浅谈公路勘察设计中全数字地形测图的应用

田赵红

(许昌市公路管理局直属分局,河南许昌 461000)

浅谈公路勘察设计中全数字地形测图的应用

田赵红

(许昌市公路管理局直属分局,河南许昌 461000)

随着我国社会经济的快速发展,公路建设得到了长足的发展,其中公路建设与勘察设计技术密不可分。全数字地形测图在公路勘察设计中的应用,为公路建设提供了有力的依据,为加快我国交通事业的发展做出了巨大的贡献。本文就分析传统地形测图的弊端,并在介绍全数字地形测图原理的基础上,探讨其在公路勘察设计中的具体应用。

公路勘察设计 全数字地形图 应用

随着我国科技水平的进步，公路勘察设计中，加大了对计算机等现代化智能设备的使用，使得图纸出图率、电算化率、CAD技术、电子存储容量与效率明显提高。传统的公路勘察设计中，虽然也广泛应用测距仪、全站仪、经纬仪等电子设备，但是其技术含量较低，测量工作量大，测量工期较长，出错率较高。我国公路建设正在如火如荼的进行中，对公路建设的等级、质量等要求也越来越高，进行勘察设计过程中，也应该转变原有的思路，采用全数字地形测图技术，提高公路勘察设计质量，推动我国公路建设科技化进程。

1 传统公路勘察设计中地形测图弊端

随着我国社会经济快速发展，特别是城市化建设的不断深入，使我国的交通事业得到了迅速发展。其中，在公路建设过程中，公路勘察设计质量关系着整个公路建设的质量，所以需要给予足够的重视。然而进行公路测量设计过程中，常常会遇到地形复杂、交通干扰等情况，对公路勘察设计工作造成极大的影响。

采用传统的测量设备与方式，如果在山区丘陵地带，往往遇到地势纵横、树木疯长等情况，前后难以通视，传统的测量设备与技术难以解决，增加了公路测量难度；我国平原地带经济普遍发达，建筑物线路，交通线路、电力通信线路错综复杂，在公路勘察设计过程中需要综合各方面因素，给策划者带来诸多困扰。传统的测量技术不仅本身难以适应复杂的测量环境，并且对于数据处理与存储方面也具有一定的缺陷，传统测量数据靠手工记录，在大量测量数据面前，手工处理工作量大、工作效率低，并且测量数据容易出现错误。

2 全数字地形测图的基本原理

2.1 全数字地形测图原理

地形测量主要包括控制测量以及地貌、地物测量两个方面。传统的地形测量采用经纬仪测图或者平板仪测图，将这两种测图方式成为白纸测图，这种测图方式的基本原理是利用极坐标法以及解析法，可以根据测量数据得到最终的模拟式图解图。但是由于传统的测图方式成图周期较长、测量工作量大、精度低，与现在公路测量环境不太适应，所以被逐渐淘汰。全数字地形测图充分利用现代化科技的测绘新技术，采用先进的测量仪器，包括电子全站仪、GPS系统等，并且利用自动化的成图软件，采用较为灵活的测量方式，以数字化信息的方式完成测图工作，最终可以得到被测地形的模型式数字图。

具体来说，全数字地形测图技术以白纸测图原理为基础，采用图形处理、数字处理、数据库等技术方法，完成对测量数据的采集、变换、传输、分析、识别、存储、处理、编辑修改以及显示，最后完成计算机绘图。与传统的测图技术相比，全数字地形测图不仅改进了基本方法，其技术本质也发生了较大的改进。采用专业数字化地形图测绘，经过处理后，可以满足公路规范的需求，每条公路的地形图可以形成永久保存的电子档案，勘测成果在图上一目了然，可重复利用，并可不断补充调整。公路设计引入专业勘测的电子地形图，勘测效率大大提高，勘测费用降低很多，勘测设计周期会大大缩短，而且数据精确，易于保存，数据直接导入利用，免去人工录入的繁琐和失误，可以重复利用，一举多的，可以纸上选线、定线，测量数据可以视实际情况，随时补充调整。测量成果可以直接与国家控制网转化，以便与其他测量行业的数据共享。测量完毕或公路施工后能长久保存测量成果，并进行校核，推进公路测量的数字化进程。

