电子地图软件在公路工程设计中应用价值的研究

樊日辉

(内蒙古交通设计研究院有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010010)

传统的公路设计一般是在1∶10 000至1∶50 000的大比例尺地形图上进行前期的纸上定线，初拟路线方案，然后再进行现场踏勘调查，对路线进行方案性调整。在路线方案选择时由于大比例尺地形图范围小、更新不及时，会制约路线方案的选择，更新不及时导致地物信息不是最新的，影响路线方案的合理性，范围小影响路线比较方案的全面性，这样都会导致设计人员无法确定最优的路线方案和全面的比较方案。在现场踏勘时，地形地物复杂，依靠传统的纸质地形图不容易与现场环境相匹配，直观性差，并且携带不方便，特别是遇到一些沟壑发达，植被发育茂密的环境时，不容易确定控制点位置来确定当前位置，现场踏勘的质量和效率会受到严重影响。与传统的纸质地图相比，近些年来快速发展起来的一些电子地图软件体现出了其强大的优势，同时电子地图软件可以与CAD绘图软件进行关联，使CAD绘图软件设计出的信息很快体现在电子地图上。

图1 公路线位电子地图展示

将电子卫星地图与CAD文件有机结合起来，快速且准确找到设计线位及主要控制点的位置，可以很大程度上提高选线及现场踏勘的工作效率和质量。

1 CAD与电子地图软件的协同

CAD中的线型单元转换到电子地图中才能体现出电子地图在实际项目实施中的应用价值，要想实现CAD中的矢量元素转换到谷歌地图或奥维地图中，必须掌握其基本原理。CAD中的线型所处的坐标系统为平面施工坐标系，是独立的坐标系统，我们平时用于测量某一项目时，为了便于控制其平面和高程精度会为其单独建立一套独立的控制测量系统，设计单位和施工单位在实际操作中也是使用独立坐标来进行平面和高程的定位。

目前有两种方式可以实现对应关系的建立，一种为利用测绘单位提供的GPS测绘成果表进行精确的建立，另一种为利用独立系与电子地图参照点模糊的建立。在一条公路进行初步设计外业勘测时，一般都会进行前期地形图测量，测绘单位会进行前期布置GPS控制点，每一个点都会提供其独立坐标和经纬度坐标，这样只需进行简单的经纬度(为了满足对应关系建立的需要)转换，选取起点终点及中间至少3个点即可实现对应的关系的建立。对于谷歌地图需要使用ACADtoearth软件来实现线型元素单位的转换，对于奥维地图可以使用自带的关联点管理功能直接将CAD中需要体现在电子地图中的信息转换出来。

图2 ACADtoearth转换示意

图3 奥维转换关联点管理示意

2 工程可行性研究前期阶段的应用

在工程可行性研究前期阶段进行路线设计时，利用电子地图软件可以在最大程度上把握好路线比较方案的全面性，不会因为传统纸质地图缺少而遗落比较方案。同时在路线方案确定以后，对于下游的各个专业在进行可行性研究报告编制时，电子地图软件也能发挥出其强大的应用价值。对于桥涵专业，需要确定每一座桥梁的位置和孔径，谷歌地图或奥维地图上可以清晰地看出山岭沟壑，河流湿地，利用其测距功能可以粗略的测量出旧路改造项目中既有构造物的跨径，对于前期可行性研究阶段确定构造物的跨径具有重要意义。利用其测面积功能，可以粗略统计出其汇水面积和汇水位置，对于确定新建构造物的位置和跨径具有重要意义。对于交叉专业，利用电子地图可以清晰地识别出路网情况，使错综复杂的路网结构对线位交叉工程规模确定的影响降低到最小，可以有针对性的确定出每一处交叉位置是留是取，是渠化平交还是等外平交，在项目功能定位确定的前提下，可以直观地看出距离，满足干线公路或集散公里对距离的需求，使最后确定的交叉工程规模有理有据，真实可靠。

3 外业勘测阶段的应用

传统的纸质地图在外业勘测时是无法确定勘测人员的位置的，将CAD制作好的线位导入手机奥维客户端，同时利用手机自身的GPS定位功能，结合缓冲下来的电子地图，可以很容易地确定测量人员的位置，同时对于路网密度很高且植被茂密的项目时，外业调查期间可以轻松地选择行进路线，从而避免走弯路，走重复路，极大地提高了外业勘察的效率和准确性。

4 方案汇报阶段的应用

图4 工程可行性研究路线方案比选示意

项目设计完成后往往需要向业主及审查单位汇报，汇报和展示设计成果的方式对一个项目是非常重要的事情。传统介绍项目成果的方式是制作PPT结合1:50 000地形图来介绍路线方案，在地形图上体现的区域一般为带状，范围小且不直观，同时对于其他比较方案也不能完全展现出来，传统的大比例尺地形图为平面图，只能在二维的视角上观察路线走向，这样对于许多非公路专业的专家和领导使其了解项目的特点和要点来说就很困难，并且要花费大量的时间来讲解平面、线位周边地形地貌等地理信息，同时常常会因为所用的地形图不是最新的导致很多信息无法体现。而谷歌地球拥有现成大量的最新全球卫星影像图，无须设计人员再去对地形修改加工，很大程度上减少了汇报准备的工作量。谷歌地球PC版的功能比手机客户端更为便捷易用，用谷歌地球软件打开KML文件后，便可以用鼠标键盘进入飞行器模式进行飞行俯瞰，使现场观看的领导和专家身临其境，同时也可以停留在任意位置展示项目周围的三维地形环境，配合现场的投影设备能给与会的领导及专家介绍各种方案。如果领导及专家在现场短时间的汇报时没有对方案详细了解，也可以将制作好的 KML 文件发送给领导及专家让其自行浏览[1]。

图5 工程可行性研究方案汇报成果展示

5 结束语

电子地图软件是一种先进的地图工具，与传统纸质地图相比，在现代公路工程前期可行性研究编制、外业勘测设计和方案汇报时拥有明显的优势，通过三维互动技术展示项目所需的各种信息(地形、地貌、地物)，可以实时地与领导及专家沟通交流意见，为公路项目的设计及决策提供依据。电子地图软件在未来公路工程设计各个阶段具有广阔的使用前景和巨大的应用价值。