郜振強

摘要：高速公路的外業(yè)測量要求嚴，精度高，而且受地形、地貌的限制比較大。所以無論新建公路還是改建公路項目的外業(yè)數(shù)據(jù)的收集顯得尤為重要與困難。一個高速公路項目的外業(yè)測量分為初測與定測，筆者重點討論定測的相關(guān)問題。外業(yè)測量是高速公路建設(shè)不可缺少的一個環(huán)節(jié)，也是設(shè)計的基礎(chǔ)。本文結(jié)合高速公路外業(yè)測量的現(xiàn)狀，針對外業(yè)測量的技術(shù)、方法與設(shè)備等的發(fā)展提出幾點構(gòu)想。

關(guān)鍵詞： 外業(yè)測量;實時動態(tài)構(gòu)想;測量數(shù)據(jù)

一、概述

1.高速公路外業(yè)測量現(xiàn)狀

現(xiàn)有高速公路外業(yè)測量步驟較為細致，大致可分為（1）路線中樁敷設(shè)（2）中樁高程測量（3）橫斷面測量（4）地形圖測繪（5）路基、路面及排水勘測與調(diào)查（6）小橋涵勘測與調(diào)查（7）大、中橋勘測與調(diào)查（8）隧道勘測與調(diào)查（9）路線交叉勘測與調(diào)查（10）沿線設(shè)施勘測與調(diào)查（11）環(huán)境保護調(diào)查（12）臨時工程勘測與調(diào)查（13）工程經(jīng)濟調(diào)查。在此步驟中有諸多步驟可統(tǒng)籌安排進行;也有的步驟是補充與核對，如步驟（4）;也有的步驟在某些項目中不存在，如（8），但所有步驟都是必不可少和簡化的。

2.測量儀器現(xiàn)狀

外業(yè)測量的儀器主要有：實時動態(tài)儀器，全站儀，水準儀，經(jīng)緯儀等。中線定測運用GPS動態(tài)放樣，即省時又省力且確保路線測設(shè)精度，采用的儀器主要為拓普康公司生產(chǎn)的全套實時動態(tài)測量儀器。中樁高程測量主要采用水準儀，傳統(tǒng)的光學儀器保證了高程測量的精度。橫斷面測量主要采用全站儀，電子儀器應用使得讀數(shù)和計算更加準確與快捷。其他勘測與調(diào)查中可采用全站儀或經(jīng)緯儀。

3.實時動態(tài)的技術(shù)應用

實時動態(tài)定位技術(shù)是GPS測量技術(shù)發(fā)展的一個新突破，在公路工程中有廣闊的應用前景。實時動態(tài)定位系統(tǒng)由基準站和流動站組成，建立無線數(shù)據(jù)通訊是實時動態(tài)測量的保證，其原理是取點位精度較高的首級控制點作為基準點，安置一臺接收機作為參考站，對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，流動站上的接收機在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準站上的觀測數(shù)據(jù)，隨機計算機根據(jù)相對定位的原理實時計算顯示出流動站的三維坐標和測量精度。這樣就可以實時監(jiān)測待測點的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況，根據(jù)待測點的精度指標，確定觀測時間，從而減少冗余觀測，提高工作效率。

實時動態(tài)定位有快速靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種測量模式，兩種定位模式相結(jié)合，在公路工程中的應用可以覆蓋公路勘測、施工放樣、監(jiān)理和地理信息系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)采集?，F(xiàn)有的新型的儀器可以跟蹤美國的GPS衛(wèi)星，又可以跟蹤俄羅斯聯(lián)邦的GLONASS衛(wèi)星，這無疑將會增加接收機的可見衛(wèi)星數(shù)，從而提高工作效率。其中全球定位系統(tǒng)（GPS）是由美國國防部掌控的星基無線電導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)為任何裝備了GPS接收機的近地用戶提供了全球、全天候、24小時的定位、測速和定時服務。全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GLONASS）是由俄聯(lián)邦國防部掌控的與GPS類似的導航系統(tǒng)。

二、對技術(shù)、設(shè)備發(fā)展的構(gòu)想

1.路線中樁敷設(shè)

現(xiàn)狀路線中樁敷設(shè)中，是利用RTK技術(shù)，對輸入樁號，然會用手持的接收機定位，無限的靠近改點，得出此點的三位坐標。在此過程中對一些地形變化點、地形地物的特殊點等往往需要反復輸入，尋找，直至無限接近改點。

