公路工程中的勘察設(shè)計及測繪技術(shù)

覃梅

（廣西路橋集團(tuán)勘察設(shè)計有限公司，廣西南寧 530201）

在公路工程建設(shè)期間，科學(xué)的勘察設(shè)計技術(shù)能夠確保后期施工更加順利、高效，也是確保公路建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵性前提。近年來，我國公路工程不斷擴(kuò)大建設(shè)規(guī)模，在勘察設(shè)計環(huán)節(jié)對測繪技術(shù)也提出了越來越高的要求[1]。為了充分滿足新時期環(huán)境下公路工程勘察設(shè)計所提出的高精度測繪需求，要求勘察設(shè)計時科學(xué)應(yīng)用數(shù)字化測繪技術(shù)及3S 融合測繪技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，以全面提升測繪效率及精度，為公路工程的勘察設(shè)計及施工建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

1 公路工程中的勘察設(shè)計要點

1.1 重點勘察地形地勢

為保證公路建設(shè)具有高度可行性、安全性，必須在建設(shè)前全面勘察建設(shè)途經(jīng)區(qū)域的自然環(huán)境、地勢及地形，掌握相應(yīng)區(qū)域的地質(zhì)條件、地形地貌等，并細(xì)致分析地質(zhì)縱斷面、橫斷面條件及構(gòu)造，進(jìn)而繪制出準(zhǔn)確、完整的帶狀地形圖，清晰標(biāo)注有關(guān)單位，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)[2]。因不同地區(qū)建設(shè)公路項目具有不同要求，在勘察設(shè)計環(huán)節(jié)需充分考慮地形及地勢實際條件。

1.2 科學(xué)勘察人工環(huán)境

在公路工程中進(jìn)行勘察設(shè)計，還要考慮是否穿越城鎮(zhèn)及占用農(nóng)田。通常情況下，公路工程應(yīng)避免占用農(nóng)田、途經(jīng)城鎮(zhèn)地區(qū)，這樣可有效保護(hù)耕地，減少工程造價，降低對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展及環(huán)境的影響。

1.3 立足安全性角度設(shè)計公路線路

對公路工程展開勘察設(shè)計，一個重要目標(biāo)是確保公路安全運行，這里的安全既涉及車輛運行安全，也有公路設(shè)施安全。公路安全與隧道、橋梁等密切相關(guān)，所以在勘察設(shè)計環(huán)節(jié)重點分析特殊線路實際通行能力和途經(jīng)車輛的特性，明確哪些危險因素會對公路安全產(chǎn)生影響，在設(shè)計中加以規(guī)避和解決，維護(hù)公路建設(shè)質(zhì)量及安全。針對車輛運行安全展開線路設(shè)計期間，在勘察設(shè)計過程中科學(xué)優(yōu)化車輛運行路線和相鄰路線，同時結(jié)合實際路線情況嚴(yán)格檢驗車輛運行速度，合理限定公路運行速度，最大限度排除車輛運行過程中面臨的安全隱患。

2 公路工程勘察設(shè)計環(huán)節(jié)的主要測繪內(nèi)容

2.1 勘察設(shè)計環(huán)節(jié)的測繪

在這一環(huán)節(jié)，基于初測資料和任務(wù)書展開編制工作，并合理制定修建原則，優(yōu)化選擇設(shè)計方案，明確主要工程量，結(jié)合方案及資料提出施工意見及方案，同步進(jìn)行方案說明、設(shè)計預(yù)算及圖表資料的編制。在初測環(huán)節(jié)，注重為初步設(shè)計提供橫斷面、縱斷面、平面、特殊地段控制樁、地形圖、高層控制等資料。在初步設(shè)計環(huán)節(jié)，通常于1∶1000 的地形圖中制作多項比選方案。完成紙上布線之后需展開1∶2000 地形圖測繪，并實現(xiàn)紙上定線，布置通道、隧道、橋涵等后通過實地調(diào)查合理計算，編制概算文件。對于復(fù)雜特殊的地段，展開實地放樁以及急平、橫、縱測繪[3]。

2.2 施工圖設(shè)計環(huán)節(jié)的測繪

在設(shè)計施工圖的時候，需以經(jīng)批準(zhǔn)的初設(shè)文件為基礎(chǔ)，于1∶2000 的地形圖中比選方案，選擇最佳路線方案，進(jìn)而詳測施工圖，具體包含主要控制地物高、關(guān)鍵工點地形圖測繪、橫斷面測繪、縱斷面測繪、中線放樣等。

