探究數(shù)字化技術在高速公路勘察設計中的應用

摘要：隨著社會經(jīng)濟和公路交通的發(fā)展，數(shù)字化技術在高速公路勘察設計中得到了廣泛地應用。數(shù)字化技術是從計算機輔助繪圖發(fā)展到計算機輔助設計的核心技術，它是以數(shù)字地圖來替代紙質地圖，可以極大地提高設計工作的效率，完善設計成果的合理性。本文將結合數(shù)字化技術在高速公路勘察設計的具體應用，來分析數(shù)字化技術的特點及優(yōu)勢。

關鍵詞：數(shù)字化技術 高速公路 勘察設計 應用

0 引言

如今，我國經(jīng)濟水平日益提高，交通也得到了極大的發(fā)展，高速公路的修建與改擴建將已經(jīng)成為近年來公路建設的熱點，其勘察技術及設計技術更帶有一定的特殊性與復雜性，而在其中引用先進的技術，從而提高工作的效率，已經(jīng)成為了一種必然。數(shù)字化技術作為一種新型的勘察設計技術，它有著穩(wěn)定性好、可靠性高，受外部雜波影響較小，易于為計算機所處理，電路簡單等諸多優(yōu)點。在施工中應用該技術是保證工程項目取得成功的前提條件，它對整個工程的質量與工程建設周期有著很強的控制作用。

1 高速公路所引用的數(shù)字化勘察設計新技術的研究

1.1 高分辨率衛(wèi)星遙感技術 總的說來，高速公路建設方式主要兩種：一種是改建，另一種是新建。而目前我國還以新建項目為主，這也就決定了需要大面積的走廊帶選擇，需要全面了解并掌握項目控制點附近的地形、地貌、路網(wǎng)分布、土地利用以及沿線自然等。衛(wèi)星遙感技術因為其具備了豐富的地表信息與直觀的圖像，所以在路線走廊帶與路線方案優(yōu)化、比選等方面提供了一種很不錯的選擇。

如今隨著衛(wèi)星遙感圖像的定位越來越精確，空間分辨率越來越細，從而使得衛(wèi)星遙感技術得以更加迅捷、精確及詳細地獲取地表信息，在工程應用領域也取得了具有突破性的發(fā)展。

標志著高分辨率衛(wèi)星遙感時代的到來，是1999年美國成功發(fā)射升空的IKONOS遙感衛(wèi)星。該衛(wèi)星圖像不但能對區(qū)域路網(wǎng)、經(jīng)濟布局及道路沿線的各種不同的自然、經(jīng)濟現(xiàn)象做出完整的解譯，而且還能讓交通調查、路況調查及工程地質詳查等成為可能（詳見圖1），其在路線方案選擇、舊路擴建方式優(yōu)化比選方面等擁有無可替代的技術優(yōu)勢：①衛(wèi)星通常不會受到地面障礙物的限制，可以迅速有效地取得全球任何一個地區(qū)最新的立體影像。②高分辨率全色與多波段影像不但能夠對區(qū)域地表的各種不同的自然、經(jīng)濟現(xiàn)象進行準確地解譯出來，而且還能利用多時段及多波段遙感信息分析，從中取得詳細具體的工程地質、水文、地貌變化、自然災害以及地質災害等各種不同的信息。③IKONOS圖像的定位十分精確，有時不用到野外考察測量，就可以直接生成1：10000數(shù)字地形圖，這對于偏遠地區(qū)獲得地面數(shù)據(jù)帶來了很大的方便，有很重要的意義。同時，因為其視點較高，攝影死角相對航空拍攝要少得多，所以即使是很隱蔽的地區(qū)，也能夠取得關于其區(qū)域的資料。④IKONOS衛(wèi)星影像提供范圍較大、面積較廣，更有助于提高企業(yè)經(jīng)濟效益，極大地減少了前期工作所投入的人力與物力，這樣在路線走廊的選擇上更有利于實現(xiàn)優(yōu)化。

