電子地圖軟件在公路工程設(shè)計中應(yīng)用價值的研究

樊日輝

(內(nèi)蒙古交通設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

傳統(tǒng)的公路設(shè)計一般是在1∶10 000至1∶50 000的大比例尺地形圖上進(jìn)行前期的紙上定線，初擬路線方案，然后再進(jìn)行現(xiàn)場踏勘調(diào)查，對路線進(jìn)行方案性調(diào)整。在路線方案選擇時由于大比例尺地形圖范圍小、更新不及時，會制約路線方案的選擇，更新不及時導(dǎo)致地物信息不是最新的，影響路線方案的合理性，范圍小影響路線比較方案的全面性，這樣都會導(dǎo)致設(shè)計人員無法確定最優(yōu)的路線方案和全面的比較方案。在現(xiàn)場踏勘時，地形地物復(fù)雜，依靠傳統(tǒng)的紙質(zhì)地形圖不容易與現(xiàn)場環(huán)境相匹配，直觀性差，并且攜帶不方便，特別是遇到一些溝壑發(fā)達(dá)，植被發(fā)育茂密的環(huán)境時，不容易確定控制點位置來確定當(dāng)前位置，現(xiàn)場踏勘的質(zhì)量和效率會受到嚴(yán)重影響。與傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖相比，近些年來快速發(fā)展起來的一些電子地圖軟件體現(xiàn)出了其強(qiáng)大的優(yōu)勢，同時電子地圖軟件可以與CAD繪圖軟件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使CAD繪圖軟件設(shè)計出的信息很快體現(xiàn)在電子地圖上。

圖1 公路線位電子地圖展示

將電子衛(wèi)星地圖與CAD文件有機(jī)結(jié)合起來，快速且準(zhǔn)確找到設(shè)計線位及主要控制點的位置，可以很大程度上提高選線及現(xiàn)場踏勘的工作效率和質(zhì)量。

1 CAD與電子地圖軟件的協(xié)同

CAD中的線型單元轉(zhuǎn)換到電子地圖中才能體現(xiàn)出電子地圖在實際項目實施中的應(yīng)用價值，要想實現(xiàn)CAD中的矢量元素轉(zhuǎn)換到谷歌地圖或奧維地圖中，必須掌握其基本原理。CAD中的線型所處的坐標(biāo)系統(tǒng)為平面施工坐標(biāo)系，是獨立的坐標(biāo)系統(tǒng)，我們平時用于測量某一項目時，為了便于控制其平面和高程精度會為其單獨建立一套獨立的控制測量系統(tǒng)，設(shè)計單位和施工單位在實際操作中也是使用獨立坐標(biāo)來進(jìn)行平面和高程的定位。

目前有兩種方式可以實現(xiàn)對應(yīng)關(guān)系的建立，一種為利用測繪單位提供的GPS測繪成果表進(jìn)行精確的建立，另一種為利用獨立系與電子地圖參照點模糊的建立。在一條公路進(jìn)行初步設(shè)計外業(yè)勘測時，一般都會進(jìn)行前期地形圖測量，測繪單位會進(jìn)行前期布置GPS控制點，每一個點都會提供其獨立坐標(biāo)和經(jīng)緯度坐標(biāo)，這樣只需進(jìn)行簡單的經(jīng)緯度(為了滿足對應(yīng)關(guān)系建立的需要)轉(zhuǎn)換，選取起點終點及中間至少3個點即可實現(xiàn)對應(yīng)的關(guān)系的建立。對于谷歌地圖需要使用ACADtoearth軟件來實現(xiàn)線型元素單位的轉(zhuǎn)換，對于奧維地圖可以使用自帶的關(guān)聯(lián)點管理功能直接將CAD中需要體現(xiàn)在電子地圖中的信息轉(zhuǎn)換出來。

