測(cè)繪技術(shù)在公路勘察設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

楊 瑩

（甘肅省交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

測(cè)繪技術(shù)是勘察技術(shù)中的一種，其可以對(duì)不同的地貌地質(zhì)環(huán)境等情況進(jìn)行勘察，為工程的建設(shè)提供更好的保障。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)的方法越來越豐富，如無人機(jī)、遙感技術(shù)等。不管是哪種測(cè)繪技術(shù)，在實(shí)際的應(yīng)用過程中都需要考慮其影響因素，這樣才可以在公路勘察中選擇最為合適有效的測(cè)繪技術(shù)，提高測(cè)繪水平，為工程施工提供有力的數(shù)據(jù)保障。

1 公路測(cè)繪技術(shù)以及公路勘察設(shè)計(jì)介紹

1.1 公路勘察設(shè)計(jì)的主要應(yīng)用范圍

公路勘察設(shè)計(jì)需要對(duì)公路工程沿線地區(qū)的自然環(huán)境情況、公路工程的線路設(shè)計(jì)以及公路工程沿線地區(qū)人工環(huán)境等方面進(jìn)行勘察。公路工程沿線地區(qū)的自然環(huán)境情況的勘察主要是指在勘察設(shè)計(jì)的該過程中，需要對(duì)公路工程所經(jīng)過區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況進(jìn)行勘察和分析，尤其是地質(zhì)情況、地形變化情況等。

其次，公路工程的線路設(shè)計(jì)是公路勘察設(shè)計(jì)中非常重要的一部分，主要是為了對(duì)公路工程的建設(shè)運(yùn)行安全問題進(jìn)行勘察。公路自身的安全性會(huì)受到隧道、橋梁和路基邊坡等構(gòu)造物的影響。因此，在公路勘察設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)隧道、橋梁以及路基邊坡等構(gòu)造物進(jìn)行嚴(yán)格的勘察，并根據(jù)車輛的特點(diǎn)和道路的通行情況等進(jìn)行綜合分析，盡可能地避免車輛運(yùn)行過程中出現(xiàn)安全隱患。

此外，很多交通事故的發(fā)生不僅受全線平縱指標(biāo)高低的影響，還會(huì)受到相鄰路段比較明顯形式速度不同的影響。所以，在公路線路設(shè)計(jì)完成后需要對(duì)運(yùn)行的速度進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)[1]。

1.2 公路測(cè)繪技術(shù)的要求

在公路勘察設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)公路沿線的情況進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)繪，因此，測(cè)繪技術(shù)需要科學(xué)合理的設(shè)計(jì)工作、計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助、動(dòng)態(tài)的規(guī)劃等；此外，需要的數(shù)據(jù)信息資料非常龐大，在進(jìn)行測(cè)繪的時(shí)候，需要把所有搜集的研究數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成公路勘察設(shè)計(jì)所需要的信息，所以，還需要通過信息轉(zhuǎn)化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，這樣才可以保障公路勘察設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，提高公路建設(shè)的效率和質(zhì)量[2]。

1.3 公路勘測(cè)技術(shù)在施工中用途和作用

道路橋梁等相關(guān)的工程建設(shè)在正式施工前都會(huì)進(jìn)行實(shí)地勘察工作，這樣做的目的是為了進(jìn)一步了解工程建設(shè)所在地的地質(zhì)環(huán)境的具體情況，然后在各方面都清晰了解的基礎(chǔ)上正式施工。對(duì)公路工程地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘察，可以結(jié)合勘測(cè)出的數(shù)據(jù)資料對(duì)工程所在地的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行全面的剖析評(píng)定。如果想要進(jìn)一步保障修建出的公路路線具有合理性，就必須對(duì)建設(shè)工程的路線展開精準(zhǔn)的勘測(cè)工作，在勘測(cè)過程中就必須要將地形圖繪制出來，并且對(duì)路線的橫斷面、和縱斷面展開精確有效的測(cè)量工作。最后在設(shè)計(jì)圖紙上將定線以及公路線路設(shè)計(jì)方案制定出來，此外，還需要將設(shè)計(jì)出來的公路路線等其他施工內(nèi)容在地面上進(jìn)行標(biāo)注，以此作為施工過程中的依據(jù)。