在此構(gòu)想，可改變測量儀器硬件及軟件的模塊，由此改變測量的方法。首先通過線位的數(shù)據(jù)，衛(wèi)星定位系統(tǒng)可完成路線在大地坐標中的線位，手持接收機可顯示測量人員所在的位置與該位置垂直與線位的中樁的距離與方向，然后測量人員去無限靠近中樁，得到中樁的三維坐標;如該中樁不是所需特征點，可沿大致路線方向前后移動到所需點位置的附近，再沿路線法線方向無限接近該點，得到該點的三維坐標，得到樁號。由此可免去反復輸入樁號的繁瑣過程。

在此可構(gòu)想有一臺小巧便于攜帶的掌上電腦，此中已儲存三維化的地形圖，路線的平面及初步縱斷面數(shù)據(jù)，既形成路線的三維透視圖（現(xiàn)已有相關(guān)軟件可以生成）。

在測量的過程中其他測量人員可持有掌上電腦，此電腦的軟件及硬件可與RTK接收機相接，做到實時連接，掌上電腦已有三維化的地形圖中，可實時看到所放線點所在三維地形圖中的位置，可以看到此點的填挖情況。如果遇到不合適的地方，就可以現(xiàn)場進行調(diào)整，然后再連接手持接收機進行重新敷設(shè)，做到最大方面的優(yōu)化路線方案。

2.中樁高程測量

在中樁高程測量中，現(xiàn)狀是采用水準儀測量。水準測量采用激光測量儀器，水準尺由特殊的反射材料做成，由特制電子的水準儀發(fā)出水平射線反射回來，然后顯示讀數(shù)，并且可設(shè)置前視后視，直接計算高差，記錄人員可持有掌上電腦計算數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)有專業(yè)的計算軟件計算并且做出平差。此數(shù)據(jù)成果可與路線中樁測量中的掌上電腦聯(lián)結(jié)傳輸數(shù)據(jù)，直接形成縱斷面數(shù)據(jù)，免去了數(shù)據(jù)計算與輸入的繁瑣過程，也避免了數(shù)據(jù)輸入的錯誤。

3.橫斷面測量

橫斷面測量中可采用全站儀或RTK測量，在此可構(gòu)想儀器的測量數(shù)據(jù)可直接聯(lián)結(jié)到掌上電腦，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)與三維地形圖數(shù)模的比對，可減少測量數(shù)據(jù)中的誤差，最后的測量數(shù)據(jù)成果可直接形成橫斷面數(shù)據(jù)，避免了數(shù)據(jù)輸入的繁瑣過程。在掌上電腦中可以顯示測量點的位置，可以根據(jù)具體的需要確定測量的距離，這樣可以具體位置具體測量，避免了浪費和漏測，提高了效率。

4.地形圖測繪

地形圖的測繪，同樣采用RTK技術(shù)和掌上電腦的結(jié)合，實時比對，實時觀測，這樣可以提高準確率和精度，避免漏測，并且可節(jié)省大量的數(shù)據(jù)輸入時間。

5.勘測與調(diào)查

在眾多的勘測與調(diào)查中，我們同樣可采用相同的技術(shù)手段，可利用三維透視圖和現(xiàn)場地形的結(jié)合做出判斷，使得勘測和調(diào)查更加準確，并且可以利用計算機模擬各種天氣氣候環(huán)境下的數(shù)據(jù)，做到準確合理的現(xiàn)場調(diào)查。如對一個涵洞的調(diào)查，在三維透視圖中已經(jīng)做出初步的設(shè)計，我們可以在三維透視圖中模擬降雨的情況，可以判斷出該涵洞的設(shè)置位置及結(jié)構(gòu)型式是不是合理，如不合理，可及時做出相應的調(diào)整，再次重新確定位置和結(jié)構(gòu)型式。同樣大中橋的勘測與調(diào)查可采用相同的技術(shù)方法確定。同時還可以查閱互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，對其他的調(diào)查有很大的幫助。

總之我們的測量數(shù)據(jù)在外業(yè)測量過程中直接由測量人員直接錄入電腦，自動進行計算，直接形成數(shù)字化的數(shù)據(jù)成果，這樣有利于我們今后的查閱和利用，縮短了數(shù)據(jù)錄入和轉(zhuǎn)抄的中間過程，提高了準確率和工作效率。

三、結(jié)束語

建立勘測、設(shè)計、施工、后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié)，是公路勘測設(shè)計“內(nèi)外業(yè)一體化”的要求，也是影響高等級公路設(shè)計技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”所在。針對高速公路的外業(yè)測量的儀器、設(shè)備及軟硬件的發(fā)展必將帶來測量技術(shù)的更大的革新，使得測量向著高效、高精度發(fā)展，最終實現(xiàn)公路勘測設(shè)計的“內(nèi)外業(yè)一體化”。