數字化技術在公路測量中的應用

陳兆毅 楊天淳

摘? 要：隨著中國經濟的不斷發展，許多新型高速公路建設技術得到了迅速改善。在信息技術的支持下，數字化技術在這一領域迅速普及。文章針對當前公路設計領域在傳統矢量化地形圖的基礎上進行規劃與設計存在的不足，引入數字化技術測量理念，將地理信息環境因素與設計過程結合起來，提出基于三維實體建模技術的信息化勘察設計思路，可廣泛應用于公路設計中，有效提高公路設計的效率、減少工作量及降低工程項目費用。

關鍵詞：數字化技術;公路測量;應用

中圖分類號：U412.24? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）07-0095-03

Application of Digital Technology in Highway Survey

CHEN Zhaoyi，YANG Tianchun

（Guangxi Shunjie Transportation Survey and Design Co.，Ltd.，Nanning? 530031，China）

Abstract：With the continuous development of Chinas economy，many new highway construction technologies have been improved rapidly. With the support of information technology，digital technology is rapidly popularized in this field. In view of the shortcomings of planning and design based on the traditional vector topographic map in the current highway design field，this paper introduces the concept of digital technology measurement，and combines the geographic information environment factors with the design process，based on the three dimensional entity modeling technology information survey and design，which can be widely used in the highway design，effectively improve the efficiency of the highway design，reduce the workload and reduce project cost.

Keywords：digital technology;highway survey;application

0? 引? 言

測量工作在國家經濟基礎設施和國防發展中都起著重要作用。對于公路建設，無論是高速公路，橋梁還是隧道，都必須通過測量工作來完成規劃、施工和完工等過程。由于科學技術的不斷發展，促進了越來越先進的測量儀器的出現。數字技術具有快速準確的測量優勢。通過將數字技術應用于高速公路測量，可以精確測量點、線和面，以獲得三維坐標系。在應用過程中，數字技術還具有自動化、準確、高效的優點，可以有效提高公路測繪工作的質量和效率。隨著中國經濟的飛速發展，公路建設正在朝著越來越大的方向發展，涉及越來越多的領域和地區。這也對測量技術提出了更高的要求，尤其是對映射的準確性和效率提出了更高的要求。數字化技術的使用可以促進公路測量的總體發展，并在中國公路建設中發揮重要作用。筆者基于本公司的項目總結了近年來在公路測量中流行和廣泛使用的幾種數字技術，并總結了它們相對于以前的測量技術的優勢和改進，以便提高公路測量工作效率并加速公路測量的現代化。

1? 數字化技術在公路測量中應用的優勢

三維實體模擬技術、Auto CAD技術、GPS技術和TPS技術等數字化技術相對于傳統技術在自動化、智能化和系統化等方面具有明顯優勢，為公路建設提供了良好的技術支持，通過精確的測量來分析和應用資源數據，為公路建設的順利發展提供了堅實的條件，并促進了中國交通運輸業的可持續發展。

1.1? 自動化程度高

數字測繪技術和地圖技術必須通過識別和連接計算機自動完成計算，以及調用圖標和符號時，使用自動處理技術繪制相關線路地形圖。另外，利用數字測繪技術繪制數字地圖還可以自動提取相關測量信息。總而言之，將數字化技術應用于公路測量工作中具有高自動化的顯著優勢。

1.2? 圖像測繪精度高

由數字化技術測繪產生的數字地圖的最大優勢在于其高精度。如果測量數據以電子格式呈現，它們還可以完成自動記錄、保存、傳輸和映射等一系列過程。它們不僅突破了常規制圖的桎梏，減少了繪制的地圖在方向和展示點方面的誤差，而且在測量過程中也不會破壞原始數據，而是完好保存原始數據。

1.3? 廣泛的圖形信息

利用數字化技術進行公路測量，不僅測量了點的坐標，而且闡明了點的屬性，并在測量過程中記錄了連接信息和點的編碼。從而創建了儲存豐富的圖形信息的圖庫。因此，工作人員僅需在創建的數字地圖中輸入編碼，便可以在該圖庫中調用所需的測量和其他信息，大大簡化了原本繁瑣的工作流程。