2 測(cè)繪技術(shù)在公路勘察設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

2.1 3S融合技術(shù)的運(yùn)用

3S 融合技術(shù)是一種現(xiàn)代化技術(shù)中新型的測(cè)繪技術(shù)，其主要是將定位技術(shù)和遙感技術(shù)進(jìn)行融合，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地理環(huán)境情況以及地質(zhì)條件情況的精準(zhǔn)定位，同時(shí)還可以獲取這些自然環(huán)境情況的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息。無論是定位系統(tǒng)、地理信息技術(shù)，還是遙感系統(tǒng)自身都存在一些缺點(diǎn)，但是3S 融合技術(shù)通過多種技術(shù)的融合，避免了各個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)使用中的缺點(diǎn)。例如，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和遙感系統(tǒng)技術(shù)可以更加準(zhǔn)確地獲取多方面的數(shù)據(jù)信息，對(duì)公路線路勘察設(shè)計(jì)中所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的勘察和分析，并匯總成所需要的信息，為公路勘察設(shè)計(jì)提供非常豐富的數(shù)據(jù)支持。而3S 主要是指GPS、GIS、RS 的技術(shù)集成，在進(jìn)行公路勘測(cè)的過程中，將測(cè)繪、制圖、遙感、地理和相關(guān)的管理決策進(jìn)行有效的融合，如圖1 所示，為公路勘察設(shè)計(jì)測(cè)繪中快速的對(duì)空間信息分析和決策支持提供了重要的技術(shù)保障。

2.2 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用

圖1 3S 融合技術(shù)系統(tǒng)關(guān)系圖

在傳統(tǒng)的公路勘察設(shè)計(jì)中應(yīng)用頻率比較高的測(cè)繪技術(shù)是人工測(cè)繪，主要是通過人工來對(duì)實(shí)地情況進(jìn)行勘察，將勘察的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理匯總，并在圖形輪廓上標(biāo)注出來，然后再由人工進(jìn)行草圖的繪制、審核、驗(yàn)收，完成勘察設(shè)計(jì)工作。但是，人工測(cè)繪的流程和環(huán)節(jié)比較煩瑣，并且無法保證其準(zhǔn)確性和效率，在很大程度上會(huì)影響勘察的工作效率。另外，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用多種測(cè)繪軟件進(jìn)行測(cè)繪，例如CASS 軟件，CASS 軟件是數(shù)字化成圖軟件中的一種，可以在CAD 平臺(tái)軟件的基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)的圖紙來進(jìn)行繪制，和人工測(cè)繪相比，便捷性、準(zhǔn)確性和可控性更高。但是，CASS 軟件的使用需要結(jié)合全站儀、GPS 定位儀等相關(guān)的軟件進(jìn)行應(yīng)用，而GPS 作業(yè)時(shí)主要采用的是靜態(tài)觀測(cè)模式，在GPS 技術(shù)的應(yīng)用上需要注意一些問題，如果測(cè)繪距離在0～2 km，那么a（為固定誤差，mm）就要控制在≤10 mm，而b/1×10-6（b為比例誤差系數(shù)，ppm）的數(shù)值也需要控制在≤20 ppm，這樣的情況下，最弱邊的相對(duì)中誤差就可以控制在1/45 000 mm 的范圍內(nèi)；在GPS 閉合環(huán)以及符合路線邊數(shù)中也進(jìn)行了明確的規(guī)定，無論是一級(jí)二級(jí)還是四級(jí)都要≤10 mm；這時(shí)，GPS 各等級(jí)觀測(cè)作業(yè)的要求就需要按照以下的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施，如有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)量不能少于4 個(gè)，數(shù)據(jù)采樣之間的間距在10 m～60 m，平均重復(fù)設(shè)站數(shù)要≥1.6，衛(wèi)星的角度不能小于15°，其所需要的測(cè)繪時(shí)間長度也不能少于45 min。主要的應(yīng)用技術(shù)見表1、表2、表3。在所有條件都滿足的情況下，才可以確保測(cè)繪出來數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。而為了保證測(cè)繪圖片信息的清晰度，在對(duì)圖片信息進(jìn)行處理的過程中還需要借助光柵矢量化處理技術(shù)，但是，此種處理技術(shù)的成本比較高，增加了公路勘察測(cè)繪的成本，而數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)可以有效地避免這些缺點(diǎn)，同時(shí)數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)可以更加準(zhǔn)確地對(duì)公路的面積、斷面以及公路的長度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)算，并提供有效的數(shù)據(jù)信息，不僅減少了測(cè)繪過程中一些煩瑣的流程，同時(shí)還節(jié)省了測(cè)繪實(shí)踐和成本，提高了測(cè)繪的工作效率[3]。

