奧維地圖在公路設(shè)計(jì)外業(yè)踏勘中的應(yīng)用研究

魏 翻

(中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 611130)

在公路工程勘察設(shè)計(jì)過程中，特別是前期可行性研究階段及方案設(shè)計(jì)階段，除了要克服沿線復(fù)雜的地形地質(zhì)等自然條件外，還面臨著設(shè)計(jì)周期短、路線長、路線方案多、重要節(jié)點(diǎn)工程及構(gòu)造物多等諸多情況，這就要求設(shè)計(jì)人員要提高設(shè)計(jì)效率、縮短設(shè)計(jì)周期。傳統(tǒng)的野外踏勘手段是依靠大比例紙質(zhì)地形圖來進(jìn)行地形、地貌的辨識(shí)尋找，紙質(zhì)版圖紙不僅攜帶不便，而且直觀性較差。大多數(shù)公路地處山區(qū)，植被茂密、溝壑發(fā)育、辨識(shí)度低，在尋找控制點(diǎn)位置時(shí)難度較大，且紙質(zhì)版圖紙時(shí)效性較差，外業(yè)踏勘現(xiàn)場經(jīng)常與圖紙不匹配，嚴(yán)重影響踏勘效率。與紙質(zhì)圖紙相比，奧維地圖表現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，將初步選定的路線導(dǎo)入到奧維地圖中，使CAD文件與衛(wèi)星地圖有機(jī)結(jié)合起來，快速對(duì)路線附近的地形地物進(jìn)行識(shí)別，再運(yùn)用GPS定位和導(dǎo)航功能，快速找到路線及控制點(diǎn)的位置，提高了踏勘選線工作的效率和質(zhì)量。

1 奧維地圖

奧維地圖瀏覽器是北京元生華網(wǎng)軟件有限公司基于Google API、Baidu API、Sogou API的跨平臺(tái)地圖瀏覽器，支持iOS(iPhone、iPad)、Android、Windows、Winphone、Web五大平臺(tái)，集成Google地圖、Google衛(wèi)星圖、百度地圖、搜狗地圖等多種地圖，是一款集定位指南、全球語音導(dǎo)航、好友位置分享、軌跡記錄、實(shí)時(shí)路況、地形地物標(biāo)記等功能于一體的全功能、全平臺(tái)互動(dòng)地圖應(yīng)用軟件，支持電腦端及移動(dòng)端兩部分。在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以按照工程需要提前在有網(wǎng)絡(luò)的地方下載好需要考察區(qū)域的地圖包，在踏勘過程中如遇手機(jī)沒有信號(hào)也可以進(jìn)行定位導(dǎo)航。目前，奧維地圖已較多地應(yīng)用于戶外探險(xiǎn)、森林資源調(diào)查、控制網(wǎng)布置及控制點(diǎn)選擇，公路、鐵路等線性工程輔助選線等諸多領(lǐng)域。

與傳統(tǒng)地圖相比，奧維地圖具有以下特點(diǎn)：

(1)多數(shù)據(jù)整合。奧維地圖目前已集成了Google地圖與Google衛(wèi)星圖、Bing衛(wèi)星圖、百度地圖、搜狗地圖等多種知名地圖，用戶可在這些地圖間自由切換。同時(shí)支持離線下載地圖，在外業(yè)查勘時(shí)信號(hào)較弱的區(qū)域，離線地圖的優(yōu)勢(shì)便突顯出來。

(2)多元化平臺(tái)。奧維地圖是基于Google API、Baidu API、Sogou API的跨平臺(tái)地圖瀏覽器，支持iOS(iPhone、iPad)、Android、Windows、Winphone、Web五大平臺(tái)。PC端的各種數(shù)據(jù)可以快速同步到移動(dòng)平臺(tái)上，同時(shí)也可將移動(dòng)端現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)快速同步到PC端上，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)共享。

(3)數(shù)據(jù)云服務(wù)。奧維地圖可以實(shí)時(shí)記錄位置及軌跡，通過云端共享與同步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