2? 三維實體建模技術的應用

三維實體模型改變了傳統線框和表面模型的邊界，并實現了切割任何截面的功能。在實際使用過程中，可以實現施工過程中所需的各種應用信息的有效收集工作。

2.1? 提高技術施工流程的效率

通過在實際的高速公路設計過程中使用三維實體建模技術，可以實現整個設計過程的科學而準確的模擬。通過模擬整個過程，技術設計師、施工現場經理和技術監控部門可以更直觀、更清楚地了解高速公路施工過程的總體情況，從而提高項目計劃和施工的進度，縮短工程事項的批準耗時以及提升建設過程的施工效率。同時，在使用三維實體建模技術的過程中，還可以通過切割功能創建二維圖形，從而使圖紙的維護工作更加方便。

2.2? 實現相關設計的優化

在公路建設項目的具體設計過程中，有必要通過反復比較來選擇最佳設計方案。在完成所有工作之后，通常必須與傳統的手動過程進行比較，相互適應，這既困難又耗時。使用高速公路的三維實體模型技術，可以實現實時觀察和適應比較過程。例如，如果在使用三維模擬技術時，確定技術性土方工程的范圍過大，橫截面不合理和實際土壤不相適應，開挖和填土側非常不平衡，則傾斜度很高或為適應地質條件需要不斷改變平面的中心線和斜坡等，可使用三維技術相關優化功能實時模擬調整后的道路形狀，基于上述減少工作量的實時比較和修改工作使設計方案更加完美。

2.3? 降低公路建設項目成本

三維實體模擬技術的應用對于降低項目的建設成本具有非常重要的現實意義。公路建設與其他建設項目的最大區別在于公路建設需要更多的土方工程。因此，使用土方工程的成本占整個公路項目成本的很大一部分。借助三維實體模擬技術，可以方便、高效地對土方工程在高速公路建設中的使用情況進行準確的計算，從而可以通過計算土方量來計算土方成本。如果費用不合理，可以在施工前及時進行調整，以便降低公路建設項目成本。

3? Auto CAD技術的應用

Auto CAD是一種計算機輔助設計技術，主要用于測量高速公路時的精確位置計算。在當前的高速公路建設中，通常將項目分為幾個部分進行建設，例如路基、人行道、橋梁和涵洞。由于在高速公路建設過程中存在許多結構，從而大大增加道路測量的難度，尤其會增加道路測量的工作量。特別地，在復雜的線路中存在更多的結構和類型，因此在進行高速公路勘測會產生前所未有的困難，包括如果繼續使用傳統的手動和機械測量則會延長測量周期，增大測量誤差，降低測量精度和延緩測量進度。因此，當前的道路測量變得越來越困難，為了確保道路的安全性，測量任務也越來越繁重，利用Auto CAD技術得出的快速準確的測量結果可以精確計算測量項目中的相關坐標數據，這也是有效測量公路的關鍵要素。

通過使用Auto CAD軟件，減少了測量誤差，使坐標定位更加精確，并且加快了測量進度。與傳統技術相比，該軟件具有顯著優勢，例如可以進行精確的計算，從而大大提高了測量工作的效率。最后，獲得準確的道路測量數據。Auto CAD軟件當前可通過測量快速確定公路空間結構，大大減少高速公路測量的工作量，提高測量工作效率，并滿足道路規劃準確性的需求。Auto CAD軟件的另一個好處是計算精確度高，因為它是在計算機平臺上運行，可以最大程度地減少人為錯誤和計算錯誤的發生次數，因此可以為公路的建設和測量提供更準確和可靠的數據。