表1 GPS 網(wǎng)的主要技術(shù)要求

表2 GPS 閉合環(huán)或符合路線邊數(shù)規(guī)定

表3 GPS 各等級(jí)觀測(cè)作業(yè)的基本要求

2.3 無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用

無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用起來比較便捷、方便，是一種結(jié)構(gòu)比較簡單的技術(shù)，在一些自然環(huán)境比較簡單的公路勘察設(shè)計(jì)中應(yīng)用頻率比較高，可以更好地節(jié)省資源，降低勘察設(shè)計(jì)的運(yùn)行成本。無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪的過程中可以通過自身攜帶的攝像設(shè)備來代替人工作業(yè)。而在操作無人機(jī)進(jìn)行公路勘察設(shè)計(jì)的過程中，無人機(jī)是由專業(yè)人員進(jìn)行操控的，這樣可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的測(cè)繪，無人機(jī)在高空中對(duì)公路進(jìn)行測(cè)繪，拓寬了測(cè)繪的視角，使測(cè)繪的信息更加豐富、全面。另外，無人機(jī)測(cè)繪技術(shù)還可以應(yīng)用于一些野外無人環(huán)境中，相對(duì)于人工測(cè)繪來說，提高了測(cè)繪工作的安全性。

2.4 RS（遙感）測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用

RS 測(cè)繪技術(shù)主要是借助于遙感影像和相應(yīng)的遙感數(shù)據(jù)來對(duì)公路沿線中的所有信息進(jìn)行收集、分析和整理。根據(jù)實(shí)際的情況來對(duì)相應(yīng)單位內(nèi)的實(shí)際情況選擇科學(xué)的方式，以此來為測(cè)繪工作人員對(duì)公路勘察設(shè)計(jì)分析提供重要的參考價(jià)值，同時(shí)還可以為勘察設(shè)計(jì)人員提供一些參考信息。在進(jìn)行公路勘察的過程中，測(cè)繪人員可以通過遙感測(cè)繪技術(shù)中的衛(wèi)星影像資料和遙感資料進(jìn)行收集，并對(duì)這些資料進(jìn)行整理分析。然后再通過高分辨率的衛(wèi)星影像和多光譜衛(wèi)星影像來對(duì)公路沿線的地質(zhì)情況進(jìn)行分析，從而整理出公路線路設(shè)計(jì)需要的所有信息數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平得到了前所未有的提升，在公路建設(shè)的過程中，需要對(duì)公路沿線的地形情況進(jìn)行勘察，但是，在以往的勘察過程中，這些工作都是由人工來進(jìn)行的，這樣不僅耗費(fèi)了大量的人力、物力、時(shí)間、精力，同時(shí)也無法保證人工測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，既耽誤了公路勘察設(shè)計(jì)的進(jìn)度，同時(shí)也提高了測(cè)繪的運(yùn)行成本。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多現(xiàn)代化技術(shù)和先進(jìn)軟件被應(yīng)用到了公路勘察設(shè)計(jì)測(cè)繪中，不僅為公路勘察設(shè)計(jì)提供了準(zhǔn)確的測(cè)繪數(shù)據(jù)，同時(shí)還提高了測(cè)繪的工作效率。因此，在進(jìn)行公路勘察設(shè)計(jì)過程中，需要針對(duì)不同的公路情況來科學(xué)地選擇測(cè)繪技術(shù)，規(guī)范公路建設(shè)，提高公路建設(shè)的質(zhì)量。