公路測量工程中數字化技術的應用

公路測量工程作為公路建設的基礎，其精度和效率直接關系到公路建設的整體質量。在公路測量工程中應用數字化技術，不僅實現了公路測量的智能化，還能提升公路測量工程的安全性。因此，應重視數字化技術在公路測量工程中的應用，利用三維實體建模技術、TPS技術、Auto CAD、無人機航測技術、GPS技術等手段，實現對公路測量工程的全面優化，為公路建設的發展注入新的動力。

一、引言

公路測量工程是公路建設不可或缺的一環，它涵蓋了從地形勘測、路線設計到施工放樣等多個環節。傳統的公路測量方法往往依賴于人工操作和機械測量，不僅工作效率低下，而且測量精度難以保證。隨著數字化技術的快速發展，越來越多的先進技術被引入到公路測量領域，極大地提升了測量的效率。工程師們應意識到數字化技術在公路測量工程中的重要作用，充分發揮數字化技術的優勢，實現對公路路線的精確測量，提高測量的效率，降低勞動強度，促進公路建設行業的發展。

二、數字化技術在公路測量工程中的重要作用

（一）提高公路測量工程的精度

傳統的公路測量往往依賴于人工操作，如使用經緯儀、水準儀等工具進行實地測量，這種方法不僅耗時耗力，而且容易受到人為因素的影響，導致測量誤差較大。而數字化技術通過應用高精度測量儀器和先進的數據處理算法，可以實現對公路幾何形態、地形地貌等信息的精確獲取。例如，利用無人機航測技術，可以快速獲取公路沿線的三維地形數據，并通過軟件自動處理生成高精度的數字地形模型，為公路設計和施工提供準確可靠的數據支持。

（二）實現公路測量的智能化和自動化

隨著人工智能、機器學習等技術的不斷發展，數字化技術正逐漸實現公路測量的智能化和自動化。通過應用這些技術，可以實現對測量數據的自動處理和分析，減少人為干預和錯誤。同時，智能化系統還可以根據測量數據自動調整測量方案，優化測量過程，進一步提高測量效率，實現公路測量的智能化發展。

（三）提升公路測量工程的安全性和可靠性

傳統的公路測量方法往往需要測量人員在復雜的環境中進行操作，存在一定的安全隱患。數字化技術通過應用遠程測量和自動化處理等手段，減少了現場人員的數量和工作量，降低了安全風險。此外，數字化技術還可以對測量數據進行實時監測和預警，及時發現和解決潛在的問題，提高了公路測量工程的可靠性。

三、公路測量工程中數字化技術的有效應用

（一）三維實體建模技術在公路測量工程中的應用

三維實體建模技術是一種基于計算機圖形學的專業技術，它能夠將公路的縱面、橫面和平面等復雜幾何形態以三維模型的形式展現出來。在設計階段，工程師們可以利用三維實體建模技術，根據地形地貌、地質條件以及交通流量等因素，構建出公路的三維模型。通過模型，工程師們可以直觀地觀察公路的空間形態，判斷其與周圍環境的協調性，并進行方案的反復比較和優化。這種基于模型的設計方法，能夠大大減少傳統設計中的試錯成本，提高設計的科學性和準確性。在施工階段，通過三維實體模型，工程師們可以清晰地了解公路的各個部分在空間中的位置關系，以及施工過程中的重點和難點，并對施工進度進行監控，確保施工按照設計方案進行，及時發現并糾正施工中的偏差。最后，三維實體建模技術還可以用于測量數據的處理與分析。傳統的測量方法往往存在人為誤差和數據處理繁瑣的問題，而三維實體建模技術可以通過自動化的數據處理和模型構建，大大減少這些問題。工程師們可以利用模型對測量數據進行精確的分析和比較，提取出有用的信息，為公路的設計和施工提供可靠的數據支持。

（二）TPS技術在公路測量工程中的應用

TPS，全稱Total Positioning System，是一種集距離、角度、高度測量于一體的全站儀測量技術。它結合了電子測距儀、電子計算與光學經緯儀的優點，實現了對空間三維坐標的精確測量。在公路建設初期，需要對沿線地形進行詳細的測量，以便為設計提供準確的數據。TPS技術能夠快速、準確地獲取地形數據，包括高程、坡度、方向等，為設計提供可靠的依據，實現地形數據的自動化處理，減少了人工操作的繁瑣，提高了工作效率。其次，TPS技術在公路控制測量中也發揮著重要作用。控制測量是公路測量工程的關鍵環節，它涉及到公路的走向、高程和橫斷面等關鍵參數的確定。TPS技術通過精確測量控制點的坐標和高程，實時監測控制點的變化，確保測量數據的準確性和可靠性，為公路線路的設計和施工提供了重要的參考。因此，在公路勘測和施工中是不可缺少的測量儀器。

