数字化地形图在公路勘察设计中的应用

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　　 摘要：本文首先论述了数字化测图的概念及方法，进而论述了数字化地形图的特点，然后阐述了数字化地形图的作业流程，最后分析了野外数字化测图应注意的事项，以供参考。
　　 关键词：数字化地形图；公路勘察设计；应用
　　
　　 近年来，随着我国经济的发展和数字时代的来临，在公路、电力、石油管线等诸多勘测设计领域出现了一种新的设计理念，即利用数字地形图进行勘测成为了一个新的研究课题。将数字地形图应用于公路勘察设计，可使公路测设过程发生质的变化，可减少野外工作量、降低劳动强度、缩短设计周期、提高设计质量和设计水平等，使公路设计从采集、数据的处理到设计的优化实现自动化，从而推进公路测量设计科技化进程。
　　 1 数字化测图的概述
　　 1.1 数字化测图的概念
　　 数字测图是利用测绘先进仪器如全站仪、GPS等工具，野外进行地形信息数据采集，室内借助计算机与地形图成图软件进行编辑处理得到数字地图，是一种全解析、机助测图的方法。
　　 1.2 数字化测图的方法
　　 由于空间数据的来源不同，采集的仪器和方法不同，目前，数字化测图的方法有：
　　 1.2.1底图数据采集：以旧的地形图为底图，再利用计算机、数字化仪、绘图仪和数字化软件即可进行数字化。
　　 1.2.2航片数据采集：以航空相片作数据源，在解析测图仪或立体量测仪采集地形特征点，直接获得数字地形图。
　　 1.2.3野外数据采集：用于没有底图的地区，用全站仪实地测量，精度最高，是目前各测绘单位用得最多的数字测图方法。
　　 2数字化地形图的特点
　　 2.1 数字化测图的外业数据采集较方便，在高山地区、建筑物较密集的地区，采集人员较难到达时，可采用无棱镜测距法，既可保证采集数据的准确性，又能减轻劳动强度。
　　 2.2 数字化测图的内业数据处理时，可几幅图一起生成等高线，省去了许多图幅接边的工作，大大提高了成图的速度。
　　 2.3 数字化测图一般采用全站仪，其具有很高的测距精度，在通视良好、定向边较长的情况下，可放宽测站点到碎步点间的距离，扩大测站点的覆盖范围。
　　 2.4 由于数字化测图是全自动的，受人为因素的影响较少，其测设精度高，其能达到《水利水电工程测量规范》规定的点位误差小于图上0.2mm的精度指标，出错（读错、记错、展错）的概率小，能自动提取坐标、距离、方位和面积等，绘图的地形图精确，具有可观性，符号统一，线划均匀。
　　 2.5采用专业数字化地形图测绘，经过处理后，可以满足公路规范的需求，每条公路的地形图可以形成永久保存的电子档案，便于今后的查阅和更新；勘测成果在图上一目了然，数据直接导入利用，免去人工录入的繁琐和失误，可重复利用，并可不断补充调整。
　　 2.6测量成果可以直接与国家控制网转化，以便与其他测量行业的数据共享。
　　 3数字化地形图的作业流程
　　 3.1调查和分析
　　 我们从GPS、全站仪等先进测量理论和公路设计两方面入手，进行了调查和分析研究，结合公路路线设计和桥梁设计中的专业知识，与专业公路路线处理软件、桥涵设计软件等结合，实现专业数字地形图与现有公路设计软件有机的对接。
　　 3.2 公路测设走廊带的设定
　　 首先，应根据踏勘所取的资料、当地政府的长期规划、沿线的地质和水系情况，初步拟定出路线的走向，进行工可的调查和测量，再根据工可的资料进行路线的布设，最后确定需要测设的公路走廊带的位置。
　　 3.3 D级GPS点的布置原则
　　 3.3.1 在布设GPS点附近，应没有大面积水域。
　　 3.3.2 GPS点的布设最好5公里左右布设一对，以提高测设网的精度。
　　 3.3.3 GPS选点时，应保证两点间相互通视，或与已知点的高等级三角网点间相互通视，且利于保存。
