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        奧維地圖在公路設(shè)計外業(yè)踏勘中的應(yīng)用研究

        2020-03-18 07:41:42
        水電站設(shè)計 2020年1期
        關(guān)鍵詞:關(guān)聯(lián)設(shè)計

        魏 翻

        (中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司,四川 成都 611130)

        在公路工程勘察設(shè)計過程中,特別是前期可行性研究階段及方案設(shè)計階段,除了要克服沿線復(fù)雜的地形地質(zhì)等自然條件外,還面臨著設(shè)計周期短、路線長、路線方案多、重要節(jié)點工程及構(gòu)造物多等諸多情況,這就要求設(shè)計人員要提高設(shè)計效率、縮短設(shè)計周期。傳統(tǒng)的野外踏勘手段是依靠大比例紙質(zhì)地形圖來進行地形、地貌的辨識尋找,紙質(zhì)版圖紙不僅攜帶不便,而且直觀性較差。大多數(shù)公路地處山區(qū),植被茂密、溝壑發(fā)育、辨識度低,在尋找控制點位置時難度較大,且紙質(zhì)版圖紙時效性較差,外業(yè)踏勘現(xiàn)場經(jīng)常與圖紙不匹配,嚴(yán)重影響踏勘效率。與紙質(zhì)圖紙相比,奧維地圖表現(xiàn)出較強的優(yōu)勢,將初步選定的路線導(dǎo)入到奧維地圖中,使CAD文件與衛(wèi)星地圖有機結(jié)合起來,快速對路線附近的地形地物進行識別,再運用GPS定位和導(dǎo)航功能,快速找到路線及控制點的位置,提高了踏勘選線工作的效率和質(zhì)量。

        1 奧維地圖

        奧維地圖瀏覽器是北京元生華網(wǎng)軟件有限公司基于Google API、Baidu API、Sogou API的跨平臺地圖瀏覽器,支持iOS(iPhone、iPad)、Android、Windows、Winphone、Web五大平臺,集成Google地圖、Google衛(wèi)星圖、百度地圖、搜狗地圖等多種地圖,是一款集定位指南、全球語音導(dǎo)航、好友位置分享、軌跡記錄、實時路況、地形地物標(biāo)記等功能于一體的全功能、全平臺互動地圖應(yīng)用軟件,支持電腦端及移動端兩部分。在實際應(yīng)用過程中,可以按照工程需要提前在有網(wǎng)絡(luò)的地方下載好需要考察區(qū)域的地圖包,在踏勘過程中如遇手機沒有信號也可以進行定位導(dǎo)航。目前,奧維地圖已較多地應(yīng)用于戶外探險、森林資源調(diào)查、控制網(wǎng)布置及控制點選擇,公路、鐵路等線性工程輔助選線等諸多領(lǐng)域。

        與傳統(tǒng)地圖相比,奧維地圖具有以下特點:

        (1)多數(shù)據(jù)整合。奧維地圖目前已集成了Google地圖與Google衛(wèi)星圖、Bing衛(wèi)星圖、百度地圖、搜狗地圖等多種知名地圖,用戶可在這些地圖間自由切換。同時支持離線下載地圖,在外業(yè)查勘時信號較弱的區(qū)域,離線地圖的優(yōu)勢便突顯出來。

        (2)多元化平臺。奧維地圖是基于Google API、Baidu API、Sogou API的跨平臺地圖瀏覽器,支持iOS(iPhone、iPad)、Android、Windows、Winphone、Web五大平臺。PC端的各種數(shù)據(jù)可以快速同步到移動平臺上,同時也可將移動端現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)快速同步到PC端上,實現(xiàn)實時共享。

        (3)數(shù)據(jù)云服務(wù)。奧維地圖可以實時記錄位置及軌跡,通過云端共享與同步實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

        (4)多功能一體化。奧維地圖集成了同類GPS、百度地圖等定位與導(dǎo)航軟件的主要功能,實現(xiàn)了地理位置信息檢索、記錄軌跡、地物標(biāo)識、圖上測量、實時定位以及語音導(dǎo)航等功能一體化,在很大程度上解決了工程項目外業(yè)調(diào)查尋線、地物調(diào)查等問題,還可進行距離、軌跡區(qū)域面積測量,大大提高了外業(yè)考察質(zhì)量和效率。

        (5)高程數(shù)據(jù)服務(wù)。在奧維地圖中可直觀查詢海拔信息。

        (6)與CAD無縫對接。奧維地圖可將CAD 設(shè)計文件轉(zhuǎn)換為奧維對象,將CAD設(shè)計文件展示在衛(wèi)星地圖上,也可將奧維地圖上的圖片及奧維對象直接轉(zhuǎn)換為CAD底圖與矢量對象,導(dǎo)出到CAD中,以便進一步在CAD 上做編輯和設(shè)計。

