作時間長，內業編輯工作量大，而且在操作工程中出錯的幾率大。數字化測繪將外業采集的數據自動記錄在電子手簿中，自動計算處理、自動成圖，節約了人力、物力、財力，大大提高了工作效率。

2、精度高

傳統的測繪方法，地物點的測定視距誤差、方向誤差、展繪誤差、測定誤差等會導致實際的圖上誤差較大。數字化測繪技術中，測量數據作為電子數據格式進行傳輸、記錄、存儲、處理和成圖，在全過程中原始數據無精度損失，避免了人工觀測、記錄、繪圖的誤差，可以大大提高測繪的精度。

3、圖形信息量大

數字地圖包含的信息量幾乎不受測圖比例尺的限制，數據可分層存放，使地面信息的存放幾乎不受限制。比如將地貌、道路、水系、房屋、植被等存于不同的層中，通過關閉層、打開層等操作來提取相關信息，便可方便地得到所需測區內的地籍圖。數字測圖時所采集的圖形信息，它包括點的定位信息、連接信息和屬性信息，易于檢索。

4、信息編輯方便

數字化測繪得到的信息是分層存放在計算機中的，便于成果的使用、維護和更新。當實地有變化時，只需輸入有關的變化信息，經過編輯處理，很快便可以得到更新修改后的圖，能夠隨時保持產品信息的現勢性。同時，還可以根據不同用戶的需要，對地籍測繪產品的各種要素及數據進行再加工，得到不同用途的圖件。

二、數字測繪技術在公路工程測量中的應用

1、原圖數字化

數字化輸入為原始圖件數字化工作的基礎，其最常見的方式為三種：手扶跟蹤數字化、掃描矢量化及GPS輸入。計算機、數字化儀和有關軟件為手扶跟蹤數字化選取的儀器，作為早期數字化輸入方式，該方式的缺點為輸入速度慢、勞動強度大。

掃描矢量化內圖象掃描可利用掃描儀輸入，隨后進行矢量跟蹤，以此對實體空間位置進行確定。伴隨掃描儀與矢量化軟件的發展，該方式操作也越來越簡化，其優點為節省時間，數據輸入效率高等。

GPS輸入，作為地球表面精確位置確定的重要方式，GPS可對三維空間位置數字進行準確測定，并在不進行轉換的前提下，實現數據庫的直接輸入。并按照數字化圖件的可用性、易用性等特點，進行矢量化方案的制定。在分析比較多種軟件矢量化的基礎上，可實現原圖數字化。

在數字化應用中，根據國家現行數字化測圖規范進行各種比例尺地形圖、地籍圖數字化精度的確定。精度主要由人工跟蹤精度、輸出設備精度等進行確定。其中，外設精度易于滿足，人工跟蹤精度則由工作人員的專業素質所決定，為此，必須重視工作人員專業技能培訓，確保工程測量的精度。

根據國家標準及工程測量原定方案進行數據編碼、數據分層，也可遵循GIS規定進行數據組織。在準確分析其拓撲關系的同時，應確保線狀地物的長度統計符合工程測量確定。并根據GIS規定對總體規劃、分區規劃等進行整理、錄入與建庫。

2、數字測圖

地面數字測圖法也被叫做內外業一體化數字測圖，其核心為計算機，在輸入、輸出設備硬軟件輔助下，可采集、輸入、成圖、繪圖、輸出與管理地形空間數據。如圖一所示。

（1）數字測圖的特點

作為現階段我國各測繪單位最常用的一種數字測繪方式，數字測圖的特點包括以下幾點：

一測多用。工程測量中，其布設范圍如需大比例尺地形圖施測，應考慮專業不同人員對用圖范圍、比例尺大小需求不同，為降低工作量，可選用數字化測圖方式，以此進行不同比例尺地形圖的編制。

成圖精確度高。在外業數據采集中，數字化成圖系統可選取全站儀對現場地形地物點三維坐標進行自動采集與存儲。在處理內業數據時，可對外業測量精度進行完全保持，避免人為誤差的產生，同時外業工作還可對讀數、計算、展點繪圖等流程取消，在降低工作強度的同時，還可提升外業工作效率。

