吐爾遜·托乎提

(新疆林業(yè)規(guī)劃設計院)

公路工程的勘察設計工作是一項較為復雜的工作，線路的勘察受地形、地貌和氣候條件等因素的影響，外業(yè)工作比較艱辛，難度較大。而公路的設計工作則需要依據(jù)勘察工作公平完成，不但需要設計人員具有較高的工作責任心，更需要具有高精度，高準確率的勘察設計技術(shù)作為依據(jù)，所以現(xiàn)代各種高科技測繪技術(shù)及數(shù)字技術(shù)的廣泛應用，為公路的勘察設計工作提供了更多的便利條件和更精準、高效的工作成效。本文就3S技術(shù)在公路勘察設計中的具體應用進行了深入的研究，為今后的公路勘察設計工作提供一定的參考經(jīng)驗。

1 3S技術(shù)的概念及理論

3S技術(shù)主要包括GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))、RS(遙感技術(shù))以及GIS(地理信息系統(tǒng))，3S技術(shù)是這三者的總稱。是現(xiàn)代測量技術(shù)與數(shù)字技術(shù)的重要組成部分。GPS技術(shù)是上世紀七十年代由美國軍方開始研制，并于九十年代中期建成的具有全方位、高精度的實時三維定位系統(tǒng)。GPS主要由空間衛(wèi)星、地面接收控制系統(tǒng)和用戶終端設備三部分組成。它能夠高效、快捷且準確的將測量目標的三維坐標等信息提供給用戶，其全天候、高效率、高精確的特點為GPS的廣泛應用提供可能，目前GPS技術(shù)正在被普遍應用于各種測量、勘察以及交通導航等領域當中，在公路的勘察設計中GPS技術(shù)的應用效果也比較顯著;RS技術(shù)是由高空或者太空對地球表層的電磁波信息進行接收，并通過具體的信息處理技術(shù)對這些信息進行遠距離的測控。遙感技術(shù)對地面各種標地物的識別能力較高，所以被廣泛的應用于環(huán)境監(jiān)測、氣象觀測、交通線路勘察等領域;GIS系統(tǒng)是一項進行地理信息管理與處理的軟件系統(tǒng)，它可以對各項地理信息進行分類、分級管理，也可以對各項地理進行具體的分析和處理。GIS主要由計算機、地理信息處理軟件、空間數(shù)據(jù)庫以及分析模型等系統(tǒng)組成。GIS系統(tǒng)還具有可視化功能，它能夠通過計算機將所有的地理信息顯示在屏幕在圖之上，使工作或設計人員能夠更加直觀的對各種地理信息進行分析和使用，同時它還能將地理信息的變化進行動態(tài)監(jiān)測。所以，GIS的地理信息系統(tǒng)具有較強大的地理數(shù)據(jù)處理功能，對于公路的勘察設計工作有著重要的輔助作用。

2 GPS技術(shù)在公路勘察設計中的具體應用

2.1 控制網(wǎng)的布設及控制測量

在公路勘察過程中，對水平控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)進行布設作業(yè)是一項基本工作，也是非常關(guān)鍵環(huán)節(jié)所在。在公路的勘察測量工作中，由于常規(guī)的測量往往受到通視效果、定位不準、工作困難和工作難度大等因素的影響，使公路的平面測量和高程測量實施起來工作效率較低，而運行現(xiàn)代GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能夠很好的解決這方面的難題，使公路勘察測量工作準確而高效。在公路工程中，通常高等級公路的控制網(wǎng)都需要與國家控制網(wǎng)進行聯(lián)測，所以勘察工作必須先找到國家的平面和高程控制點，來作為公路布網(wǎng)的節(jié)點和起算點。當確定完走廊帶之后，可在地形圖上對鄰近的國家控制點進行選定，得到圖上作業(yè)控制點的大致坐標，然后開始將GPS手持終端設備進行輸入尋找，公路勘察布網(wǎng)要求最少找到三個國家兩面控制和兩個高程控制點?？刂泣c布設完成后，可根據(jù)控制點的平面坐標和高程，并結(jié)合控制點的特征和屬性等信息，形成具體數(shù)據(jù)輸入到控制室內(nèi)的計算機上，然后使用繪圖軟件將其繪制成圖。采用GPS技術(shù)對控制點進行布控和信息采集，可以有效減少外業(yè)作業(yè)的難度，提高勘察工作效率。

2.2 線路放樣、中平測量和橫斷面測量

在控制點的布控測量結(jié)束之后，可以進行公路走廊帶的地形測量，設計人員可根據(jù)帶狀地形圖和現(xiàn)場的調(diào)查情況進行選線和定線任務。公路設計人員在大比例帶狀地形圖上進行定線，然后將公路的路線標定出來。外業(yè)工作人員使用GPS進行實時測量時，將公路中樁的坐標輸入到終端GPS設備中，系統(tǒng)軟件就可完成對放樣點的自動定位。在放樣過程中，每個測量點都是獨立定位測量，所以不會出現(xiàn)類似于累計測量產(chǎn)生的誤差，精確度較高。路線放樣過程中外業(yè)工作人員與路線的設計人員要保持緊密的合作態(tài)度，以提高工作效率和設計質(zhì)量。在線路的中平測量中可采用RTK技術(shù)，RTK技術(shù)可與線路的放樣工作同時進行，這樣可以節(jié)省大量的成本，尤其是在一些相對高差較大的山區(qū)，其工作效率較為顯著。橫、縱斷放樣時，縱斷放樣先要將放樣數(shù)據(jù)輸入電子手簿當中，然后形成測設放樣點文件，進行儲存和放樣準備;橫斷放樣時，首先要確定橫斷面的填挖形式，然后將橫斷面的數(shù)據(jù)輸入到電子手簿當中，從而生成文件以備現(xiàn)場放樣測設，最后通過電腦繪圖軟件對沿線縱斷及橫斷面進行成圖。復測時也可采用GPS進行現(xiàn)場檢測。