4? GPS技術的應用

主要基于衛星網絡的GPS技術在公路測量中的應用，可以實時進行全方位定位和三維導航。它具有許多優點，例如精度高、干擾抑制、操作簡單、效率高。當前我國的公路建設具有范圍大、周期長、技術投入大、范圍大的特點。如果事先掌握了施工路線的詳細信息，則該項目的施工將順利進行。與GPS測量技術相比，傳統的測量方法精度較低，無法滿足現代公路建設的業務需求。隨著GPS技術的出現，公路勘測技術已經達到了一個很高的水平，有效地解決了諸如網絡部署困難和精度差等問題，道路建設的總體質量也得到了顯著改善。GPS技術在公路測量工作中的應用主要分為動態的實時測量和靜態的定位測量兩大部分。

4.1? 動態的實時測量

在開始進行測量工作之前，必須在控制點上靜態觀察并持續幾分鐘，然后以固定間隔執行動態觀察。這種定位模式處于實時流程中，衛星必須進行連續觀測。當存在特殊條件影響觀察效果時，則需要重新初始化。在正常情況下，動態勘測可以在早期勘測階段自動完成地形圖繪制、斷面勘測、路線勘測等工作內容，而不用傳統的測量工具代替。

4.2? 靜態的定位測量

在公路測量中使用GPS技術的現場靜態定位測量，是技術測量的重要組成部分。測量點的選擇尤其決定了整個測量的精度和精確度。靜態測量技術主要使用GPS接收器執行位置測量工作。GPS接收器的位置在測量過程中相對靜止，以接收天線的位置并進行量化來執行數據處理，通過分析接收到的數據查找點坐標。相關的測量設備和測量點形成三角形，以確保測量中心點的精度。將GPS設備安裝在該三角形上，以確保標記中心和天線基座一致，然后部署GPS網絡。在測量高速公路時，可以使用GPS技術實現全面的網絡布局和科學規劃。網絡布局操作通過點和線連接進行，并且取決于站點的實際情況，對于不同的地區和地理條件的網絡布局工作內容是不同的。因此，需要相應地調整布局，以確保靜態測量工作的完整性和準確性。

5? TPS技術的應用

TPS技術被廣泛應用于高速公路測量中，并產生重大影響，是公路測量領域中的一項重要技術。

TPS技術是一種由車速表、全站儀和電子經緯儀組成的定位系統，該系統也稱為全站儀定位系統。TPS技術作為一種高效的測量技術，將計算機技術和全站儀技術結合在一起，其中全站儀是該系統的核心。

全站儀是一種電子測距儀，是一種通過電子計算與光學經緯儀結合制造的設備。全站儀的目的是測量距離、角度和高度，與其他測量設備相比，通過TPS技術可更有效地進行測量。同時，在工作期間可以實現數據的自動測量、存儲、轉換和計算過程，用戶可以直接在顯示屏上看到最終測量數據。為了提高工作質量，全站儀電池盒還集成了其內置程序。全站儀除了進行精確的測量外，還可以在TPS系統中實現全站儀與計算機之間的相互轉換，這在以后的階段可以為計算機輔助設計奠定基礎。全站儀測量具有多種功能，但是在測量過程中必須使用規定的程序。

6? 結? 論

隨著經濟的發展，人們對公路數量和質量的需求都在不斷增長。這意味著公路建設的技術要求在不斷提高，因此對測量技術的要求也在不斷提高。隨著相關科學研究的不斷深入，近年來日益精進的公路測量技術為高速公路測量工作帶來了新的生命力。為滿足當前的需求，數字化技術和傳統方法在公路測量領域的結合是必然的趨勢。其中，三維實體模擬技術和Auto CAD技術可以檢驗高速公路施工的效果，而GPS技術和TPS技術則可以使測量結果更加準確。只有不斷發展并靈活運用上述測量技術并滿足經濟科學的發展要求，才有可能實現高速公路測量工作的優化，這將推動中國公路建設行業的不斷發展，進一步提高我國的公路建設技術。

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作者簡介：陳兆毅（1983.10—），男，壯族，廣西河池人，高級工程師，本科，主要研究方向：公路測量;楊天淳（1993.07—），男，漢族，廣西百色人，助理工程師，本科，主要研究方向：公路測量。