(4)多功能一體化。奧維地圖集成了同類GPS、百度地圖等定位與導(dǎo)航軟件的主要功能，實(shí)現(xiàn)了地理位置信息檢索、記錄軌跡、地物標(biāo)識(shí)、圖上測(cè)量、實(shí)時(shí)定位以及語音導(dǎo)航等功能一體化，在很大程度上解決了工程項(xiàng)目外業(yè)調(diào)查尋線、地物調(diào)查等問題，還可進(jìn)行距離、軌跡區(qū)域面積測(cè)量，大大提高了外業(yè)考察質(zhì)量和效率。

(5)高程數(shù)據(jù)服務(wù)。在奧維地圖中可直觀查詢海拔信息。

(6)與CAD無縫對(duì)接。奧維地圖可將CAD 設(shè)計(jì)文件轉(zhuǎn)換為奧維對(duì)象，將CAD設(shè)計(jì)文件展示在衛(wèi)星地圖上，也可將奧維地圖上的圖片及奧維對(duì)象直接轉(zhuǎn)換為CAD底圖與矢量對(duì)象，導(dǎo)出到CAD中，以便進(jìn)一步在CAD 上做編輯和設(shè)計(jì)。

2 奧維與CAD協(xié)同

2.1 奧維與CAD對(duì)接

奧維與CAD對(duì)接是雙向的，既可以將CAD(dxf格式)文件導(dǎo)入到奧維地圖中，轉(zhuǎn)化為奧維對(duì)象，將設(shè)計(jì)路線直觀地顯示在地圖上，也能夠?qū)W維地圖里的圖片及奧維對(duì)象導(dǎo)出到CAD文件中，以便進(jìn)一步在CAD上做相關(guān)設(shè)計(jì)。

通常情況下，CAD圖使用的是平面坐標(biāo)，如“西安80”“北京54”或自定義的平面坐標(biāo)系，而奧維地圖使用的是國際通用的大地坐標(biāo)系WGS-84坐標(biāo)系(即“經(jīng)緯度坐標(biāo)”)，要想實(shí)現(xiàn)奧維地圖與CAD的無縫對(duì)接，就必須完成平面坐標(biāo)與經(jīng)緯坐標(biāo)之間的互相轉(zhuǎn)換。奧維地圖提供5種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式，即：奧維平面坐標(biāo)法、關(guān)聯(lián)點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)法、UTM坐標(biāo)法、橫軸墨卡托投影坐標(biāo)法、經(jīng)緯度法。較為常用的是關(guān)聯(lián)點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)法，此方法操作簡單，不需要提供其他額外地形圖參數(shù)。本文以關(guān)聯(lián)點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)法為例，簡要說明其轉(zhuǎn)化過程。

2.2 關(guān)聯(lián)點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)

關(guān)聯(lián)點(diǎn)即公共點(diǎn)，該公共點(diǎn)在CAD平面坐標(biāo)中和奧維地圖的經(jīng)緯坐標(biāo)中表示同一位置，CAD地形圖和奧維地圖中分別選取容易識(shí)別的公共點(diǎn)作為關(guān)聯(lián)點(diǎn)，我們可以選擇一些具有代表性的點(diǎn)，如十字交叉點(diǎn)、既有橋梁位置或其他控制點(diǎn)。為了減少兩個(gè)坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換帶來的誤差，通常選擇的關(guān)聯(lián)點(diǎn)個(gè)數(shù)一般不少于3個(gè)，且關(guān)聯(lián)點(diǎn)最好分別位于路線的起點(diǎn)、中間點(diǎn)和終點(diǎn)附近位置。具體步驟如下：

(1)在CAD圖中選取具有代表性的公共點(diǎn)，如房屋的一角、道路交叉點(diǎn)、橋頭(見圖1)等，記錄下其對(duì)應(yīng)的平面坐標(biāo)X和Y。

