淺析數(shù)字化測繪技術(shù)在公路測量施工中的運用

劉輝

【摘要】隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，公路交通量增長速度不斷提升，局部路段已呈現(xiàn)超飽和狀態(tài)，同時由于重載、超載情況嚴重，加劇了公路病害問題，并影響了公路通行能力與沿線經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，為此，要求通過創(chuàng)新體制、完善政策，進一步提升工程建設(shè)力度。數(shù)字測繪技術(shù)作為工程測量的重要組成部分，其測量效果是否良好將直接影響到工程的整體質(zhì)量，為此，本文主要對數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)點、技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢進行了分析與探究。

【關(guān)鍵詞】工程測量；數(shù)字測繪技術(shù)；特點；應(yīng)用；圖形編輯

80年代以來，隨著測量技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，使測繪定位技術(shù)發(fā)生了革命性的變革，為工程測量提供了嶄新的技術(shù)手段和方法。長期以來用測角、測距、測水準為主體的常規(guī)地面定位技術(shù)，正在逐步被以一次性確定3維坐標的、高速度、高效率、高精度的GPS技術(shù)所代替，同時定位范圍也逐漸擴大。隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字化測繪技術(shù)已經(jīng)成為一項新型測繪技術(shù)。為推動公路工程測量行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須重視測繪技術(shù)的應(yīng)用，如數(shù)字技術(shù)。該技術(shù)在相應(yīng)設(shè)備的輔助下，可將圖、文、聲、像等多種信息進行電子計算機能夠識別的二進制數(shù)字進行轉(zhuǎn)換，并在此基礎(chǔ)上進行運算、加工、儲存、傳送等。數(shù)字測繪內(nèi)包括采集內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)的設(shè)備和方式，是數(shù)字化成圖的主要內(nèi)容。

一、數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)點

數(shù)字化測繪技術(shù)是以計算機為核心，以全站儀、GPS、數(shù)字測量攝影儀、數(shù)字化儀等為數(shù)據(jù)采集工具，在外接輸入、輸出設(shè)備和軟、硬件的支持下，對地形的數(shù)字空間數(shù)據(jù)進行采集、輸入、成圖、繪圖、輸出、管理的測繪技術(shù)。與傳統(tǒng)的地籍測量方法相比，數(shù)字化測繪技術(shù)具有具有明顯的優(yōu)越性：

1、自動化程度高

傳統(tǒng)的方式主要是通過手工操作，外業(yè)工作時間長，內(nèi)業(yè)編輯工作量大，而且在操作工程中出錯的幾率大。數(shù)字化測繪將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)自動記錄在電子手簿中，自動計算處理、自動成圖，節(jié)約了人力、物力、財力，大大提高了工作效率。

2、精度高

傳統(tǒng)的測繪方法，地物點的測定視距誤差、方向誤差、展繪誤差、測定誤差等會導(dǎo)致實際的圖上誤差較大。數(shù)字化測繪技術(shù)中，測量數(shù)據(jù)作為電子數(shù)據(jù)格式進行傳輸、記錄、存儲、處理和成圖，在全過程中原始數(shù)據(jù)無精度損失，避免了人工觀測、記錄、繪圖的誤差，可以大大提高測繪的精度。

3、圖形信息量大

數(shù)字地圖包含的信息量幾乎不受測圖比例尺的限制，數(shù)據(jù)可分層存放，使地面信息的存放幾乎不受限制。比如將地貌、道路、水系、房屋、植被等存于不同的層中，通過關(guān)閉層、打開層等操作來提取相關(guān)信息，便可方便地得到所需測區(qū)內(nèi)的地籍圖。數(shù)字測圖時所采集的圖形信息，它包括點的定位信息、連接信息和屬性信息，易于檢索。

4、信息編輯方便

數(shù)字化測繪得到的信息是分層存放在計算機中的，便于成果的使用、維護和更新。當(dāng)實地有變化時，只需輸入有關(guān)的變化信息，經(jīng)過編輯處理，很快便可以得到更新修改后的圖，能夠隨時保持產(chǎn)品信息的現(xiàn)勢性。同時，還可以根據(jù)不同用戶的需要，對地籍測繪產(chǎn)品的各種要素及數(shù)據(jù)進行再加工，得到不同用途的圖件。

