数字化技术在公路测量中的应用

陈兆毅 杨天淳

摘  要：随着中国经济的不断发展，许多新型高速公路建设技术得到了迅速改善。在信息技术的支持下，数字化技术在这一领域迅速普及。文章针对当前公路设计领域在传统矢量化地形图的基础上进行规划与设计存在的不足，引入数字化技术测量理念，将地理信息环境因素与设计过程结合起来，提出基于三维实体建模技术的信息化勘察设计思路，可广泛应用于公路设计中，有效提高公路设计的效率、减少工作量及降低工程项目费用。

关键词：数字化技术;公路测量;应用

中图分类号：U412.24       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）07-0095-03

Application of Digital Technology in Highway Survey

CHEN Zhaoyi，YANG Tianchun

（Guangxi Shunjie Transportation Survey and Design Co.，Ltd.，Nanning  530031，China）

Abstract：With the continuous development of Chinas economy，many new highway construction technologies have been improved rapidly. With the support of information technology，digital technology is rapidly popularized in this field. In view of the shortcomings of planning and design based on the traditional vector topographic map in the current highway design field，this paper introduces the concept of digital technology measurement，and combines the geographic information environment factors with the design process，based on the three dimensional entity modeling technology information survey and design，which can be widely used in the highway design，effectively improve the efficiency of the highway design，reduce the workload and reduce project cost.

Keywords：digital technology;highway survey;application

0  引  言

测量工作在国家经济基础设施和国防发展中都起着重要作用。对于公路建设，无论是高速公路，桥梁还是隧道，都必须通过测量工作来完成规划、施工和完工等过程。由于科学技术的不断发展，促进了越来越先进的测量仪器的出现。数字技术具有快速准确的测量优势。通过将数字技术应用于高速公路测量，可以精确测量点、线和面，以获得三维坐标系。在应用过程中，数字技术还具有自动化、准确、高效的优点，可以有效提高公路测绘工作的质量和效率。随着中国经济的飞速发展，公路建设正在朝着越来越大的方向发展，涉及越来越多的领域和地区。这也对测量技术提出了更高的要求，尤其是对映射的准确性和效率提出了更高的要求。数字化技术的使用可以促进公路测量的总体发展，并在中国公路建设中发挥重要作用。笔者基于本公司的项目总结了近年来在公路测量中流行和广泛使用的几种数字技术，并总结了它们相对于以前的测量技术的优势和改进，以便提高公路测量工作效率并加速公路测量的现代化。

1  数字化技术在公路测量中应用的优势

三维实体模拟技术、Auto CAD技术、GPS技术和TPS技术等数字化技术相对于传统技术在自动化、智能化和系统化等方面具有明显优势，为公路建设提供了良好的技术支持，通过精确的测量来分析和应用资源数据，为公路建设的顺利发展提供了坚实的条件，并促進了中国交通运输业的可持续发展。

1.1  自动化程度高

数字测绘技术和地图技术必须通过识别和连接计算机自动完成计算，以及调用图标和符号时，使用自动处理技术绘制相关线路地形图。另外，利用数字测绘技术绘制数字地图还可以自动提取相关测量信息。总而言之，将数字化技术应用于公路测量工作中具有高自动化的显著优势。

1.2  图像测绘精度高

由数字化技术测绘产生的数字地图的最大优势在于其高精度。如果测量数据以电子格式呈现，它们还可以完成自动记录、保存、传输和映射等一系列过程。它们不仅突破了常规制图的桎梏，减少了绘制的地图在方向和展示点方面的误差，而且在测量过程中也不会破坏原始数据，而是完好保存原始数据。

1.3  广泛的图形信息

利用数字化技术进行公路测量，不仅测量了点的坐标，而且阐明了点的属性，并在测量过程中记录了连接信息和点的编码。从而创建了储存丰富的图形信息的图库。因此，工作人员仅需在创建的数字地图中输入编码，便可以在该图库中调用所需的测量和其他信息，大大简化了原本繁琐的工作流程。

2  三维实体建模技术的应用

三维实体模型改变了传统线框和表面模型的边界，并实现了切割任何截面的功能。在实际使用过程中，可以实现施工过程中所需的各种应用信息的有效收集工作。

2.1  提高技术施工流程的效率

通过在实际的高速公路设计过程中使用三维实体建模技术，可以实现整个设计过程的科学而准确的模拟。通过模拟整个过程，技术设计师、施工现场经理和技术监控部门可以更直观、更清楚地了解高速公路施工过程的总体情况，从而提高项目计划和施工的进度，缩短工程事项的批准耗时以及提升建设过程的施工效率。同时，在使用三维实体建模技术的过程中，还可以通过切割功能创建二维图形，从而使图纸的维护工作更加方便。

2.2  实现相关设计的优化

在公路建设项目的具体设计过程中，有必要通过反复比较来选择最佳设计方案。在完成所有工作之后，通常必须与传统的手动过程进行比较，相互适应，这既困难又耗时。使用高速公路的三维实体模型技术，可以实现实时观察和适应比较过程。例如，如果在使用三维模拟技术时，确定技术性土方工程的范围过大，横截面不合理和实际土壤不相适应，开挖和填土侧非常不平衡，则倾斜度很高或为适应地质条件需要不断改变平面的中心线和斜坡等，可使用三维技术相关优化功能实时模拟调整后的道路形状，基于上述减少工作量的实时比较和修改工作使设计方案更加完美。

2.3  降低公路建设项目成本

三维实体模拟技术的应用对于降低项目的建设成本具有非常重要的现实意义。公路建设与其他建设项目的最大区别在于公路建设需要更多的土方工程。因此，使用土方工程的成本占整个公路项目成本的很大一部分。借助三维实体模拟技术，可以方便、高效地对土方工程在高速公路建设中的使用情况进行准确的计算，从而可以通过计算土方量来计算土方成本。如果费用不合理，可以在施工前及时进行调整，以便降低公路建设项目成本。

