公路工程勘察设计一体化分析

公路工程勘察设计一体化分析

唐惠航

贵州省路桥勘察设计研究院有限公司  贵州省贵阳市  550000

摘要：公路工程是一种在三维空间中作为带状呈现的线性工程形态。在早期的勘探设计中，很难将传统的测量方法适应当前高质量、长路线的批量作业。同时，对于复杂的地形条件和超大型，由于施工勘察工作给选线工作带来了极大的困难，因此，随着现代计算机技术的飞速发展和相关领域的不断完善，为我们的工作勘察道路工程设计带来方便快捷，为我们节省了大量的时间，也为我们摆脱了繁重的数据计算工作。所以需要让公路工程勘测设计人员设计理念在实际修复设计中得到更好的体现。

关键词：公路工程；勘察设计；一体化

公路工程勘察设计一体化的执行，使设计师在三维空间中选择路线，考虑到最终设计中的不同类型的计算以及设计地图的编制和输出，是经验的总结。与以往简单的绘制点、线和其他几何元素包括设计师进行三维路线的平面、纵断面及模断面设计相结合，辅助设计师设计合理的平面、纵向道路设计组合，已成为当今道路勘测设计的主流。

一、导线测量中控制点的定位

公路三维设计的基础是三维数字地形。因此，有必要使用电子平板测绘软件，该软件除了本身必须具有较高的测量精度外，还具有向其他软件提供地形数据中每个点的三维坐标的功能。三维数字地形的精度与控制点的精确定位有关，全球定位系统（GPS）是随着现代科学技术的快速发展而发展起来的新一代先进卫星定位系统。

全球定位系统（GPS）是随着现代科学技术的飞速发展而发展起来的新一代先进卫星导航系统。人造卫星发射的成功将空间科学和技术的发展带入了一个新时代。1958年底，美国海军进行武器试验时，建立了海军导航卫星系统（NNSS），该系统独立于气象条件，自动化程度高，定位精度高。1973年，美国国防部开始组织海、陆、空三军合作开发新一代卫星导航系统。GPS定位技术的发展代表了经典测量技术的重大突破，也带来了经典大地测量学的突破性变化。它具有以下特点：通过必要的状态之间的测量，使其具有选择的灵活性：定位精度高且在50km基线以下，相对准确到1x10'观测时间短，而观测值为短基线（例如不超过20km）的相对定位法，其观测值仅需几分钟。借助三维坐标，除了准确确定天文台的平面位置外，GPS测量还可以准确确定天文台的大地测量高度：易于操作、尺寸更小、便于携带。每天24小时在任何地点和任何时间工作，通常不需考虑天气条件[1]。

基于上述特点，GPS的兴起带来了测量技术的新发展，大大降低了满负荷工作的强度，提高了测量精度，我国GPS控制网共分为ABCDE五类。目前，在小型公路勘测中，E级GPS网被广泛用作测量导线和监测地形的首级控制。通过应用，可以很好地控制导线的精度，协调一些标系统，并实现测量标准化的过渡。它为后期施工图的发布和竣工验收提供了极大的方便和坚实的保障。GPS技术在道路检测中的新应用和推广，逐步规范和标准化控制网络的精度，为公路测量与大地测量和其他工业测量结果的互操作性以及三维数字地形图的精确定位提供了可靠的基础。

二、三维数字地形图的测量

随着生产力的发展和科学技术的进步，计算机已进入各个行业中，地形图所代表的数字革命在常规地形图设计中已无法满足需求，传统的地形测量正逐渐被地形图所取代，通过引进国外先进测绘技术，开发各种先进的数字测绘软件，测绘数字地形图已成为测绘行业的一条研究路线。

目前，数字测图方法主要是全站仪+PC，利用全站仪与计算机之间的真实通信，将测量数据记录为电子信息，自动记录和传输，有效防止精度受到局部地形误差的影响（如手动测量、计算等）。全站仪测量距离大，测角精度高，地形点的平面位置和高程精度高。然而，通过构建网络，数字化地图中的等高线都是用绝对等值线建模的。为了弥补这一不足，只需再多一点，仔细看看，设置好站，增加一定的劳动强度[2]。