3 GIS技術(shù)在公路勘察設計中的具體應用

在公路的勘察設計當中，GIS技術(shù)主要是用于綜合處理三維公路信息的一個計算機軟硬件系統(tǒng)，GIS在公路領域的應用范圍主要表現(xiàn)在公路的信息分析和技術(shù)的處理方面。隨著遙感技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和其它現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，使GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)資源得到了豐富，也使GIS技術(shù)具備了多維動態(tài)、智能分析和統(tǒng)一的標準。GIS系統(tǒng)為公路的勘察設計工作提供了非常豐富，且內(nèi)容精準的數(shù)據(jù)資源，比如GIS系統(tǒng)可以為公路設計人員提供廣泛的地理信息查詢、分析以及輔助設計參考。GIS系統(tǒng)還可以為設計人員提供公路走廊帶的自然條件、經(jīng)濟狀態(tài)、環(huán)境敏感點等信息。這為公路的勘察設計工作提供了必要的地理信息和知識保障。在公路勘察設計工作開始時，設計人員可以通過計算機操作在地形圖上，初步選取合適的控制點，控制點上的地理特點和屬性就是同時的顯示出來，包括控制點的平面坐標或者高程。當控制點確定以后，將其連線，就會基本確定出路線的走向，然后進行一些平面要素的輸入，路線的方案便可基本選定，并可以隨時調(diào)整。GIS可以準確的確定出路線的占地寬度，也可以自動計算出路線的占地面積，還可以計算出占地線范圍建筑物和標地物的拆遷工程量。對于路線的前期規(guī)劃工作有較大的幫助，可以顯著提高規(guī)劃工作的工作效率。

4 RS技術(shù)在公路勘察設計中的具體應用

現(xiàn)代遙感技術(shù)的發(fā)展速度較快，具有傳感器多、分辨率高和多時相的特征，所以它能獲取更多地形、地貌以及地質(zhì)構(gòu)造信息。RS技術(shù)具有其它勘測技術(shù)所無法具備的宏觀性、全面性和豐富性，它可為公路的勘察設計工作提供非?？尚械牡匚镄畔?。RS技術(shù)可以為公路設計人員提供路線所經(jīng)過區(qū)域的地質(zhì)、水文、植被資料，為設計人員了解路線提供幫助;RS技術(shù)還可以為設計人員提供沿線建筑材料的分布、運輸條件、和開挖條件，以公路施工創(chuàng)造方便;RS的地質(zhì)資料也可為路線的選線方案提供科學的指導，從而迅速勘察出區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造，有效的避開地質(zhì)危險區(qū);RS技術(shù)還可為以選好的線路進行三維透視，以幫助設計人員進行反復調(diào)整。RS技術(shù)為公路的環(huán)保、安全和經(jīng)濟選擇提供了良好的保證。另外，衛(wèi)星遙感技術(shù)與計算機系統(tǒng)的聯(lián)合工作，還可以快速的繪制出各種的比例的遙感地圖。

5 3S集成技術(shù)的合理應用

3S集成技術(shù)的應用是公路勘察設計工作實現(xiàn)高效率和高科技應用效果的必然趨勢。3S集成技術(shù)不但可以實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的實時采集，還可以對大量的地理信息數(shù)據(jù)進行更新、處理以及分析，使公路的勘察設計工作完全實現(xiàn)智能化。3S集成技術(shù)可對地下、地上、三維空間環(huán)境，以及構(gòu)成要素進行綜合的分析，進而為公路的選擇提供最優(yōu)方案。3S集成技術(shù)，可以以GIS為基礎信息平臺，公路的勘察設計工作所需要的大理地理信息可以通過GIS系統(tǒng)來提供。GIS需要具有豐富的標準化數(shù)據(jù)、發(fā)達的網(wǎng)絡平臺以及智能化的決策系統(tǒng)。GPS+RS技術(shù)可以為RS系統(tǒng)提供實時、動態(tài)的地形、地貌數(shù)據(jù)信息，并在些基礎上制作出三維的數(shù)字地面模型和其它地形圖，3S集成技術(shù)的科學應用改變了常規(guī)地形測量工作的高強度作業(yè)方式，大大提高了公路勘察設計工作的效率，也有效節(jié)省了工程的成本。

6 結(jié)論

在公路的勘察設計工作中3S技術(shù)具有非常廣闊的應用前景。數(shù)字化勘察技術(shù)的全面應用，使公路勘察設計工作的勞動強度大幅減少，也大大提高了公路工作的效率和經(jīng)濟效益。3S技術(shù)是現(xiàn)代科技成果和數(shù)字技術(shù)在工程領域得到有效發(fā)揮的成功案例。

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［1］郭恒燕，胡伍生.數(shù)字化勘測設計在高速公路改擴建中的應用［J］.586-589.

［2］韓友續(xù).3S技術(shù)在高等級公路勘察設計中的應用［J］.技術(shù)論壇，2008：57-59.

［3］小偉業(yè)，孫聰.GPS系統(tǒng)在公路勘測設計中的實際應用［J］.測繪與空間地理信息，2010(4)：160-162.