2.2 全数字地形测图特点

全数字地形测图技术具有以下几个特点:(1)采用这种测图技术，打破了内业与外业之间的界线，实现了从首级控制到成图的一体化作业，很大程度上降低了外业测量的强度，缩短了成图周期。(2)采用全数字地形测图，打破传统测图逐级控制、分级布网的方式，在一个侧区内进行一次性布网，采用整体平差的方式对布网进行控制。在侧区内的布网可以任意混合，与传统白纸测图相比，控制点数量大幅度减少，并且碎部测量可以与图根控制加密同步进行。(3)全数字地形测图采用专业的软件识别技术，所以对碎部点记录格式有特定的要求，方便软件识别，并与数据库建立统一关系；在碎部点测量过程中，可以采用建立测站点的方式，除了利用极坐标法确定碎部点坐标外，还可以采用其他方式，在方式上较为灵活，具体可以采用的方式包括直角偏距法、距离交会法、方向交会法、对称点法以及导线法等等，根据测区的具体情况，灵活采用编码作业以及无码作业方式。(4)利用全数字地形测图进行碎部测量过程中，不会受到图幅边界限制，外业测量可以不分幅作业，而是由内业成图过程中进行接边处理或自行分幅。

3 全数字地形测图在公路勘察设计中的具体应用

在公路勘察设计过程中，合理的利用全数字地形测图，结合公路设计以及桥梁设计相关知识，利用专业的设计软件，提高了公路勘察设计的效率与质量，完成了现有公路设计软件与数字化地形图的完美对接。

3.1 数字化地面模型的建立

进行公路勘察设计中，数字地面模型是设计的基础，能够为公路设计提供有力的依据。数字地面模型(DTM)，实质上就是将一定组织结构按照一定规律组织在一起的数据组合，能够对空间位分布的地形属性特征进行数字化的描述，一般来说，用一个平面坐标系统来表示空间分布，而地形属性特征就是对各个空间平面的位置高程组合描述，表示地形起伏特征，这一模型的建立是获取测区地形地理信息不可缺少的环节。公路勘察设计过程中，常常用到的数字地面模型包括三角网式数字地面模型、扇形网式数字地面模型、方格网式数字地面模型、鱼骨网式数字地面模型等，这些类型数模的划分主要是依据网的形式，其中三角网式在公路设计中最为常用。

3.2 数字化地形图模型的应用

数字化地形测图技术，应用专业的成图软件，经过大量的实践表明，这种技术能够节约人力、物力、财力，具有较强的社会效益以及经济效益。下面就以某山区公路建设为例，分析数字化地形图的应用。

某公路位于甘肃山区地带，全长25．7公里，属于二级公路，公路设计时速为每小时60公里，公路路面为白色水泥混凝土。由于该路段树木林立、地形复杂，传统的测量仪器很难完成测量任务。采用GPS全球定位系统以及RTK技术，沿公路走向进行测量，获得测区带状地形图，并利用专业的成图软件，制成了比例为1:1000的数字化地形图。在进行公路勘察设计过程中，能够直接打开地形图进行设计，并且使用了水准仪、测速仪等，进行相关的采集、放样等外业测量。缩短测量周期达60%以上 ，提高了测量效率和质量，大大节约了人力、物力，大大推进了由传统的测量方法到现代的测量方法的变革。内业过程中电子数据与专业公路设计处理软件、桥涵设计软件等直接导人对接，解决了传统测设手段的设计效率低、出错率高，误差大、检查手段落后和人工作业随意性大等缺点，全方位改善了现有公路勘察设计体系，使公路测设过程发生了本质的变化，其使用效率可从工作人员野外工作减少、勘察设计协同作业方式、设计周期缩短、劳动强度降低、设计能力提高、设计质量与设计水平提高等方面得以体现。

4 结语

随着我国交通事业的发展，对公路建设的相关要求也越来越严格，这不仅需要加强公路施工管理，还需要先进的公路勘察设计技术，为公路施工提供有力的依据。全数字地形测图技术就是在传统白纸测图技术基础上，应用先进的测绘理念，采用先进的测量设备、仪器以及专业的数据库技术、成图软件等，大大提高了地形测图的效率与质量，为公路勘察设计节省了大量的资源，具有很高的应用价值，是我国公路勘察设计中不可缺少的技术支持。

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