數(shù)字化技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用

李曉龍 黃寶華

摘 要： 計量在國民經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)中具有十分重要的作用。在公路工程建設(shè)中，無論是公路、橋梁還是隧道，勘察設(shè)計、施工和竣工都離不開勘察工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計量器具也在不斷更新和創(chuàng)新發(fā)展。較先進的技術(shù)已取代了鋼尺、花桿、落珠、羅盤、經(jīng)緯儀、平板儀器等簡單獨立的工具，在公路測量中得到了廣泛的應(yīng)用。本文簡要介紹了幾種在公路勘測領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的數(shù)字化技術(shù)。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字化技術(shù);公路測量;應(yīng)用

【中圖分類號】TU997 ? ? 【文獻標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）13-0036-01

1 公路測量中GPS技術(shù)的基本模式分析

為實現(xiàn)差分測量，GPS交通道路快速測量是利用車載GPS接收機組成移動站，采集現(xiàn)場交通路徑及附件的位置信息，在適當(dāng)位置設(shè)置參考站，與移動站同步觀測GPS信號，然后加載其他輔助設(shè)備信息經(jīng)差分?jǐn)?shù)據(jù)處理后形成交通道路測量數(shù)據(jù)。

1.1 “自由基準(zhǔn)站”測量模式?！白杂蓞⒖颊尽睖y量方式是利用測區(qū)現(xiàn)有GPS跟蹤站的觀測數(shù)據(jù)，可將GPS接收機設(shè)置在半徑150km范圍內(nèi)的任意一點，方便、無遮擋、無強干擾。在動態(tài)觀測中，利用GPS跟蹤站和基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)，采用靜態(tài)計算的方法，可以得到基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。

1.2 “雙基準(zhǔn)站”測量模式。這種方法類似于“自由參考站”測量模式。在國家高等級系統(tǒng)點（包括GPSa.b級網(wǎng)點）上放置兩臺GPS接收機，可以直接作為參考站使用，也可以在公路附近自由設(shè)置，擴大其工作范圍。”“雙參考站”測量方式采用兩個參考站，使測量數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定可靠。它適用于距離已知點較遠的地區(qū)，如GPS跟蹤站、GPSA.B網(wǎng)點和衛(wèi)星信號差的地區(qū)。

1.3 “單基準(zhǔn)站”測量模式。在公路附近預(yù)先選定參考站，采用靜態(tài)測量方法與國家GPSA.B網(wǎng)點（GPSA.B網(wǎng)點可直接作為參考站）連接。

2 三維實體建模技術(shù)的應(yīng)用

三維實體模型改變了傳統(tǒng)線框和表面模型的邊界，并實現(xiàn)了切割任何截面的功能。在實際使用過程中，可以實現(xiàn)施工過程中所需的各種應(yīng)用信息的有效收集工作。

2.1 提高技術(shù)施工流程的效率。將三維實體造型技術(shù)應(yīng)用于實際的公路設(shè)計過程中，可以科學(xué)、準(zhǔn)確地模擬整個設(shè)計過程。通過全過程的模擬，使技術(shù)設(shè)計人員、施工現(xiàn)場經(jīng)理和技術(shù)監(jiān)督部門更直觀、更清晰地了解高速公路施工過程的總體情況，從而提高項目規(guī)劃和施工進度，縮短工程事項審批時間，提高施工過程的施工效率。同時，在使用三維實體造型技術(shù)的過程中，可以通過切割功能生成二維圖形，使圖形的維護更加方便。

2.2 實現(xiàn)相關(guān)設(shè)計的優(yōu)化。在公路建設(shè)項目的具體設(shè)計過程中，需要通過反復(fù)比較，選擇出最佳的設(shè)計方案。在所有的工作完成后，要比較和適應(yīng)傳統(tǒng)的手工過程通常是困難和耗時的。利用高速公路三維實體模型技術(shù)，可以實現(xiàn)實時觀測，適應(yīng)比較過程。例如，如果邊坡不適合實時工程，則不適合采用三維技術(shù)模擬高邊坡和邊坡，例如，當(dāng)邊坡不適合實時工程時，基于實時對比和修改工作，設(shè)計方案更加完善。