（2）建立與管理地形圖數據庫

作為地理信息系統的重要構成成分，圖形數據庫管理子系統在獲取數據中，可對地理信息進行存儲與管理。在處理數據中，其不僅提供資料的主體，還是處理結果的歸屬點。同時，其還是繪圖文件與多種地理數據形成的依據。拓撲數據庫由圖形數據庫內的數據通過拓撲處理形成，并在多種空間分析中得到了廣泛地應用。

3、實踐應用

在公路工程改擴建測量施工中，測繪工作是工程建設最基礎的工作。測繪技術人員在原公路勘測和測繪工作的基礎上，通過對改擴建公路沿線的工程地質條件的進行勘測，開展測繪工作。

在公路改擴建測繪攝影時，首先由專業測繪技術員沿著 需要擴建的公路線攝制大比例尺航片。 運用 GPS 進行航測，得到的地面數據高程中誤差非常小，僅為 0.15 米。以 500 米試驗段航測數模和人工實測的比較來看，其互差范圍非常 小，完全符合公路改擴建設計的精度要求。然后，生成全線 一定比例的正射影像地形圖、三維數字地形圖，進行紙上定 線和數字地面模型的建立。

數字化測繪技術中高精度三維路基結構數據可以一次性獲取。高程數據可以利用電子水準儀按照四等作業規定獲得。數字化測繪技術對 GPS 高程的設計和優化非常嚴格， 利用精化工程大地水準面模型，非常適應公路改擴建的精度要求。在公路改擴建工程測繪中，數字化測繪對老路路基、路 面的地面測量和調查都具有非常高的精度，誤差非常小，可以糾正和規算邊溝、擋墻和橋梁等規則結構物的編制程序。數字化測繪技術使公路擴建測繪工作的質量得到大幅度的 提高。

三、數字化測繪技術在公路測量施工中的發展趨勢

公路測量工作是公路工程設計的基礎，而公路工程設計又是施工的依據和基礎，公路測量工作的好壞對整個公路建設質量起著關鍵作用。因此在公路測量中，必須深入全面地進行調查研究，精心測量，注重技術經濟效益，同時考慮環境和社會的影響，為設計提供準確、完整的數據和資料，以保證設計工作的高質量，為施工打下堅實的基礎。

測量學是從人類經驗中發展而來兼有時代性的一門學科，是人類在復雜的自然界中生存的一個重要手段。工程測量中，無論工程項目的大小，系統的工程測量、公路測量和大面積測繪等，都少不了測量技術，工程測量在工程項目中起著重要的作用。目前，數字化測繪技術在公路工程測量中的廣泛應用，標志著工程測量技術的發展方向。它具有精度高、效率高、測試簡便等優點，能精確的測量工程數據。遙感技術是地理信息系統的一種技術，它是通過航空或衛星利用可見光、紅外、微波等對地形地貌進行攝影成圖的技術。數字化測繪技術為國土資源的開發利用和道路規劃建設提供了寶貴的信息資料，廣泛應用在繪制大比例尺地形圖和工程圖。數字化測繪技術的應用可以有效地避免環境的艱苦惡劣，而且工作效率高，精度高、準確性有保障。 數字化測繪技術在公路工程測量上的應用，對工程測量是一次革命性的轉變，也是工程測量必然的發展趨勢。通過對數據庫處理分析可實現公路工程成本降低，提升施工效率的目的。

四、結束語

綜上所述，隨著社會的不斷進步，數字測繪技術也在日新月異地發展，廣大測繪工作者要更新思維、堅持學習，做數字化的測繪工作者。隨著數字化測繪技術的提高，GIS技術的不斷成熟、GPS技術在各行各業的廣泛應用，現代工程測量必將朝著測量數字工程化的方向發展。大力開展數字化測繪技術的應用與研究將是測繪單位提升自身競爭實力和創造經濟效益的首要任務。

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