此外，設(shè)計(jì)人員還要加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng)，提升建筑通風(fēng)效果。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，設(shè)計(jì)人員要加強(qiáng)對(duì)衛(wèi)生間與廚房的通風(fēng)設(shè)計(jì)，保證廚房與衛(wèi)生間的通風(fēng)效果得到全面提高。在建筑室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)過程之中，設(shè)計(jì)人員還要綜合考慮到室內(nèi)通風(fēng)效果，盡可能的減少室內(nèi)裝飾對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的遮擋，在保證建筑室內(nèi)通風(fēng)效果的基礎(chǔ)之上，保證建筑室內(nèi)通風(fēng)結(jié)構(gòu)得到全面優(yōu)化，保證建筑室內(nèi)通風(fēng)能夠滿足通風(fēng)換氣要求。

圖1 CAD圖中某橋橋頭

(2)在奧維地圖中找到與CAD圖中相對(duì)應(yīng)的位置，創(chuàng)建標(biāo)簽，在備注欄輸入對(duì)應(yīng)的X、Y坐標(biāo)，建立關(guān)聯(lián)點(diǎn)(見圖2)。

(3)根據(jù)上述方法依次建立其他幾個(gè)關(guān)聯(lián)點(diǎn)。

(4)根據(jù)已建立的關(guān)聯(lián)點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)方案(見圖3)。

(5)將要導(dǎo)入的CAD文件另存為dxf格式，通過關(guān)聯(lián)點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)法，選擇關(guān)聯(lián)方案，將CAD文件導(dǎo)入到奧維地圖中(見圖4～5)。

CAD文件在奧維地圖的導(dǎo)出過程與導(dǎo)入過程是互為可逆的，按照相同的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式和關(guān)聯(lián)點(diǎn)方案進(jìn)行選擇，即可實(shí)現(xiàn)將奧維對(duì)象及圖片導(dǎo)出到CAD文件中。

圖2 在奧維地圖中創(chuàng)建標(biāo)簽、建立關(guān)聯(lián)點(diǎn)

圖3 建立關(guān)聯(lián)方案

圖4 選擇關(guān)聯(lián)點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)方式

圖5 導(dǎo)入到奧維地圖中的CAD路線

3 工程應(yīng)用

3.1 外業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用

快速定位。利用以上介紹的方法將CAD路線方案通過電腦導(dǎo)入到PC版奧維地圖中，然后將導(dǎo)入的路線方案導(dǎo)出成ovobj或kml格式文件，再將該文件導(dǎo)入到手機(jī)版的奧維地圖中。在現(xiàn)場踏勘時(shí)，通過手機(jī)版的奧維地圖定位和導(dǎo)航功能準(zhǔn)確定位所處的位置，清楚了解與路線方案的相對(duì)位置，能快速準(zhǔn)確地到達(dá)踏勘路線的范圍，對(duì)路線現(xiàn)場踏勘的效率有很大提高。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄、分享。由于紙質(zhì)版地形圖時(shí)效性較差，外業(yè)踏勘現(xiàn)場與圖紙存在不匹配的情況(例如，在路線范圍新增一座房屋，在路線附近新埋天然氣管道等)。這些影響路線方案的遺漏控制信息可以通過奧維地圖的添加標(biāo)簽功能記錄下其所處的位置，然后踏勘結(jié)束后將其導(dǎo)出到CAD文件中，下一步的布設(shè)路線方案就可將其避開，同時(shí)在標(biāo)簽設(shè)置時(shí)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行備注描述及添加影像、音頻等附件資料，方便后期整理。

奧維地圖具備軌跡記錄功能，可實(shí)時(shí)記錄下路線軌跡，在野外可直接減少走錯(cuò)路、走回頭路等情況。另外，在外業(yè)考察時(shí)，為了加快工作進(jìn)度，我們常常分成幾組作業(yè)隊(duì)伍按不同段落分別考察現(xiàn)場，奧維地圖還具備信息共享功能，各組作業(yè)隊(duì)伍考察的同時(shí)可以通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)將自己的位置及軌跡信息共享給其他隊(duì)伍的人員，實(shí)時(shí)掌握相互信息，以便遇到問題時(shí)做出正確的處理決定。

