探析數字化技術在高速公路勘察設計中的應用

探析數字化技術在高速公路勘察設計中的應用

摘要：隨著國民經濟和公路交通的快速發展，貴州省高速公路網作了較大的修編，提出了“縣縣通高速”的指導思想，公路規劃網從2005年的“3388”網調整為現有的“678”網及4個環線，規劃高速公路里程從3000公里提高至6851公里。公路建設規模大幅度增加，貴州屬于典型的喀斯特地形，勘察設計技術更具復雜性和特殊性。因此，應把數字化勘察技術應用其中，以提高勘察設計的社會效益和經濟效益。

關鍵詞：高速公路；數字化技術；勘察設計

高速公路勘察設計與一般二級及二級以下公路建設項目的勘察設計有著本質區別，許多新技術的應用都亟待探索和研究，先進的勘察設計技術是保證工程項目獲得成功的前提條件，控制著工程的整體質量和工程建設周期。
1 我國公路勘察設計中的部分新技術
1.1高分辨率衛星遙感技術（Google地球的應用）
高速公路建設主要有改建和新建，目前我省以新建項目為主，這就需要大范圍的走廊帶選擇，需要了解項目控制點附近的地形、地貌、路網分布、土地利用及沿線自然與環境因素等。衛星遙感技術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地球在勘察設計中的應用作一些分析：
Google地球是美國Google公司向公眾提供的一種三位數字地形圖，利用它可以直接生成路線走廊帶選擇時需要的大范圍、大比例尺的地形圖，且根據工作階段的不同，可以轉化成相應比例尺的數字地形圖。Google地球解譯出了區域路網、地表附屬物、自然地理地貌等各種最新的自然、經濟現象，在路線走廊帶優化、比選方面具有得天獨厚的技術優勢：
（1）衛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最新的立體影像；（2）可直接生成1:10000數字地形圖，僅用少量野外控制點且不必嚴格控制點位分布即可生成1:5000～1:2000數字地形圖，這對困難地區獲取地面數據具有極大的價值；而且由于視點高，其攝影死角比航攝更少，可獲取更隱蔽地區的資料；（3）它提供范圍大、面積廣，因此更有利于路線走廊帶的優化選擇，有利于提高經濟效益，在前期工作中大大減少了人力、物力的投入。
1.2數字攝影測量
數字攝影測量是近年來廣泛應用于高速公路及二級公路勘察設計過程中的一種新技術，實現了真正意義上的自動測圖和數字測圖。數字攝影測量與傳統攝影測量的區別在于它是利用相關技術自動處理數字化影像，是完全數字形式的。這種全數字化、全自動化的測繪方式為公路勘察設計的數字化提供了可靠的數據支持。
（1）采用航攝像片減少了大量的外業測圖工作，外業測量工作簡化為像控點布設、控制點布設及新增地物的調繪，這樣就可以為公路勘測設計提供大比例尺地的形圖，供紙上定線和方案比選使用。（2）通過立體觀察，充分利用航片豐富的影像信息進行規劃、選線、經濟調查、工程地質遙感分析等。（3）借助于數字攝影測量，直接產生設計所需的地表三維坐標數據，建立工程數字地面模型，為公路測設自動化系統提供原始地形數據。
1.3 GPS-RTK測量
GPS-RTK三維測量技術是近年發展起來的測量方法，廣泛用于各種測量中，克服了常規測量種的許多不足（如常規測量通常是平面測量和高程測量分別實施，這樣就存在著視線不暢、水準高程測量困難、工作強度大、工作效率低等），對常規測量中存在的問題提供了一套很好的解決方案，加快了工程勘察設計進度、解決了勘察工期短的問題，提高了經濟效益和社會效益，使得工程建設能夠如期、順利、保質保量完成。
（1）大量節約了人員的投入，從而減少物力的投入，提高經濟效益。（2）測量不受視線的限制，提高了測量速度，保證了勘察設計工期，從而保證了工程建設工期，提高了項目的社會效益。（3）克服了傳統測量方法因轉站過多而引起累積誤差的缺點，有效控制了測量精度，保證了工程建設質量。
1.4三維數字地面模型
隨著數字化技術的不斷提高和深入發展，數字地面模型廣泛應用于各類工程活動中，是計算機輔助技術的核心之一。目前公路勘察設計軟件行業中，都把數字地面模型作為自身的亮點和特點來搶占市場份額，也得到了同行業工作者的認可和重視，這也是數字地面模型在公路行業快速發展的重要原因。目前主要有緯地道路設計軟件、海地道路設計軟件、Bid-Land道路設計軟件以及Auto CAD 2008以上版本中鑲嵌的Civil 3D等均可建立三維數字地面模型。
數字地面模型可以用來進行公路平面、縱面、橫斷面進行設計，計算其相應工程數量，從而進行路線方案的取舍。由于不需要大量的外業工作，投入少，故可大范圍、多角度的進行比選研究。
2 應用實例
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，是《貴州省高速公路網規劃》“678”網及4個環線中安順環線的主要組成部分，項目全長48.47公里，主要特點有：
（1）地處黔中腹地的安順市，屬于典型的喀斯特地形地貌，巖溶比較發育。（2）所經過地形平坦，多數地段均屬于基本農田保護區。（3）是安順市的環線，規劃區范圍大，且安順市是我省的主要軍工企業集居地，沿線工業、廠礦、水庫分布較多。（4）區域內路網發達，沿線區域內鐵路有轎子

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