数字化外业测量所需配置，全站仪、笔记本电脑、数字化测图软件、申源、传输线、棱镜、对讲机等。测图人员必须能够专业操作仪器，具有一定的测图经验，并随时向绘图人员报告测得的地震学特征。绘图人员必须能够很好地操作计算机，熟悉数字绘图软件和符号代码，而且在绘制地形图和处理实地问题方面也有很多经验。

2.1作业准备

设置工程名称，并设置全站仪和计算机的通信参数。确保全站仪连接到计算机，并将测量区域划分为窗口视图的范围，以及设置所需的不同类型的参数。

2.2控制点测量

使用上述GPS网络的首级检查，图根导线、支导线可用于在测量时制作导线。最后一根导线平放后可以校正断开的碎部点，如果导线没有闭合，只需重新测量导线，碎部点不再测量。

2.3图幅分割

将各组工程数据以单片工程名称的方式连接起来，分幅为测区边界及分幅规格（例如50× 50、40 × 40）确定后，既可自动分幅，又可根据需要，如一幅地物对应A3图幅或同路线，根据一幅700m等特殊要求，进行人力分幅。

2.4地形碎部点的测量与编辑

设置测量站，并使用测量站的测量坐标检查站名、背面方向，检查更多方向、仪器高度、刻度高度、测量站、测试芯的计算是否符合规范，测量开始，测量图上测量区域内断裂点的平面位置和高度，制图员精通操作，并了解地物属性编码。符号输入、接线、擦除线、方向线、数字模型构建三角网络、等高线、坐标输入等等。

2.5成果整理和图形打印检查

电子板的测量值基本上就是最终成品。只对结果按高程筛选，统一高程点标注，利用AutoCAD软件减少因数字图中评分不符而造成的球等高线叠加处，补充一些遗漏的地物，地形符号，汉字标注，编辑，修改字体。单元格分层，设置线条、笔宽，输入打印比例尺以打印图形[3]。

2.6文件备份

选择数据处理、输出坐标、备份到另一台计算机或刻录到磁盘中，也会处理图形文件的修改，以便计算机不会因故障或其他原因丢失图形文件。用上述三维cad系统测量地形数据，进行数模转换和纵向图形设计，完成各种图表。

三、道路辅助设计系统

基于地形三维数字数据库，进行道路三维设计，设计师将通过该数据库在地图上进行道路设计，并对各种图形线性、坡度铺设组合、横截面形状所需的道路进行数字化，超高的设计元素如总结出来的那样，符合设计师的习惯并思考“设计理念”，进行目标化设计，而不是仅仅给出线条、圆点等。设计师在具有平面、纵向和横截面设计的3D数据模型中执行，其中各种地形信息、中间导线位置、超高控制、数字模量数据可以相互传输、参考，设计师可以在设计的协助下设计合理的平面、纵向和横截面组合。设计完成后，辅助设计系统可以自动创建所需比例平面图、纵断面图、横截面图和其他类型的计算和设计图表。当重新设计设计或添加路线图时，系统可以轻松地自动生成新的设计图纸。

一般的辅助设计系统支持与AutoCAD交换数据的DWG/DXF输入输出接口等多种三维地形数据接口。与Microstation系统交换数据的DGN输入输出接口等提取三维数据，并且扫描光栅图，制作将光栅地形图矢量化的数字地形图，可以用点、线、文本等地形图数据编辑工具编辑数据，所有测量点根据其所代表的地形和互连关系进行分类，线性库、符号库和宏定义符号线库等，而一些功能强大的系统用户可以自己定义各种特殊符号和线条。

快速构建用于三角网处理的三维数字地面模型，由点、网格线和断裂线组成，快速准确地计算地面的三维数据，并提供多种数据编辑、修改和优化功能，快速准确地完成路线纵向、横断地面线插补，执行工程量计算。

四、结语

道路工程设计一体化是未来设计的主流，它给我们带来了前所未有的设计理念，使我们在实际勘察设计中能够设计出更准确、更合理的安全地形、更多的设计，将大大提高道路设计的效率，道路勘察设计行业必将有一个美好的前景。

参考文献：

[1]昶慧芹.公路工程勘察设计一体化[J].交通世界(建养.机械),2009(12)：132-133.

[2]王文波.岩土工程勘察设计一体化技术应用探究[J].中国建筑装饰装修,2021(07)：47-49.

[3]刘旭东.岩土工程勘察设计与施工一体化的实现途径[J].四川建材,2021,48(02)：133-134.