数字化技术在公路测量中的应用

吕福臣 李震章

（1、牡丹江市勘察测绘研究院，黑龙江 牡丹江 157000 2、牡丹江市市政工程设计研究院有限责任公司，黑龙江 牡丹江 157000）

测量在国民经济建设和国防事业中起着十分重要的作用。在公路工程建设中，无论公路、桥梁或隧道，从勘测设计、施工到竣工都离不开测量工作。

随着科学技术的发展，测量仪器也在不断的更新换代和创新发展。测量中使用的也已经不再仅仅是钢尺、花杆、垂球、罗盘仪、经纬仪、平板仪等简单独立工具，更多的先进技术已广泛地应用于公路测量之中。本文仅就当前公路测量领域中广泛应用的几种数字化技术进行简单介绍。

1 三维实体建模技术在公路测量中的应用[1]

公路是平、纵、横三方面组成的条带状的复杂的空间几何形体，其外形是否美观、与周围环境是否协调，可运用公路陆续透视图、动态连续透视图、全景透视图或三维模型进行检验与评价。

三维实体模型与传统线框模型和曲面模型相比，是一种最为完善的几何模型，可以很方便地对它进行任意断面的剖切，能够得到工程应用中所需要的各种信息，因此公路三维实体模型在公路工程建设中将会有非常美好的应用前景，具体表现在如下几方面。

利用公路三维实体模型可以形象逼真地描绘出整个公路在设计过程中的状态，可以让设计人员、工程管理人员、决策者事先直接全面地了解工程的情况，加快工程的设计、审批速度，更快地进入施工程序。

在保存图的时候可以不必保存某些二维图，只要通过剖切功能就可以容易地得到，这样使图的保存工作更加的简洁。

利用公路三维实体模型可以实现三维关联优化设计。公路的设计过程是一个反复比选的过程，当发现土方量过大、横断面与实际地面组合不很合理、挖填方严重失衡、边坡较高或受地质条件的限制而需要不断地调整平面中心线、纵坡等时，应用三维关联优化就能实时地见到调整后的公路形状，使方案更加美观、切实、可行。

在公路工程中土方量的费用在整个工程造价中占有相当大的比例，精确计算出土方量尤为重要。利用公路三维实体模型计算土方量，与常用的断面法、格网法相比，具有方便快捷、结果精确的特点。

2 AutoCAD技术在公路施工测量中的应用[2]

在高速公路建设中,通常分为几个标段同时施工,每个标段里一般包括路基及各种构造物,如涵洞、中小桥、甚至大桥,少则几座,多则十几座,因此,施工测量任务十分繁重由于全站仪在工程测量中的普遍应用,其极坐标放样功能使测量工作中出现错误所以测量的主要工作就是根据施工图纸计算其各个部位的坐标,而如何快速、准确地计算坐标是关键所在。

应用AutoCAD技术进行坐标定位计算,则可以做到事半功倍,并能取得良好的施工效果。

采用CAD计算结构物坐标,能快速地对结构物的每1个位置进行放样,大大降低了测量工作量,降低工作难度,在保证施工进度的同时满足了放样精度的要求。

用AutoCAD技术进行定位测量,得出的尺寸十分准确,完全达到毫米级的精度,能为现场施工提供可靠的数据。

能最大限度地减少手工计算过程中造成的人为误差。

3 GPS技术在公路施工测量中的应用[3]

GPS，即全球卫星定位系统，是美军于20世纪70年代初在“子午仪卫星导航定位”技术上发展起来的具有全球性、全能性(陆地、海洋、航空与航天)、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。目前，GPS系统技术已经广泛应用于公路测量之中，它具有常规测量技术不可比拟的优势：速度快、精度高、不要求点间通视等等。

公路路线一般处在一条带状走廊内。其平面控制测量往往采用导线形式,对于重要构造物如大桥、特大桥、长大隧道等，也有布设成三角网、线形锁等形式。应用常规测量方法的进行测量有许多缺陷如规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定，一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业；搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，国测、军测、城市控制点往往混杂一起，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量；地面通视困难往往影响常规测量的实施。

使用GPS使用可以有效地克服以上的种种不足，其主要特点有：测站之间无需通视。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰；定位精度高。在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12×1026，而在100km～500km的基线上可达1026～1027；观测时间短。在小于20km的短基线上，快速相对定位一般只需5min的观测时间即可；提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。

4 TPS技术在公路施工测量中的应用[4]

TPS是测速仪 (Tachymat)、电子经纬仪(Theodlite)和全站仪(Total station)定位系统(Positioning System)的英文缩写，可简称为全站仪定位系统。该系统是全站仪和计算机技术合为一体的真正体现。它为用户提供了许多功能和广泛的测量程序，是一种方便高效的测量设备。

该系统具有代表性的是全站仪，它是光学经纬仪、电子测距仪与电子计算有机结合的产物。该仪器能测角、测距和测量高度。一台仪器能够完成三位全部测量元素的测量任务。该设备能够自动记录测量数据，提供数据存储、转换和计算功能，还提供后续测量程序开发功能。通过大屏幕液晶显示器显示，是用户一目了然。键盘以及功能键便于理解和方便输入。通过记录卡、大容量电池和内置应用程序保证所有可提供部件集合一体。

全站仪提供了与电子计算机相连接口，实现了全站仪与计算机数据和程序自由交换，为计算机辅助设计(CAD)提供了良好的条件。该仪器具有定向与高程传递功能、已知点放样功能和其他功能测量程序。因此，在公路勘测和施工中是不可缺少的测量仪器。

5 结束语

随着中国经济的发展，人们对于路数量的要求也在不多的增多，对路质量的要求也在不断的增高，这就意味着公路建设的技术要求在不断的提升，因此对测量技术要求也自然跟着提升，好在随近几十年基础科学研究深入的也给公路测量注入了新的活力，数字化技术与传统方式方法的结合必然会满足当前要求。其中三维实体建模技术、AutoCAD技术能在公路修筑前就看到修筑完后的效果；而GPS技术、TPS技术使测量的结果更加的精准。正是这几种技术的相互运用能让我国的公路建筑业不断地发展，让我国的公路修筑技术不断的提升。

[1]陈明建.三维实体建模技术在公路测量中的应用研究[G].河海大学硕士论文.2007.4.

[2]苏沛良，谢绍富.AutoCAD技术在高速公路施工测量中的应用[J].水运工程.2003.8.

[3]李培荣.GPS及其在公路测量中的应用[J].山西能源与节能.2002.3.

[4]周小安.公路测量[M].北京：人民交通出版社.2000.3.