　　 3.3.4 GPS点应尽量避开居民地，点位附近不应有强烈的干扰卫星接收物体，点位距大功率无线电发射源的距离应大于50m。
　　 3.4 5秒级高控点的布设及测量
　　 5秒级高控点的布设，应根据公路测设走廊带的范围进行布设，一般情况下，应在距公路设计中心线两边50-300m范围内布点，埋设两排5s级标石，两排相间进行，平均间距为500-550m，特殊情况下，如遇到居民地密集区、常年生高杆植物的地段，通视情况差，则据公路设计中心线的距离可适当调整，点位应适当加密，导线应尽量布设成直伸等边形状的附和导线，相邻边长之比不宜超过1/3，导线边数不得超过12条，导线转折角一般不得小于120°。
　　 3.5 碎部点数据的采集
　　 碎部点数据的采集，采用全站仪在野外进行数据采集，跑镜员一边跑镜，一边绘制草图，绘制草图所用符号原则上用图式所跪地个的地物符号，所采集的点的数据必须标注所测点的点号，各种现状地物，如管线、电力线、通讯线应准确测定其位置，地下管线及地下光缆应详细测定其位置，道路的路面、路基边线、路基边坡及坡角一定要详细测量，道路的复述设施按实际测量绘位置，并注明其公里数。公路交岔路口应标明其每条路的去向，水渠测量碎部点时要测出水渠的流向，而且水渠中也要测碎部点。
　　 3.6建立数字地面模型
　　 数字地面模型是道路辅助勘测设计的基础。数字地面模型（Digjtal Tertian Mode1，简称DTM），是按一定结构组织在一起的数据组，是对带有空间位分布的地形属性特征的数字的描述，通常空间分布是用一个平面坐标系统表示，而地形属性特征是各个平面位置（X，Y）上地面点的高程，它是地形起伏的数字表达，是建立不同层次的地理信息系统不可缺少的组成部分。
　　 目前，在公路勘察设计软件行业中，均把数字地面模型为自身的亮点和特点来抢占市场份额，其可用来进行公路平面、纵面、横断面进行设计，计算其相应工程数量，从而进行路线方案的取舍。一般，在公路勘查设计软件中，主要有纬地道路设计软件、海地道路设计软件、Bid-Land道路设计软件以及AutoCAD2008以上版本中镶嵌的Civil3D等均可建立三维数字地面模型。
　　 4 野外数字化测图应注意的事项
　　 4.1要使用的所有仪器设备一定要经过具有资格鉴定部门的鉴定。在测设时，应认真检查仪器对中和始终注意定向方向；应采用小棱镜，镜高不能频繁变换，并注意跟踪杆的垂直性，以减少系统误差。
　　 4.2测等高线时，除了测量特性线点外，还应尽量多测一些加密的点或是微型地貌，满足计算机建模，才能更加详尽地反映出实地地形地貌。
　　 4.3测图单元尽量以自然分界来划分，如以河流、道路等划分，以便于地形图的施测，利于图幅的接边。
　　 4.4能够测量到的点尽量使用测量仪器来实测，实在无法测到的点位尽量通过实地用皮尺（钢尺）量取。
　　 4. 5当不在测站可视范围内进行数据采集时，跑镜员可通过对讲机及时向测站人员传递自己所采集的地形地物数据点信息，以确保数据记录的真实性。
　　 4.6尽量在测站的可视范围进行数据采集，在通视不良的地方或者需要通过举高支杆来观测的时候，则引点到附近设站进行采集数据，避免由于支杆偏离地形地物点位而带来的人为误差。
　　 4.7外业进行数据采集时，一定要注意实地的地物地貌的变化，尽可能地详细记录，以期不留任何疑问点。
　　 5 结束语
　　 综上所述，利用数字化测图技术不仅使测绘工作内外业一体化，而且使地形图的用户通过计算机能快速、准确得到所需要的信息，因而将它应用于公路勘查设计中，可使公路路线勘测设计实现了由传统测量到现代化测量的变革，使得每条公路的纵断、横断、桥涵在图上一目了然，必将推动公路测量设计的进一步发展。

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