3  Auto CAD技术的应用

Auto CAD是一种计算机辅助设计技术，主要用于测量高速公路时的精确位置计算。在当前的高速公路建设中，通常将项目分为几个部分进行建设，例如路基、人行道、桥梁和涵洞。由于在高速公路建设过程中存在许多结构，从而大大增加道路测量的难度，尤其会增加道路测量的工作量。特别地，在复杂的线路中存在更多的结构和类型，因此在进行高速公路勘测会产生前所未有的困难，包括如果继续使用传统的手动和机械测量则会延长测量周期，增大测量误差，降低测量精度和延缓测量进度。因此，当前的道路测量变得越来越困难，为了确保道路的安全性，测量任务也越来越繁重，利用Auto CAD技术得出的快速准确的测量结果可以精确计算测量项目中的相关坐标数据，这也是有效测量公路的关键要素。

通过使用Auto CAD软件，减少了测量误差，使坐标定位更加精确，并且加快了测量进度。与传统技术相比，该软件具有显著优势，例如可以进行精确的计算，从而大大提高了测量工作的效率。最后，获得准确的道路测量数据。Auto CAD软件当前可通过测量快速确定公路空间结构，大大减少高速公路测量的工作量，提高测量工作效率，并满足道路规划准确性的需求。Auto CAD软件的另一个好处是计算精确度高，因为它是在计算机平台上运行，可以最大程度地减少人为错误和计算错误的发生次数，因此可以为公路的建设和测量提供更准确和可靠的数据。

4  GPS技术的应用

主要基于卫星网络的GPS技术在公路测量中的应用，可以实时进行全方位定位和三维导航。它具有许多优点，例如精度高、干扰抑制、操作简单、效率高。当前我国的公路建设具有范围大、周期长、技术投入大、范围大的特点。如果事先掌握了施工路线的详细信息，则该项目的施工将顺利进行。与GPS测量技术相比，传统的测量方法精度较低，无法满足现代公路建设的业务需求。随着GPS技术的出现，公路勘测技术已经达到了一个很高的水平，有效地解决了诸如网络部署困难和精度差等问题，道路建设的总体质量也得到了显著改善。GPS技术在公路测量工作中的应用主要分为动态的实时测量和静态的定位测量两大部分。

4.1  动态的实时测量

在开始进行测量工作之前，必须在控制点上静态观察并持续几分钟，然后以固定间隔执行动态观察。这种定位模式处于实时流程中，卫星必须进行连续观测。当存在特殊条件影响观察效果时，则需要重新初始化。在正常情况下，动态勘测可以在早期勘测阶段自动完成地形图绘制、断面勘测、路线勘测等工作内容，而不用传统的测量工具代替。

4.2  静态的定位测量

在公路测量中使用GPS技术的现场静态定位测量，是技术测量的重要组成部分。测量点的选择尤其决定了整个测量的精度和精确度。静态测量技术主要使用GPS接收器执行位置测量工作。GPS接收器的位置在测量过程中相对静止，以接收天线的位置并进行量化来执行数据处理，通过分析接收到的数据查找点坐标。相关的测量设备和测量点形成三角形，以确保测量中心点的精度。将GPS设备安装在该三角形上，以确保标记中心和天线基座一致，然后部署GPS网络。在测量高速公路时，可以使用GPS技术实现全面的网络布局和科学规划。网络布局操作通过点和线连接进行，并且取决于站点的实际情况，对于不同的地区和地理条件的网络布局工作内容是不同的。因此，需要相应地调整布局，以确保静态测量工作的完整性和准确性。

5  TPS技术的应用

TPS技术被广泛应用于高速公路测量中，并产生重大影响，是公路测量领域中的一项重要技术。

TPS技术是一种由车速表、全站仪和电子经纬仪组成的定位系统，该系统也称为全站仪定位系统。TPS技术作为一种高效的测量技术，将计算机技术和全站仪技术结合在一起，其中全站仪是该系统的核心。

全站仪是一种电子测距仪，是一种通过电子计算与光学经纬仪结合制造的设备。全站仪的目的是测量距离、角度和高度，与其他测量设备相比，通过TPS技术可更有效地进行测量。同时，在工作期间可以实现数据的自动测量、存储、转换和计算过程，用户可以直接在显示屏上看到最终测量数据。为了提高工作质量，全站仪电池盒还集成了其内置程序。全站仪除了进行精确的测量外，还可以在TPS系统中实现全站仪与计算机之间的相互转换，这在以后的阶段可以为计算机辅助设计奠定基础。全站仪测量具有多种功能，但是在测量过程中必须使用规定的程序。

6  结  论

随着经济的发展，人们对公路数量和质量的需求都在不断增长。这意味着公路建设的技术要求在不断提高，因此对测量技术的要求也在不断提高。随着相关科学研究的不断深入，近年来日益精进的公路测量技术为高速公路测量工作带来了新的生命力。为满足当前的需求，数字化技术和传统方法在公路测量领域的结合是必然的趋势。其中，三维实体模拟技术和Auto CAD技术可以检验高速公路施工的效果，而GPS技术和TPS技术则可以使测量结果更加准确。只有不断发展并灵活运用上述测量技术并满足经济科学的发展要求，才有可能实现高速公路测量工作的优化，这将推动中国公路建设行业的不断发展，进一步提高我国的公路建设技术。

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作者简介：陈兆毅（1983.10—），男，壮族，广西河池人，高级工程师，本科，主要研究方向：公路测量;杨天淳（1993.07—），男，汉族，广西百色人，助理工程师，本科，主要研究方向：公路测量。