2.3 降低公路建設(shè)項目成本。三維實體仿真技術(shù)的應(yīng)用對降低工程造價具有十分重要的現(xiàn)實意義。公路建設(shè)與其他建設(shè)項目最大的區(qū)別是公路建設(shè)需要更多的土方。因此，土方工程的使用成本占整個公路工程造價的很大一部分。借助三維實體仿真技術(shù)，準(zhǔn)確計算公路建設(shè)中土石方用量，通過計算土石方量來計算土石方成本，方便、高效。如果成本不合理，可以在施工前進行調(diào)整，以降低公路建設(shè)項目的成本。

3 GPS技術(shù)在公路施工測量中的應(yīng)用

GPS又稱全球定位系統(tǒng)技術(shù)，是應(yīng)用最廣泛的定位系統(tǒng)和應(yīng)用技術(shù)。這項技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代的美國，可實現(xiàn)海洋、陸地、空間等不同領(lǐng)域的全天候?qū)崟r定位、授時和測速功能。隨著GPS技術(shù)的成熟，GPS在公路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

在公路建設(shè)過程中，傳統(tǒng)的標(biāo)段橋梁、長大隧道標(biāo)的物計量方法存在諸多缺陷。航路測量控制的起點難以保證同一測量系統(tǒng)，這對測量質(zhì)量有很大影響，地面能見度的困難往往影響常規(guī)測量的實施。使用GPS可以有效克服上述缺點，其主要特點是：不需要站間通視。GPS選點更加靈活方便，定位精度高。GPS測量可以準(zhǔn)確地確定觀測站的平面位置，同時也可以準(zhǔn)確地確定觀測值。

使用GPS可以有效克服上述缺點，其主要特點是：不需要站間通視。GPS使點的選擇更加靈活方便。但是，站上的空間必須是開放的，這樣接收到的GPS衛(wèi)星信號就不會受到干擾，并且定位精度高。在50km以下基線上相對定位精度可達12×1026，100km～500km基線相對定位精度可達1026～1027，觀測時間短。在小于20km的短基線上，快速相對定位只需5min的觀測時間，并提供三維坐標(biāo)。GPS測量可以準(zhǔn)確地確定觀測站的平面位置，同時可以準(zhǔn)確地確定觀測站的大地高程。

4 TPS技術(shù)在公路施工測量中的應(yīng)用

TPS是測速儀、經(jīng)緯儀和全站儀定位系統(tǒng)的縮寫。該系統(tǒng)是全站儀與計算機技術(shù)集成的真實體現(xiàn)。它為用戶提供了多種功能和廣泛的測量程序，是一種方便高效的測量設(shè)備。

以全站儀為代表的全站儀是光學(xué)經(jīng)緯儀、電子測距儀和電子計算相結(jié)合的產(chǎn)物。這個儀器可以測量角度、距離和高度。一臺儀器可以完成三個測量元件的測量任務(wù)。該設(shè)備能自動記錄測量數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)存儲、轉(zhuǎn)換和計算功能，并提供后續(xù)測量程序開發(fā)功能。通過大屏幕液晶顯示屏，用戶可以清晰地看到。全站儀提供了與計算機的接口，實現(xiàn)了全站儀與計算機之間數(shù)據(jù)和程序的自由交換，為計算機輔助設(shè)計（CAD）提供了良好的條件。該儀器具有定向高程傳遞、已知點放樣等功能。因此，它是公路測量和施工中不可缺少的測量儀器。

結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人們對道路數(shù)量的要求不多，對道路質(zhì)量的要求也越來越高。這意味著公路建設(shè)的技術(shù)要求在不斷提高，對測量技術(shù)的要求也自然提高。值得慶幸的是，隨著近幾十年基礎(chǔ)科學(xué)研究的不斷深入，給公路測量注入了新的活力，數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)方法的結(jié)合必將滿足當(dāng)前的要求。其中，三維實體造型技術(shù)和autocad技術(shù)可以在公路施工前看到公路施工完成后的效果，而GPS技術(shù)和TPS技術(shù)使測量結(jié)果更加精確。正是這些技術(shù)的相互應(yīng)用，才能使我國公路建設(shè)業(yè)不斷發(fā)展，使我國公路建設(shè)技術(shù)不斷提高。

參考文獻

[1] 陳明建.三維實體建模技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用研究[G].河海大學(xué)碩士論文.2017，4.

[2] 蘇沛良，謝紹富.AutoCAD技術(shù)在高速公路施工測量中的應(yīng)用[J].水運工程.2018，8.