好的開始是成功的一半 3S技術(shù)：勘察設(shè)計的“千里眼”

文 / 本刊記者 崔麗媛

好的開始是成功的一半 3S技術(shù)：勘察設(shè)計的“千里眼”

文 / 本刊記者 崔麗媛

公路勘察設(shè)計一直是道路建設(shè)工程的關(guān)鍵，是有效保證道路工程建設(shè)質(zhì)量的前提條件。隨著國家加大對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，公路項目也陸續(xù)啟動，這無疑給公路的勘測設(shè)計和施工建設(shè)提出了更高要求。量大質(zhì)優(yōu)的需求促使著行業(yè)內(nèi)的科技含量不斷增加，從而進(jìn)一步推動著道路勘察設(shè)計向智能化發(fā)展。

一直以來，大發(fā)展離不開大交通，“要致富先修路”似乎已成為一條至理名言。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加大投入，公路建設(shè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其是大批現(xiàn)代高等級公路建設(shè)項目陸續(xù)上馬。這一方面是為了調(diào)動內(nèi)需，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展；另一方面則是為了提高公路設(shè)施建設(shè)水平。

從道路工程質(zhì)量角度來說，提高了公路勘察設(shè)計質(zhì)量，才能保證道路工程施工的建設(shè)質(zhì)量，從而為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，建立品牌工程項目，促進(jìn)我國高速公路建設(shè)的快速發(fā)展。而這些現(xiàn)代的高等級公路勘測相對于以往的傳統(tǒng)公路勘測，更具有現(xiàn)代公路的高要求特點，如公路勘測的精度要求高、時間要求緊、公路設(shè)計要求CAD化、內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)要求一體化等，而想達(dá)到具有這些要求均須有高精度的基礎(chǔ)控制網(wǎng)作保障，還必須提供地面數(shù)字化測繪產(chǎn)品的支持，建立勘測、設(shè)計、施工、后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈，而這些也正是影響現(xiàn)代公路設(shè)計技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”所在。要想突破此“瓶頸”，需要我們加大公路勘測設(shè)計和施工建設(shè)方面的科技含量，提高公路作業(yè)的現(xiàn)代化水平。

作為計算機(jī)應(yīng)用起步早、發(fā)展快、效益高的行業(yè)之一, 勘測設(shè)計行業(yè)的信息化、智能化水平則備受關(guān)注。

3S技術(shù)助力道路勘察設(shè)計

公路勘察設(shè)計離不開地理信息、空間信息、社會信息。公路勘察設(shè)計是在全面掌握了地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃、現(xiàn)有路網(wǎng)、社會經(jīng)濟(jì)狀況，以及預(yù)測未來社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、交通量發(fā)展趨勢等綜合因素上確定公路建設(shè)的可行性、公路等級和公路在路網(wǎng)中的功能。而作為地球空間信息科學(xué)的技術(shù)體系中最基礎(chǔ)和基本的部分，3S技術(shù)及其集成的運用將利于工作人員在公路勘察設(shè)計中迅速得到所需信息并合理加以管理，智能化地給出決策建議，從而加快設(shè)計速度，提高設(shè)計質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

所謂3S是指全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS) 和遙感(RS) 的統(tǒng)稱，是目前對地球觀測中空間信息獲取、存儲管理、更新、分析和應(yīng)用支撐技術(shù)。它集中了空間探測、電子技術(shù)、計算機(jī)、數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)、通訊、人工智能和地球科學(xué)等眾多最新成就，為人類探測地球和分析環(huán)境提供了先進(jìn)有效的手段。

首先，來看看GPS技術(shù)，它被應(yīng)用于公路勘測可謂是公路建設(shè)領(lǐng)域的一項重大技術(shù)革命。就高等級公路勘測而言，一般均需要進(jìn)行控制測量、地形測繪、初測定測、施工放樣，然后才能施工。自80 年代以來，控制測量大多采用導(dǎo)線測量方法，地形測繪與施工放樣大多采用極坐標(biāo)方法。而受聯(lián)測和通視雙重困難的影響，勘測一直處于外業(yè)工作繁重、精度難以保證的狀態(tài)。GPS 定位技術(shù)的應(yīng)用，可以使公路勘測擺脫繁重的外業(yè)工作，加快作業(yè)進(jìn)度，提高測量精度，是公路勘測的現(xiàn)代化手段之一。