二、數(shù)字測繪技術(shù)在公路工程測量中的應(yīng)用

1、原圖數(shù)字化

數(shù)字化輸入為原始圖件數(shù)字化工作的基礎(chǔ)，其最常見的方式為三種：手扶跟蹤數(shù)字化、掃描矢量化及GPS輸入。計算機、數(shù)字化儀和有關(guān)軟件為手扶跟蹤數(shù)字化選取的儀器，作為早期數(shù)字化輸入方式，該方式的缺點為輸入速度慢、勞動強度大。

掃描矢量化內(nèi)圖象掃描可利用掃描儀輸入，隨后進行矢量跟蹤，以此對實體空間位置進行確定。伴隨掃描儀與矢量化軟件的發(fā)展，該方式操作也越來越簡化，其優(yōu)點為節(jié)省時間，數(shù)據(jù)輸入效率高等。

GPS輸入，作為地球表面精確位置確定的重要方式，GPS可對三維空間位置數(shù)字進行準確測定，并在不進行轉(zhuǎn)換的前提下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的直接輸入。并按照數(shù)字化圖件的可用性、易用性等特點，進行矢量化方案的制定。在分析比較多種軟件矢量化的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)原圖數(shù)字化。

在數(shù)字化應(yīng)用中，根據(jù)國家現(xiàn)行數(shù)字化測圖規(guī)范進行各種比例尺地形圖、地籍圖數(shù)字化精度的確定。精度主要由人工跟蹤精度、輸出設(shè)備精度等進行確定。其中，外設(shè)精度易于滿足，人工跟蹤精度則由工作人員的專業(yè)素質(zhì)所決定，為此，必須重視工作人員專業(yè)技能培訓(xùn)，確保工程測量的精度。

根據(jù)國家標準及工程測量原定方案進行數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)分層，也可遵循GIS規(guī)定進行數(shù)據(jù)組織。在準確分析其拓撲關(guān)系的同時，應(yīng)確保線狀地物的長度統(tǒng)計符合工程測量確定。并根據(jù)GIS規(guī)定對總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃等進行整理、錄入與建庫。

2、數(shù)字測圖

地面數(shù)字測圖法也被叫做內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖，其核心為計算機，在輸入、輸出設(shè)備硬軟件輔助下，可采集、輸入、成圖、繪圖、輸出與管理地形空間數(shù)據(jù)。如圖一所示。

（1）數(shù)字測圖的特點

作為現(xiàn)階段我國各測繪單位最常用的一種數(shù)字測繪方式，數(shù)字測圖的特點包括以下幾點：

一測多用。工程測量中，其布設(shè)范圍如需大比例尺地形圖施測，應(yīng)考慮專業(yè)不同人員對用圖范圍、比例尺大小需求不同，為降低工作量，可選用數(shù)字化測圖方式，以此進行不同比例尺地形圖的編制。

成圖精確度高。在外業(yè)數(shù)據(jù)采集中，數(shù)字化成圖系統(tǒng)可選取全站儀對現(xiàn)場地形地物點三維坐標進行自動采集與存儲。在處理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)時，可對外業(yè)測量精度進行完全保持，避免人為誤差的產(chǎn)生，同時外業(yè)工作還可對讀數(shù)、計算、展點繪圖等流程取消，在降低工作強度的同時，還可提升外業(yè)工作效率。

（2）建立與管理地形圖數(shù)據(jù)庫

作為地理信息系統(tǒng)的重要構(gòu)成成分，圖形數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)在獲取數(shù)據(jù)中，可對地理信息進行存儲與管理。在處理數(shù)據(jù)中，其不僅提供資料的主體，還是處理結(jié)果的歸屬點。同時，其還是繪圖文件與多種地理數(shù)據(jù)形成的依據(jù)。拓撲數(shù)據(jù)庫由圖形數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)通過拓撲處理形成，并在多種空間分析中得到了廣泛地應(yīng)用。

3、實踐應(yīng)用

在公路工程改擴建測量施工中，測繪工作是工程建設(shè)最基礎(chǔ)的工作。測繪技術(shù)人員在原公路勘測和測繪工作的基礎(chǔ)上，通過對改擴建公路沿線的工程地質(zhì)條件的進行勘測，開展測繪工作。