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1.2 數(shù)字攝影測量 數(shù)字攝影測量是一種新的技術，近年來被廣泛運用于高速公路和二級公路的勘察設計，從而實現(xiàn)了真正意義上的自動測圖與數(shù)字測圖。數(shù)字攝影測量和傳統(tǒng)攝影測量有很大的區(qū)別，主要在于它是通過有關技術對數(shù)字化影像進行自動處理，形式完全呈數(shù)字化，一定程度上為公路勘察設計的數(shù)字化提供了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)支持。數(shù)字攝影測量通常用于以下幾個方面：①采用航攝像片同時配合少量外業(yè)測量，為公路勘察設計提供了像片平面圖與大比例尺地形圖，可用于選線及紙上定線。②迅速地制作大比例尺正射影像地形圖，通過立體觀察、判斷及一點實地調查實踐工作，再充分利用航片豐富的影像信息對高速公路進行規(guī)劃、選線、經(jīng)濟調查及工程地質遙感分析等等。③采用數(shù)字攝影測量，它會直接產(chǎn)生出設計所需要的地表三維坐標數(shù)據(jù)，構建工程數(shù)字地面的模型，為公路測設的自動化系統(tǒng)提供了較為原始的地形數(shù)據(jù)。

1.3 低空大比例航空攝影 航空攝影測量的基礎是空中攝影像片的所構成的立體像，它是結合集合物理與化學等相關方面的知識加以分析與量測，從而獲得準確的所攝對象信息。它的特點有：信息量較大，能客觀而細致、真實而詳盡地記錄攝影瞬間的地表形態(tài)；量測度較為精確，判讀性能較為出色；在取得被攝地區(qū)的大比例地形那個資料時方便而快捷，詳見圖2。

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1.4 高精GPS-RTK三維測量 近些年來，GPS-RTK三維測量技術逐漸發(fā)展起來，它被廣泛地應用于各種測量中，解決了常規(guī)測量中的許多問題，使得工程勘察設計的進度更為加快了、恰當?shù)亟鉀Q了勘察工期較短的問題，大大提高了經(jīng)濟效益與社會效益，從而保證了工程建設得以按期、順利、保質保量地完成。它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①大幅度減少了人員與物力的投入，使得經(jīng)濟效益得以提高。②測量不再受制于視線，將測量速度大大提高了，確保了勘察設計的工期，從而為工程建設工期提供了穩(wěn)定的保障，提升了工程項目的社會效益。

1.5 三維數(shù)字地面模型及數(shù)字路基模型 隨著數(shù)字化技術的飛速發(fā)展，作為計算機輔助技術及現(xiàn)代公路CAD系統(tǒng)的核心，數(shù)字地面模型被廣泛地應用于各種不同的工程活動中。如今高速公路勘察設計的軟件行業(yè)中，都無一例外地將數(shù)字地面模型當作本身的亮點及特點來達到搶占市場份額的目的，并且也易于被同行業(yè)工作者所認可及重視，這也是數(shù)字地面模型得以在公路行業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。如今數(shù)字地面模型已逐步深入應用，它的研究也從數(shù)據(jù)源、模型構建、數(shù)據(jù)處理等漸漸發(fā)展到多模型疊加與特殊模型的優(yōu)化等多個方面，舊路改擴建項目中的DTM就是后者應該研究應用的典型案例，大體為怎樣建立高精度、高仿真的現(xiàn)有高速公路的路基三維數(shù)字模型，詳見圖3：

數(shù)字地面模型一般可用于公路平面、縱面、橫斷面的設計，對其相應工程數(shù)量的計算，從而合理地取舍路線方案。因為需要的外業(yè)工作較少，投入也相對較小，所以能夠大范圍、多角度地進行比選研究。

2 結束語

如今，數(shù)字化技術已在高速公路的勘察設計中得到了廣泛的應用，本文對數(shù)字化技術在勘察設計中的應用做了詳細清楚地介紹，明確了數(shù)字化技術的優(yōu)勢所在。數(shù)字化技術應用于高速公路勘察設計中，不僅可以提高工程項目的工作效率、大大減少了人力物力的投入，還能保證工程項目的順利完成、促使經(jīng)濟效益與社會效益的全面提升。

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