探析數(shù)字化技術(shù)在高速公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

探析數(shù)字化技術(shù)在高速公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和公路交通的快速發(fā)展，貴州省高速公路網(wǎng)作了較大的修編，提出了“縣縣通高速”的指導(dǎo)思想，公路規(guī)劃網(wǎng)從2005年的“3388”網(wǎng)調(diào)整為現(xiàn)有的“678”網(wǎng)及4個(gè)環(huán)線，規(guī)劃高速公路里程從3000公里提高至6851公里。公路建設(shè)規(guī)模大幅度增加，貴州屬于典型的喀斯特地形，勘察設(shè)計(jì)技術(shù)更具復(fù)雜性和特殊性。因此，應(yīng)把數(shù)字化勘察技術(shù)應(yīng)用其中，以提高勘察設(shè)計(jì)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：高速公路；數(shù)字化技術(shù)；勘察設(shè)計(jì)

高速公路勘察設(shè)計(jì)與一般二級(jí)及二級(jí)以下公路建設(shè)項(xiàng)目的勘察設(shè)計(jì)有著本質(zhì)區(qū)別，許多新技術(shù)的應(yīng)用都亟待探索和研究，先進(jìn)的勘察設(shè)計(jì)技術(shù)是保證工程項(xiàng)目獲得成功的前提條件，控制著工程的整體質(zhì)量和工程建設(shè)周期。
1 我國(guó)公路勘察設(shè)計(jì)中的部分新技術(shù)
1.1高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)（Google地球的應(yīng)用）
高速公路建設(shè)主要有改建和新建，目前我省以新建項(xiàng)目為主，這就需要大范圍的走廊帶選擇，需要了解項(xiàng)目控制點(diǎn)附近的地形、地貌、路網(wǎng)分布、土地利用及沿線自然與環(huán)境因素等。衛(wèi)星遙感技術(shù)以其豐富的地表信息和直觀圖像就在路線走廊帶以及路線方案優(yōu)化、比選方面提供了一種非常好的選擇。下面就以Google地球在勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作一些分析：
Google地球是美國(guó)Google公司向公眾提供的一種三位數(shù)字地形圖，利用它可以直接生成路線走廊帶選擇時(shí)需要的大范圍、大比例尺的地形圖，且根據(jù)工作階段的不同，可以轉(zhuǎn)化成相應(yīng)比例尺的數(shù)字地形圖。Google地球解譯出了區(qū)域路網(wǎng)、地表附屬物、自然地理地貌等各種最新的自然、經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，在路線走廊帶優(yōu)化、比選方面具有得天獨(dú)厚的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
（1）衛(wèi)星不受空域和地面障礙物的限制，能迅速獲取全球任何地區(qū)最新的立體影像；（2）可直接生成1:10000數(shù)字地形圖，僅用少量野外控制點(diǎn)且不必嚴(yán)格控制點(diǎn)位分布即可生成1:5000～1:2000數(shù)字地形圖，這對(duì)困難地區(qū)獲取地面數(shù)據(jù)具有極大的價(jià)值；而且由于視點(diǎn)高，其攝影死角比航攝更少，可獲取更隱蔽地區(qū)的資料；（3）它提供范圍大、面積廣，因此更有利于路線走廊帶的優(yōu)化選擇，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益，在前期工作中大大減少了人力、物力的投入。
1.2數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量
數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是近年來(lái)廣泛應(yīng)用于高速公路及二級(jí)公路勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中的一種新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的自動(dòng)測(cè)圖和數(shù)字測(cè)圖。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量與傳統(tǒng)攝影測(cè)量的區(qū)別在于它是利用相關(guān)技術(shù)自動(dòng)處理數(shù)字化影像，是完全數(shù)字形式的。這種全數(shù)字化、全自動(dòng)化的測(cè)繪方式為公路勘察設(shè)計(jì)的數(shù)字化提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。
