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探究数字化技术在高速公路勘察设计中的应用

2019-01-23李雄应

智能城市 2019年5期
关键词:工程项目高速公路摄影

李雄应

(湖北省国土测绘院,湖北 武汉 430010)

1 高速公路勘察设计过程中所用的数字化技术

1.1 遥感技术

从整体来看,现阶段国内高速公路工程项目建设过程中主要有两种方式,一是新建,二是改建,在高速公路建设中尤其以前者为主,这也决定了需要选择走廊带,全面把握工程项目控制点周围的地形地貌以及路网分布和沿线自然生态环境条件等。高分辨率卫星遥感技术因其具备丰富的直观图像和地表信息,在路线走廊带以及路线方案比选与优化等方面具有良好的选择性。随着遥感技术水平的不断提升,而且定位精确度也不断地增加,价值空间分辨较高,以至于遥感操作更加的精确和迅捷,在高速公路工程项目建设中的应用也取得了显著的效果。高分辨率卫星遥感技术的应用过程中,卫星图像不仅可以对区域范围内的路网、道路沿线以及经济布局等不同经济和自然现象进行完整解译,更重要的是还可以让路况、交通调查以及地质详查等更加地高效。在选择路线方案以及旧路扩建模式优化比选过程中,遥感技术优势无可替代。第一,一般而言,卫星不会受到障碍物限制,能够迅速而又有效地取得任何区域的立体影像;第二,全色多波段影像以及高分辨率,一方面可以对区域地表的不同经济和自然现象进行解译,另一方面还可以利用多波段与多时段遥感信息,以此来获得具体的地质地貌以及水文变化和自然地质灾害等信息;第三,采用IKONOS图像技术可以进行精确地定位,可直接形成数字地形图,比例尺为1:10 000,这对那些较为偏远的地区地面数据获取带来了方便。值得一提的是,由于其视点相对较高,而且摄影死角较之于航空拍摄要少,因此即便在很隐蔽区域也可获知该区域的相关资料信息;第四,IKONOS影像技术的应用,具有范围大以及面积广的特点,有利于高速公路路线走廊优化选择。

1.2 摄影测量技术

摄影测量技术,即数字摄影测量,作为一种全新的技术方法,在国内高速公路勘察设计过程中得以广泛应用,比如自动、数字测图。较之于传统的摄影测量技术,数字摄影测量技术有其自身的特点和优势,其主要是通过先进技术手段的应用对数字化影像自动化处理,在很大程度上为高速公路勘察设计工作的数字化水平提升提供了数据支撑。从实践来看,数字摄影测量技术多用于以下方面:第一,利用航摄像片以及外业测量为高速公路工程建设勘察设计提供了大比例尺和像片平面图,这对于选线和纸上定线具有非常重要的作用。第二,快速制作正射影像地形图。基于立体观察以及判断和实地调查,有效利用航片影像信息对公路工程项目进行建设规划、经济调查以及选线和地质遥感分析。第三,选用数字摄影测量方法,直接生成设计所需的三维地表坐标数据,并在此基础上建立数字化地面模型,从而为高速公路工程项目测设自动化提供地形数据。

1.3 高精三维测量与地面地基模型

目前高速公路勘察设计时多采用GPS-RTK技术,即采用三维测量技术手段,能够有效测量项目,大大避免了传统测量缺陷与弊端,而且可以有效解决勘测工作问题,从而缩短高速工程勘察周期,有利于提高勘察设计效率。在高速公路勘察过程中,还可以采用三维数字地面与路基模型。实践中可以看到,计算机辅助技术以及CAD技术的应用,为高速公路工程项目建设提供了便利条件,尤其是数字化地面模型在各类工况条件下均可有效地应用。在高速公路工程建设以及勘察设计过程中,数字地面模型实际应用效果非常地显著;目前高速公路数字地面模型技术应用,已从原来的数据源以及模型建立和相关数据处理等环节,发展到多模型叠加以及特殊模型优化等。在高速公路线型设计时,数字地面模型的应用可以有效模拟高速公路平面以及纵面和横断面效果,同时可通过计算工程量比选方案。

2 数字化技术应用实践

某高速公路工程项目长度为48 km,所在地为喀斯特地形,而且岩溶发育良好。该高速公路所经之处地形非常地平坦,并且多数地段为基本的耕地区。公路沿线分布着较多的工业去和水库等。区域范围内的路网非常发达,而且沿线区域范围内有一些铁路、公路以及通村公路等交叉布设。对于该高速公路而言,其勘察设计存在着较多的难点,通过对本工程项目分析研究,在勘察设计过程中应当注意以下难点:第一,需大范围对路线方案进行比对选择,尽可能避开耕地、规划区以及岩溶路段和水库区域等。第二,路网较为发达,高速公路沿线交叉着很多的路线走廊带,需对路线方案进行比选,并且扩大其范围,尽可能绕避。第三,传统勘察技术和方法的应用,工作量非常大,而且需调绘结构物,效益低且周期相对较长。基于上述对高速公路工况条件的分析,在该工程项目勘察设计时,采用现代测量技术手段以及现有的成果可以取得一定的社会与经济效益。

2.1 采用Google技术

在本高速工程项目勘察设计过程中,Google技术的应用始终贯穿于整个工程建设全过程,无论是走廊带研究还是选择合适的方案与设计汇报等,均采用了Google技术。在选择走廊带和比选方案比时,Google技术的应用提供了较为详尽的地表建筑物信息资料,全部走廊带真实可见。同时,采用技术手段可以有效减少内业工作以及不必要的现场施工踏勘工作,大大节约了高速公路勘察设计费用和缩短周期。在高速公路项目后期施工建设过程中,可以将设计成果进行还原,实现三维图片式项目汇报,从而使设计成果更加的清晰、直观和简单易懂,并且使汇报得到好评。

2.2 三维数字模型与GPS-RTK技术应用

本高速公路项目,在勘察设计过程中也用到了数字地面模型。数字地面模型的应用,使得研究从原来的数据源以及模型构建和信息数据的处理逐渐发展至多模型叠加,而且实现了模型优化等,为本高速公路项目建立高精度以及高仿真的路基数字模型提供了帮助。在该高速公路项目外业测量过程中,全测量工作中利用了GPS-RTK技术进行测量,大大节约了测量人员和成本,而且有效改善了高速公路测量作业环境条件,节约了成本费用。从实践来看,数字化技术的应用解决了以往测量技术方法应用过程中劳动强度大、沟谷以及测量视距影响等问题,使得测量工期缩短了至少10 d的时间,并且取得了良好的社会与经济效益。

3 结语

总而言之,数字化技术方法在现阶段高速公路工程项目建设以及勘察设计过程中应用非常的广泛,从应用实践来看其效果非常的显著,而且在勘察设计中数字化技术的应用优势凸显出来。通过数字化技术的合理选用,不仅可以大大提高高速公路项目勘察设计效率,而且能够减少投入和确保工程项目建设顺利进行。

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