將GPS、GIS、RS 技術(shù)運用于道路勘查設(shè)計中

將3S技術(shù)運用于公路勘察設(shè)計中，將有利于工作人員更快獲得所需信息并合理加以管理，智能化地給出決策建議，從而加快設(shè)計速度，提高設(shè)計質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

據(jù)了解，GPS 技術(shù)在公路勘測的應(yīng)用前幾年主要體現(xiàn)在采用靜態(tài)或快速靜態(tài)作業(yè)模式建立沿線GPS 公路控制網(wǎng)。而近幾年則主要體現(xiàn)在采用實時動態(tài)（RTK）作業(yè)模式用于加密控制點、數(shù)字化測圖數(shù)據(jù)采集、施工放樣、縱橫斷面測量以及營運管理等方面。在公路勘察設(shè)計的前期，用GPS 靜態(tài)或快速靜態(tài)方法建立沿線總體控制網(wǎng)，可以為勘察階段測繪帶狀地形圖、路線平面、縱面測量提供依據(jù)；在勘察階段，采用動態(tài)定位模式( RTK) 可完成大比例尺工點地形圖測繪、中樁測量、縱斷面地面線測量、橫斷面測量等工作；在施工階段，GPS為橋梁、隧道建立施工控制網(wǎng)；而在后期營運階段，還可以用GPS精密定位、全天候觀測的特點對重點橋涵、隧道、軟土路基及對公路運行有影響的滑坡體進(jìn)行變形觀測。其實，在實際項目中，GPS技術(shù)的應(yīng)用案例不勝枚數(shù)，例如甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限責(zé)任公司自2000年起便在國道主干線丹東至拉薩的重要路段劉寨柯至白銀高速公路、蘭州至海石灣段高速公路的勘測中全面采用了GPS 定位技術(shù)。

其次，作為道路勘察設(shè)計領(lǐng)域的另一大智能技術(shù)，GIS是以空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，提供對地球表面空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存貯、管理、分析、描述、顯示、輸出等功能，是具有地理圖形和空間定位功能的空間型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在公路項目前期決策中( 可行性研究階段)，應(yīng)用GIS建立的不同尺度的空間數(shù)據(jù)庫和決策支持系統(tǒng)，可以向項目規(guī)劃人員提供多種形式的空間查詢、空間分析和輔助規(guī)劃決策，通過對公路走廊帶內(nèi)的人文經(jīng)濟(jì)、自然資源、水土保持、環(huán)境敏感點等多種信息進(jìn)行管理和分析，從而掌握城鄉(xiāng)和區(qū)域的自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)地理要素的空間分布、空間結(jié)構(gòu)、空間聯(lián)系和空間過程的演變規(guī)律，為公路設(shè)計的決策提供依據(jù)。

最后，RS 技術(shù)，即通過不同遙感傳感器來獲取所攝目標(biāo)的影像，然后進(jìn)行處理、分析, 最后獲得各種幾何和屬性信息的科學(xué)技術(shù)，也較大地推動了勘察設(shè)計實現(xiàn)智能現(xiàn)代遙感技術(shù)的發(fā)展，其主要表現(xiàn)在它的多傳感器、高分辨率和多時相特征，其獲得的信息也越來越豐富，能真實地反映地形、地貌、地表巖性、地質(zhì)構(gòu)造和不良地質(zhì)等內(nèi)容。如制作公路路線方案遙感影像圖、利用遙感地質(zhì)資料指導(dǎo)路線方案比選、公路工程地質(zhì)調(diào)繪等。

總之，通過3S 集成技術(shù)可以對地上、地下、三維空間環(huán)境加以分析、模擬，綜合考慮沿線的地質(zhì)、地形、氣候、水文分布、生態(tài)環(huán)境敏感點、工程造價、運營成本等因素，實現(xiàn)公路設(shè)計方案的最優(yōu)化，并可以大幅度降低工程建設(shè)費用和勘察設(shè)計費用，縮短勘察設(shè)計周期，為公路勘察設(shè)計提供了先進(jìn)的技術(shù)平臺和手段。