（1）采用航攝像片減少了大量的外業(yè)測(cè)圖工作，外業(yè)測(cè)量工作簡(jiǎn)化為像控點(diǎn)布設(shè)、控制點(diǎn)布設(shè)及新增地物的調(diào)繪，這樣就可以為公路勘測(cè)設(shè)計(jì)提供大比例尺地的形圖，供紙上定線和方案比選使用。（2）通過(guò)立體觀察，充分利用航片豐富的影像信息進(jìn)行規(guī)劃、選線、經(jīng)濟(jì)調(diào)查、工程地質(zhì)遙感分析等。（3）借助于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量，直接產(chǎn)生設(shè)計(jì)所需的地表三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，建立工程數(shù)字地面模型，為公路測(cè)設(shè)自動(dòng)化系統(tǒng)提供原始地形數(shù)據(jù)。
1.3 GPS-RTK測(cè)量
GPS-RTK三維測(cè)量技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的測(cè)量方法，廣泛用于各種測(cè)量中，克服了常規(guī)測(cè)量種的許多不足（如常規(guī)測(cè)量通常是平面測(cè)量和高程測(cè)量分別實(shí)施，這樣就存在著視線不暢、水準(zhǔn)高程測(cè)量困難、工作強(qiáng)度大、工作效率低等），對(duì)常規(guī)測(cè)量中存在的問(wèn)題提供了一套很好的解決方案，加快了工程勘察設(shè)計(jì)進(jìn)度、解決了勘察工期短的問(wèn)題，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，使得工程建設(shè)能夠如期、順利、保質(zhì)保量完成。
（1）大量節(jié)約了人員的投入，從而減少物力的投入，提高經(jīng)濟(jì)效益。（2）測(cè)量不受視線的限制，提高了測(cè)量速度，保證了勘察設(shè)計(jì)工期，從而保證了工程建設(shè)工期，提高了項(xiàng)目的社會(huì)效益。（3）克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法因轉(zhuǎn)站過(guò)多而引起累積誤差的缺點(diǎn)，有效控制了測(cè)量精度，保證了工程建設(shè)質(zhì)量。
1.4三維數(shù)字地面模型
隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷提高和深入發(fā)展，數(shù)字地面模型廣泛應(yīng)用于各類工程活動(dòng)中，是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的核心之一。目前公路勘察設(shè)計(jì)軟件行業(yè)中，都把數(shù)字地面模型作為自身的亮點(diǎn)和特點(diǎn)來(lái)?yè)屨际袌?chǎng)份額，也得到了同行業(yè)工作者的認(rèn)可和重視，這也是數(shù)字地面模型在公路行業(yè)快速發(fā)展的重要原因。目前主要有緯地道路設(shè)計(jì)軟件、海地道路設(shè)計(jì)軟件、Bid-Land道路設(shè)計(jì)軟件以及Auto CAD 2008以上版本中鑲嵌的Civil 3D等均可建立三維數(shù)字地面模型。
數(shù)字地面模型可以用來(lái)進(jìn)行公路平面、縱面、橫斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算其相應(yīng)工程數(shù)量，從而進(jìn)行路線方案的取舍。由于不需要大量的外業(yè)工作，投入少，故可大范圍、多角度的進(jìn)行比選研究。
2 應(yīng)用實(shí)例
貴州省普定至惠水高速公路普定至安順段暨安順西繞城高速公路工程位于黔中腹地安順市境內(nèi)，是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“678”網(wǎng)及4個(gè)環(huán)線中安順環(huán)線的主要組成部分，項(xiàng)目全長(zhǎng)48.47公里，主要特點(diǎn)有：
（1）地處黔中腹地的安順市，屬于典型的喀斯特地形地貌，巖溶比較發(fā)育。（2）所經(jīng)過(guò)地形平坦，多數(shù)地段均屬于基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)。（3）是安順市的環(huán)線，規(guī)劃區(qū)范圍大，且安順市是我省的主要軍工企業(yè)集居地，沿線工業(yè)、廠礦、水庫(kù)分布較多。（4）區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)發(fā)達(dá)，沿線區(qū)域內(nèi)鐵路有轎子

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