圖2 ACADtoearth轉(zhuǎn)換示意

圖3 奧維轉(zhuǎn)換關(guān)聯(lián)點管理示意

2 工程可行性研究前期階段的應(yīng)用

在工程可行性研究前期階段進(jìn)行路線設(shè)計時，利用電子地圖軟件可以在最大程度上把握好路線比較方案的全面性，不會因為傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖缺少而遺落比較方案。同時在路線方案確定以后，對于下游的各個專業(yè)在進(jìn)行可行性研究報告編制時，電子地圖軟件也能發(fā)揮出其強(qiáng)大的應(yīng)用價值。對于橋涵專業(yè)，需要確定每一座橋梁的位置和孔徑，谷歌地圖或奧維地圖上可以清晰地看出山嶺溝壑，河流濕地，利用其測距功能可以粗略的測量出舊路改造項目中既有構(gòu)造物的跨徑，對于前期可行性研究階段確定構(gòu)造物的跨徑具有重要意義。利用其測面積功能，可以粗略統(tǒng)計出其匯水面積和匯水位置，對于確定新建構(gòu)造物的位置和跨徑具有重要意義。對于交叉專業(yè)，利用電子地圖可以清晰地識別出路網(wǎng)情況，使錯綜復(fù)雜的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)對線位交叉工程規(guī)模確定的影響降低到最小，可以有針對性的確定出每一處交叉位置是留是取，是渠化平交還是等外平交，在項目功能定位確定的前提下，可以直觀地看出距離，滿足干線公路或集散公里對距離的需求，使最后確定的交叉工程規(guī)模有理有據(jù)，真實可靠。

3 外業(yè)勘測階段的應(yīng)用

傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖在外業(yè)勘測時是無法確定勘測人員的位置的，將CAD制作好的線位導(dǎo)入手機(jī)奧維客戶端，同時利用手機(jī)自身的GPS定位功能，結(jié)合緩沖下來的電子地圖，可以很容易地確定測量人員的位置，同時對于路網(wǎng)密度很高且植被茂密的項目時，外業(yè)調(diào)查期間可以輕松地選擇行進(jìn)路線，從而避免走彎路，走重復(fù)路，極大地提高了外業(yè)勘察的效率和準(zhǔn)確性。

4 方案匯報階段的應(yīng)用

圖4 工程可行性研究路線方案比選示意

項目設(shè)計完成后往往需要向業(yè)主及審查單位匯報，匯報和展示設(shè)計成果的方式對一個項目是非常重要的事情。傳統(tǒng)介紹項目成果的方式是制作PPT結(jié)合1:50 000地形圖來介紹路線方案，在地形圖上體現(xiàn)的區(qū)域一般為帶狀，范圍小且不直觀，同時對于其他比較方案也不能完全展現(xiàn)出來，傳統(tǒng)的大比例尺地形圖為平面圖，只能在二維的視角上觀察路線走向，這樣對于許多非公路專業(yè)的專家和領(lǐng)導(dǎo)使其了解項目的特點和要點來說就很困難，并且要花費大量的時間來講解平面、線位周邊地形地貌等地理信息，同時常常會因為所用的地形圖不是最新的導(dǎo)致很多信息無法體現(xiàn)。而谷歌地球擁有現(xiàn)成大量的最新全球衛(wèi)星影像圖，無須設(shè)計人員再去對地形修改加工，很大程度上減少了匯報準(zhǔn)備的工作量。谷歌地球PC版的功能比手機(jī)客戶端更為便捷易用，用谷歌地球軟件打開KML文件后，便可以用鼠標(biāo)鍵盤進(jìn)入飛行器模式進(jìn)行飛行俯瞰，使現(xiàn)場觀看的領(lǐng)導(dǎo)和專家身臨其境，同時也可以停留在任意位置展示項目周圍的三維地形環(huán)境，配合現(xiàn)場的投影設(shè)備能給與會的領(lǐng)導(dǎo)及專家介紹各種方案。如果領(lǐng)導(dǎo)及專家在現(xiàn)場短時間的匯報時沒有對方案詳細(xì)了解，也可以將制作好的 KML 文件發(fā)送給領(lǐng)導(dǎo)及專家讓其自行瀏覽[1]。

圖5 工程可行性研究方案匯報成果展示

5 結(jié)束語

電子地圖軟件是一種先進(jìn)的地圖工具，與傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖相比，在現(xiàn)代公路工程前期可行性研究編制、外業(yè)勘測設(shè)計和方案匯報時擁有明顯的優(yōu)勢，通過三維互動技術(shù)展示項目所需的各種信息(地形、地貌、地物)，可以實時地與領(lǐng)導(dǎo)及專家溝通交流意見，為公路項目的設(shè)計及決策提供依據(jù)。電子地圖軟件在未來公路工程設(shè)計各個階段具有廣闊的使用前景和巨大的應(yīng)用價值。