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理。現(xiàn)場外業(yè)調(diào)查結(jié)束后，我們將考察時(shí)保存的標(biāo)簽、軌跡、現(xiàn)場標(biāo)識(shí)以標(biāo)簽的形式導(dǎo)出生成CAD(dxf)格式文件，方便開展下一步設(shè)計(jì)工作。由于考察工作粗中帶細(xì)、記錄多且復(fù)雜，可以通過在奧維互動(dòng)地圖中選擇不同標(biāo)簽、線寬、顏色等屬性加以辨別，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、清晰。

3.2 應(yīng)用案例

為了驗(yàn)證奧維地圖在外業(yè)踏勘中的優(yōu)勢(shì)，以某路勘測(cè)設(shè)計(jì)工程為實(shí)例，分三個(gè)踏勘小組分別進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，內(nèi)容主要是對(duì)踏勘點(diǎn)位進(jìn)行尋找，其中兩組采用傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖方法，另一組采用奧維地圖方法，以踏勘耗時(shí)和對(duì)點(diǎn)位的誤判次數(shù)為指標(biāo)來反映踏勘的效率。踏勘耗時(shí)主要體現(xiàn)在踏勘過程中的耗時(shí)，應(yīng)扣除休息以及路途耗時(shí)，僅為判斷和討論行程，以及確認(rèn)目的地耗時(shí)，同時(shí)還包括識(shí)別失誤而增加的額外時(shí)間。

為了保證基礎(chǔ)條件的一致性，三個(gè)踏勘小組人員的踏勘經(jīng)驗(yàn)和水平基本相當(dāng)，三個(gè)踏勘區(qū)域點(diǎn)位的地形條件、路網(wǎng)分布及尋找難度也相當(dāng)，各組踏勘點(diǎn)位分布如表1所示，區(qū)域、點(diǎn)位分布情況見圖6。各踏勘小組確定各踏勘點(diǎn)位過程用時(shí)及對(duì)誤判次數(shù)如表2所示。

表1各組踏勘點(diǎn)位分布

圖6 現(xiàn)場查勘區(qū)域、點(diǎn)位分布示意

表2 踏勘現(xiàn)場記錄

通過表2數(shù)據(jù)可以看出，應(yīng)用奧維地圖的踏勘小組確定踏勘點(diǎn)位所用的時(shí)間比使用傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖的踏勘小組明顯減少，且誤判次數(shù)也明顯降低，極大地提高了野外踏勘效率。

4 結(jié) 語

(1)將奧維地圖應(yīng)用于公路設(shè)計(jì)外業(yè)踏勘中，克服了傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖在野外踏勘時(shí)攜帶不便、對(duì)地形地物不易識(shí)別以及與現(xiàn)場實(shí)際出入較大等諸多缺點(diǎn)，能夠快速對(duì)地形地物進(jìn)行識(shí)別，準(zhǔn)確到達(dá)路線踏勘位置，合理規(guī)劃踏勘路徑，提高踏勘效率。

(2)應(yīng)用奧維地圖添加標(biāo)簽、軌跡記錄等功能，克服了采用傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖需用鉛筆在圖上標(biāo)注踏勘信息的繁瑣操作，能夠方便快捷地記錄現(xiàn)場踏勘信息并進(jìn)行分類，且可導(dǎo)出到CAD文件中，方便開展下一步工作。

(3)通過某路現(xiàn)場踏勘工程的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)踏勘點(diǎn)位進(jìn)行尋找，對(duì)采用傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖法和奧維地圖方法在耗時(shí)及對(duì)踏勘點(diǎn)位的誤判次數(shù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證了應(yīng)用奧維地圖在外業(yè)踏勘中的優(yōu)越性。