2.3 控制測繪

控制測繪主要是在工程建設(shè)區(qū)域地面布設(shè)一系列控制網(wǎng)點，精準(zhǔn)明確相應(yīng)網(wǎng)點位置，便于后續(xù)地形測圖，并為多項工程的測繪放樣奠定基礎(chǔ)。在測繪工作開展期間，控制測繪屬于關(guān)鍵性基礎(chǔ)內(nèi)容，若無控制測繪則無法合理、有效開展后續(xù)放樣測圖等工作。控制網(wǎng)能夠?qū)y區(qū)所有測繪工件建立有序連接，發(fā)揮骨架作用，同時具有限制誤差傳遞以及積累作用。公路工程在實現(xiàn)勘察設(shè)計過程中，控制網(wǎng)發(fā)揮著重要價值，一方面，不同的設(shè)計環(huán)節(jié)需以恰當(dāng)?shù)谋壤叩匦螆D當(dāng)參考，地形圖測繪時，根據(jù)控制網(wǎng)點明確地形圖各個部分地貌地物具體相對位置，保障地形圖精度；另一方面，在各個設(shè)計階段基于控制網(wǎng)在地面上對隧道、橋梁、路線等設(shè)計位置精確放樣，同步收集各種設(shè)計所需資料，比如區(qū)域有關(guān)構(gòu)造物、路基等。

3 公路工程中勘察設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)用的測繪技術(shù)

3.1 數(shù)字化測繪技術(shù)

公路工程在勘察設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)用數(shù)字化測繪技術(shù)主要涉及5個方面，即 CASS 繪圖技術(shù)、APS 技術(shù)、GIS 技術(shù)、GPS 技術(shù)、RS 技術(shù)。其中，CASS 繪圖技術(shù)具有CAD 技術(shù)擁有的繪圖功能，并且和我國公路工程的測繪要求、施工要求更加相符，結(jié)合具體工程施工，立足專業(yè)視角展開要素分析，為公路工程建設(shè)提供繪圖服務(wù)。這一繪圖技術(shù)可直接運算與編輯，對設(shè)計方案進(jìn)行修改，在后期成圖中縮短修改周期和整體測繪時間，所以目前公路勘測設(shè)計中CASS 繪圖技術(shù)應(yīng)用非常廣泛。

APS 技術(shù)即航空攝影測量系統(tǒng)，該技術(shù)一般聯(lián)合DPS 一起使用。在應(yīng)用期間利用地面激光點點云數(shù)據(jù)分析地形變化狀況，同步實現(xiàn)建模，全面反饋橫縱面的信息，精確計算土方量。通常情況下，若公路工程面臨較為惡劣的自然條件，那么在勘察設(shè)計環(huán)節(jié)一般會使用APS 技術(shù)，因為航空測量技術(shù)與地面實測技術(shù)等傳統(tǒng)測繪技術(shù)容易在惡劣的自然條件干擾下出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確問題。另外，應(yīng)用APS 技術(shù)勘察工程地形能夠為勘察設(shè)計提供更加真實的三維地貌信息，節(jié)約公路工程的勘察設(shè)計時間，促使后續(xù)施工更加高效。

GIS 技術(shù)即地理信息系統(tǒng)，該技術(shù)屬于一種空間技術(shù)，和GPS 技術(shù)相比，在應(yīng)用中可結(jié)合其他技術(shù)架構(gòu)精細(xì)的演算三維場景，例如GIS 技術(shù)在與RS 技術(shù)結(jié)合應(yīng)用過程中，較為便捷、完整地收集地面控制點數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)科學(xué)構(gòu)建空間模型，使工程設(shè)計更加合理。

GPS 技術(shù)即全球定位系統(tǒng)，該技術(shù)是利用衛(wèi)星對區(qū)域展開定位，進(jìn)而獲取坐標(biāo)點。在該技術(shù)應(yīng)用下，空間定位具有高精度、高水準(zhǔn)優(yōu)勢，滿足公路工程勘察設(shè)計提出的精度要求。另外，利用坐標(biāo)收集及處理數(shù)據(jù)明顯提升工作效率?；贕PS 技術(shù)的高效性、高精準(zhǔn)性特點，該技術(shù)在組合技術(shù)應(yīng)用中屬于一項重要的基礎(chǔ)技術(shù)[4]。