        2 奧維與CAD協(xié)同

        2.1 奧維與CAD對接

        奧維與CAD對接是雙向的,既可以將CAD(dxf格式)文件導(dǎo)入到奧維地圖中,轉(zhuǎn)化為奧維對象,將設(shè)計路線直觀地顯示在地圖上,也能夠?qū)W維地圖里的圖片及奧維對象導(dǎo)出到CAD文件中,以便進一步在CAD上做相關(guān)設(shè)計。

        通常情況下,CAD圖使用的是平面坐標(biāo),如“西安80”“北京54”或自定義的平面坐標(biāo)系,而奧維地圖使用的是國際通用的大地坐標(biāo)系WGS-84坐標(biāo)系(即“經(jīng)緯度坐標(biāo)”),要想實現(xiàn)奧維地圖與CAD的無縫對接,就必須完成平面坐標(biāo)與經(jīng)緯坐標(biāo)之間的互相轉(zhuǎn)換。奧維地圖提供5種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式,即:奧維平面坐標(biāo)法、關(guān)聯(lián)點轉(zhuǎn)換坐標(biāo)法、UTM坐標(biāo)法、橫軸墨卡托投影坐標(biāo)法、經(jīng)緯度法。較為常用的是關(guān)聯(lián)點轉(zhuǎn)換坐標(biāo)法,此方法操作簡單,不需要提供其他額外地形圖參數(shù)。本文以關(guān)聯(lián)點轉(zhuǎn)換坐標(biāo)法為例,簡要說明其轉(zhuǎn)化過程。

        2.2 關(guān)聯(lián)點轉(zhuǎn)換坐標(biāo)

        關(guān)聯(lián)點即公共點,該公共點在CAD平面坐標(biāo)中和奧維地圖的經(jīng)緯坐標(biāo)中表示同一位置,CAD地形圖和奧維地圖中分別選取容易識別的公共點作為關(guān)聯(lián)點,我們可以選擇一些具有代表性的點,如十字交叉點、既有橋梁位置或其他控制點。為了減少兩個坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換帶來的誤差,通常選擇的關(guān)聯(lián)點個數(shù)一般不少于3個,且關(guān)聯(lián)點最好分別位于路線的起點、中間點和終點附近位置。具體步驟如下:

        (1)在CAD圖中選取具有代表性的公共點,如房屋的一角、道路交叉點、橋頭(見圖1)等,記錄下其對應(yīng)的平面坐標(biāo)X和Y。

        此外,設(shè)計人員還要加強室內(nèi)通風(fēng),提升建筑通風(fēng)效果。在實際設(shè)計工作當(dāng)中,設(shè)計人員要加強對衛(wèi)生間與廚房的通風(fēng)設(shè)計,保證廚房與衛(wèi)生間的通風(fēng)效果得到全面提高。在建筑室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計過程之中,設(shè)計人員還要綜合考慮到室內(nèi)通風(fēng)效果,盡可能的減少室內(nèi)裝飾對通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的遮擋,在保證建筑室內(nèi)通風(fēng)效果的基礎(chǔ)之上,保證建筑室內(nèi)通風(fēng)結(jié)構(gòu)得到全面優(yōu)化,保證建筑室內(nèi)通風(fēng)能夠滿足通風(fēng)換氣要求。

        圖1 CAD圖中某橋橋頭

        (2)在奧維地圖中找到與CAD圖中相對應(yīng)的位置,創(chuàng)建標(biāo)簽,在備注欄輸入對應(yīng)的X、Y坐標(biāo),建立關(guān)聯(lián)點(見圖2)。

        (3)根據(jù)上述方法依次建立其他幾個關(guān)聯(lián)點。

        (4)根據(jù)已建立的關(guān)聯(lián)點建立關(guān)聯(lián)方案(見圖3)。

        (5)將要導(dǎo)入的CAD文件另存為dxf格式,通過關(guān)聯(lián)點轉(zhuǎn)換坐標(biāo)法,選擇關(guān)聯(lián)方案,將CAD文件導(dǎo)入到奧維地圖中(見圖4~5)。

        CAD文件在奧維地圖的導(dǎo)出過程與導(dǎo)入過程是互為可逆的,按照相同的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式和關(guān)聯(lián)點方案進行選擇,即可實現(xiàn)將奧維對象及圖片導(dǎo)出到CAD文件中。

        圖2 在奧維地圖中創(chuàng)建標(biāo)簽、建立關(guān)聯(lián)點

        圖3 建立關(guān)聯(lián)方案

        圖4 選擇關(guān)聯(lián)點轉(zhuǎn)換坐標(biāo)方式

        圖5 導(dǎo)入到奧維地圖中的CAD路線

        3 工程應(yīng)用

        3.1 外業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用

        快速定位。利用以上介紹的方法將CAD路線方案通過電腦導(dǎo)入到PC版奧維地圖中,然后將導(dǎo)入的路線方案導(dǎo)出成ovobj或kml格式文件,再將該文件導(dǎo)入到手機版的奧維地圖中。在現(xiàn)場踏勘時,通過手機版的奧維地圖定位和導(dǎo)航功能準(zhǔn)確定位所處的位置,清楚了解與路線方案的相對位置,能快速準(zhǔn)確地到達踏勘路線的范圍,對路線現(xiàn)場踏勘的效率有很大提高。