在公路改擴建測繪攝影時，首先由專業(yè)測繪技術(shù)員沿著 需要擴建的公路線攝制大比例尺航片。 運用 GPS 進行航測，得到的地面數(shù)據(jù)高程中誤差非常小，僅為 0.15 米。以 500 米試驗段航測數(shù)模和人工實測的比較來看，其互差范圍非常 小，完全符合公路改擴建設(shè)計的精度要求。然后，生成全線 一定比例的正射影像地形圖、三維數(shù)字地形圖，進行紙上定 線和數(shù)字地面模型的建立。

數(shù)字化測繪技術(shù)中高精度三維路基結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可以一次性獲取。高程數(shù)據(jù)可以利用電子水準儀按照四等作業(yè)規(guī)定獲得。數(shù)字化測繪技術(shù)對 GPS 高程的設(shè)計和優(yōu)化非常嚴格， 利用精化工程大地水準面模型，非常適應(yīng)公路改擴建的精度要求。在公路改擴建工程測繪中，數(shù)字化測繪對老路路基、路 面的地面測量和調(diào)查都具有非常高的精度，誤差非常小，可以糾正和規(guī)算邊溝、擋墻和橋梁等規(guī)則結(jié)構(gòu)物的編制程序。數(shù)字化測繪技術(shù)使公路擴建測繪工作的質(zhì)量得到大幅度的 提高。

三、數(shù)字化測繪技術(shù)在公路測量施工中的發(fā)展趨勢

公路測量工作是公路工程設(shè)計的基礎(chǔ)，而公路工程設(shè)計又是施工的依據(jù)和基礎(chǔ)，公路測量工作的好壞對整個公路建設(shè)質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。因此在公路測量中，必須深入全面地進行調(diào)查研究，精心測量，注重技術(shù)經(jīng)濟效益，同時考慮環(huán)境和社會的影響，為設(shè)計提供準確、完整的數(shù)據(jù)和資料，以保證設(shè)計工作的高質(zhì)量，為施工打下堅實的基礎(chǔ)。

測量學(xué)是從人類經(jīng)驗中發(fā)展而來兼有時代性的一門學(xué)科，是人類在復(fù)雜的自然界中生存的一個重要手段。工程測量中，無論工程項目的大小，系統(tǒng)的工程測量、公路測量和大面積測繪等，都少不了測量技術(shù)，工程測量在工程項目中起著重要的作用。目前，數(shù)字化測繪技術(shù)在公路工程測量中的廣泛應(yīng)用，標志著工程測量技術(shù)的發(fā)展方向。它具有精度高、效率高、測試簡便等優(yōu)點，能精確的測量工程數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)是地理信息系統(tǒng)的一種技術(shù)，它是通過航空或衛(wèi)星利用可見光、紅外、微波等對地形地貌進行攝影成圖的技術(shù)。數(shù)字化測繪技術(shù)為國土資源的開發(fā)利用和道路規(guī)劃建設(shè)提供了寶貴的信息資料，廣泛應(yīng)用在繪制大比例尺地形圖和工程圖。數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用可以有效地避免環(huán)境的艱苦惡劣，而且工作效率高，精度高、準確性有保障。 數(shù)字化測繪技術(shù)在公路工程測量上的應(yīng)用，對工程測量是一次革命性的轉(zhuǎn)變，也是工程測量必然的發(fā)展趨勢。通過對數(shù)據(jù)庫處理分析可實現(xiàn)公路工程成本降低，提升施工效率的目的。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著社會的不斷進步，數(shù)字測繪技術(shù)也在日新月異地發(fā)展，廣大測繪工作者要更新思維、堅持學(xué)習(xí)，做數(shù)字化的測繪工作者。隨著數(shù)字化測繪技術(shù)的提高，GIS技術(shù)的不斷成熟、GPS技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代工程測量必將朝著測量數(shù)字工程化的方向發(fā)展。大力開展數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用與研究將是測繪單位提升自身競爭實力和創(chuàng)造經(jīng)濟效益的首要任務(wù)。

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