RS 技術(shù)即遙感技術(shù)，在公路工程勘察設(shè)計時利用RS 技術(shù)得到所需遙感影像及數(shù)據(jù)，進(jìn)而了解與掌握工程所在地的地質(zhì)情況[5]。該技術(shù)和實地勘探技術(shù)結(jié)合使用可以更詳細(xì)地了解區(qū)域內(nèi)地質(zhì)信息，包括水文條件?；谠摷夹g(shù)獲取的影像信息及相關(guān)數(shù)據(jù)能夠為選線設(shè)計提供合理參考，便于優(yōu)選質(zhì)量高、成本低、施工便捷的路線方案。

3.2 3S 融合技術(shù)

公路勘察設(shè)計環(huán)節(jié)所應(yīng)用的3S 融合技術(shù)指的是將GPS 技術(shù)（全球定位系統(tǒng)）、RS 技術(shù)（遙感技術(shù)）、GIS 技術(shù)（地理信息系統(tǒng)）結(jié)合于一體的新型測繪技術(shù)。通過相應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用，合理分析工程所在地地理環(huán)境狀態(tài)，并展開準(zhǔn)確測量，整體精準(zhǔn)度較高。在 3S 融合技術(shù)應(yīng)用中，GPS 技術(shù)、RS 技術(shù)、GIS 技術(shù)擁有不同的作用和特點。比如GPS 技術(shù)，其主要實現(xiàn)了快速定位，具備高精度、全天候、自動化等特點，應(yīng)用中具有很強的穩(wěn)定性。不過該技術(shù)也有缺點，就是在應(yīng)用中不能較為準(zhǔn)確地感知具體地貌屬性；RS 技術(shù)其優(yōu)勢在于快速獲取測繪人員所需信息，不過也無法準(zhǔn)確感知部分地貌地理屬性；GIS 技術(shù)的優(yōu)勢為突出的查詢能力及信息管理能力，不過在實踐應(yīng)用中數(shù)據(jù)調(diào)取功能有待增強。

3S 技術(shù)將 GPS 技術(shù)、RS 技術(shù)、GIS 技術(shù)三者優(yōu)點充分融合于一體，并以互補形式彌補單一技術(shù)存在的缺陷，所以具有很強優(yōu)勢，在公路工程勘察設(shè)計環(huán)節(jié)能夠立足整體層面綜合分析公路建設(shè)需求，獲取公路勘測數(shù)據(jù)。3S 融合技術(shù)在具體應(yīng)用過程中需結(jié)合實際情況選擇恰當(dāng)?shù)臏y繪技術(shù)，例如在繪制地形地質(zhì)圖時融合運用RS 技術(shù)、GIS 技術(shù)，以獲得遙感圖，同時展開數(shù)據(jù)化分析，使勘測測繪工作更加高效，確保所得測繪數(shù)據(jù)具有較高準(zhǔn)確性，便于后期工程有序推進(jìn)。

又比如在公路工程中進(jìn)行地質(zhì)調(diào)繪時，結(jié)合使用GPS 技術(shù)、RS 技術(shù)并著重利用GPS 技術(shù)快速定位觀測點，通過RS 技術(shù)準(zhǔn)確獲取有關(guān)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而清晰構(gòu)建工程標(biāo)志并詳細(xì)標(biāo)繪觀測點位置具體的地質(zhì)方向[5]。通過合理應(yīng)用3S 融合技術(shù)，規(guī)避運用露天作業(yè)方式會因受制于自然地理條件而存在的操作困難問題，同時解決傳統(tǒng)測繪技術(shù)應(yīng)用中面臨的不足，提升構(gòu)圖質(zhì)量，進(jìn)而明顯提高公路工程勘察測繪工作水平。

4 結(jié)語

在公路工程建設(shè)期間，勘察設(shè)計及測繪工作屬于關(guān)鍵性基礎(chǔ)，設(shè)計及測繪質(zhì)量會對工程建設(shè)的安全與質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。所以，必須高度重視勘察設(shè)計以及測繪工作，積極應(yīng)用多種現(xiàn)代測繪技術(shù)以獲取更加準(zhǔn)確的勘察數(shù)據(jù)信息，不斷提升測繪效率及質(zhì)量，并為公路工程順利、安全的建設(shè)奠定堅實基礎(chǔ)。