        現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄、分享。由于紙質(zhì)版地形圖時效性較差,外業(yè)踏勘現(xiàn)場與圖紙存在不匹配的情況(例如,在路線范圍新增一座房屋,在路線附近新埋天然氣管道等)。這些影響路線方案的遺漏控制信息可以通過奧維地圖的添加標(biāo)簽功能記錄下其所處的位置,然后踏勘結(jié)束后將其導(dǎo)出到CAD文件中,下一步的布設(shè)路線方案就可將其避開,同時在標(biāo)簽設(shè)置時對控制點進行備注描述及添加影像、音頻等附件資料,方便后期整理。

        奧維地圖具備軌跡記錄功能,可實時記錄下路線軌跡,在野外可直接減少走錯路、走回頭路等情況。另外,在外業(yè)考察時,為了加快工作進度,我們常常分成幾組作業(yè)隊伍按不同段落分別考察現(xiàn)場,奧維地圖還具備信息共享功能,各組作業(yè)隊伍考察的同時可以通過手機網(wǎng)絡(luò)將自己的位置及軌跡信息共享給其他隊伍的人員,實時掌握相互信息,以便遇到問題時做出正確的處理決定。

        內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理?,F(xiàn)場外業(yè)調(diào)查結(jié)束后,我們將考察時保存的標(biāo)簽、軌跡、現(xiàn)場標(biāo)識以標(biāo)簽的形式導(dǎo)出生成CAD(dxf)格式文件,方便開展下一步設(shè)計工作。由于考察工作粗中帶細(xì)、記錄多且復(fù)雜,可以通過在奧維互動地圖中選擇不同標(biāo)簽、線寬、顏色等屬性加以辨別,以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、清晰。

        3.2 應(yīng)用案例

        為了驗證奧維地圖在外業(yè)踏勘中的優(yōu)勢,以某路勘測設(shè)計工程為實例,分三個踏勘小組分別進行現(xiàn)場踏勘,內(nèi)容主要是對踏勘點位進行尋找,其中兩組采用傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖方法,另一組采用奧維地圖方法,以踏勘耗時和對點位的誤判次數(shù)為指標(biāo)來反映踏勘的效率。踏勘耗時主要體現(xiàn)在踏勘過程中的耗時,應(yīng)扣除休息以及路途耗時,僅為判斷和討論行程,以及確認(rèn)目的地耗時,同時還包括識別失誤而增加的額外時間。

        為了保證基礎(chǔ)條件的一致性,三個踏勘小組人員的踏勘經(jīng)驗和水平基本相當(dāng),三個踏勘區(qū)域點位的地形條件、路網(wǎng)分布及尋找難度也相當(dāng),各組踏勘點位分布如表1所示,區(qū)域、點位分布情況見圖6。各踏勘小組確定各踏勘點位過程用時及對誤判次數(shù)如表2所示。

        表1各組踏勘點位分布

        圖6 現(xiàn)場查勘區(qū)域、點位分布示意

        表2 踏勘現(xiàn)場記錄

        通過表2數(shù)據(jù)可以看出,應(yīng)用奧維地圖的踏勘小組確定踏勘點位所用的時間比使用傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖的踏勘小組明顯減少,且誤判次數(shù)也明顯降低,極大地提高了野外踏勘效率。

        4 結(jié) 語

        (1)將奧維地圖應(yīng)用于公路設(shè)計外業(yè)踏勘中,克服了傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖在野外踏勘時攜帶不便、對地形地物不易識別以及與現(xiàn)場實際出入較大等諸多缺點,能夠快速對地形地物進行識別,準(zhǔn)確到達路線踏勘位置,合理規(guī)劃踏勘路徑,提高踏勘效率。

        (2)應(yīng)用奧維地圖添加標(biāo)簽、軌跡記錄等功能,克服了采用傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖需用鉛筆在圖上標(biāo)注踏勘信息的繁瑣操作,能夠方便快捷地記錄現(xiàn)場踏勘信息并進行分類,且可導(dǎo)出到CAD文件中,方便開展下一步工作。

        (3)通過某路現(xiàn)場踏勘工程的實際應(yīng)用,對踏勘點位進行尋找,對采用傳統(tǒng)紙質(zhì)地形圖法和奧維地圖方法在耗時及對踏勘點位的誤判次數(shù)進行比較,驗證了應(yīng)用奧維地圖在外業(yè)踏勘中的優(yōu)越性。

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