（三）Auto CAD在公路測量工程中的應用

在高速公路修建過程中，多個項目往往同時進行，每一個項目包含了諸如涵洞、中小橋、大橋等各類構造物，數量從數座至十幾座不等，所以其工程勘察工作量非常繁重。隨著全站儀的廣泛使用，其極坐標放樣功能也導致了測量工作中的誤差，因此，按照施工圖紙進行各部位坐標定位是測量工作的重點。而運用Auto CAD軟件進行空間坐標定位和計算，可以達到較好的效果。利用Auto CAD進行構造物的坐標計算，可以實現對每個部位的精確定位，減少了測量工作量，減輕了勞動強度，在保證工程質量的前提下，確保了工程的順利進行。另外，斷面測量是公路測量工程中的重要環節，它涉及到公路橫斷面的設計和施工。通過AutoCAD，工程師可以方便地繪制橫斷面圖，并根據測量數據進行橫斷面的設計。AutoCAD的圖形編輯功能使得橫斷面的修改和調整變得輕而易舉，并進行橫斷面的自動計算，包括土方量的計算、邊坡坡率的計算等，為施工提供了重要的數據支持。

（四）GPS技術在公路測量工程中的應用

GPS，即全球衛星定位系統，是近年來科技發展所興起的一種高新導航定位技術。它利用衛星信號進行定位和導航，具有高精度、高效率、自動化程度高等特點。目前，GPS系統技術已經被廣泛應用于公路測量工程中。在大橋、特大橋和長大隧道等重大工程中，一般都是布設成“三角網”、“直線”等形式，采用傳統的測量手段進行測量，存在著許多不足之處。例如，在進行測量時，對于連接導線的長度、閉合導線的長度以及連接導線之間的距離都有較高的要求，通常在實踐中很難實現，經常會發生超規范操作的現象；采集的線路控制點之間難以確保統一，國測、軍測和城市控制點常常混雜在一起，若采用不相容的控制點，必然會降低測量的精度；地面通祝困難的問題常常會給正常的觀測工作帶來很大的阻礙等。而采用GPS技術能很好地解決上述問題，它的主要特征是：測站間不需要互通，并能精確測定觀測站的平面位置及大地高程。GPS的這種特性，使選取點更具靈活性和便利性。但是，為了保證GPS的信號不會受到影響，測站點的上方一定要有足夠的空間來保證其位置的準確性。在20km以下的短基線上，進行快速的相對定位通常需要5分鐘。GPS不僅能準確確定臺點的平面位置，還能準確確定臺點的大地高程。

（五）無人機航測技術在公路測量工程中的應用

無人機航測技術是一種結合了無人機平臺與航空攝影測量技術的先進測量手段。相比傳統的測量方式，無人機航測技術具有機動靈活、高效快速、精細準確、作業成本低、適用范圍廣、生產周期短等特點。在公路測量工程中，無人機搭載的高分辨率相機或激光雷達等設備，可以獲取公路沿線的地形地貌、道路走向、構造物分布等詳細數據，在分析和處理這些數據后，可以生成高精度的數字高程模型（DEM）、數字正射影像圖（DOM）等成果，為公路設計提供可靠的依據。另外，無人機航測技術還可以用于路線優化和方案比選中。通過對不同方案的航測數據進行對比分析，可以更加直觀地評估各方案的優缺點，根據優缺點對原有道路進行精確測量，為改建和擴建道路提供準確的數據支持。最后，在公路施工過程中，無人機航測技術還可以實時監測公路的建設進度和質量。通過獲取公路施工過程中的影像數據，可以及時發現施工中存在的問題和隱患，為施工管理人員提供及時的指導，確保公路施工的質量和進度。

四、結束語

綜上所述，數字化技術在公路測量工程中的應用已經成為一種趨勢。通過數字化技術的應用，公路測量工程在精度、效率以及數據處理能力等方面得到了顯著提升。然而，數字化技術的應用也面臨著一些挑戰和問題。因此，未來需要進一步加強對數字化技術的研究，推動其在公路測量工程中的更廣泛應用，為公路建設事業提供更加堅實的技術支撐。

作者單位： 青島第一市政工程有限公司