浅谈工程测量在公路工程设计中的作用
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摘要：本文从工程测量在公路工程设计中的应用的角度出发，研究探讨了当前工程测量中的一系列新技术和新方法对公路工程设计的作用。
关键词：工程测量；公路工程；GPS
1.引言
公路工程建设是一项巨大的系统工程，它涉及到工程规划、勘察设计、施工控制、环境保护和运营管理等诸多方面，而工程设计无疑是这项系统工程的灵魂。而传统的勘察设计模式和方法依然是影响我国公路测设水平和效率的重要因素，随着以计算机技术、微电子技术、卫星定位技术等为代表的高新技术的发展，对公路勘察和设计产生了根本性的变革。各种高新技术的出现和多学科间的相互作用，促使公路工程设计手段得到迅速地发展。
2工程测量概述
随着科学技术的进步，特别是电子计算机技术、微电子技术、激光技术、空间技术等新技术的发展与应用，工程测量已不再是仅仅指测量、放样，而是研究获取、解释、管理，使用它所获取物体形状、大小及其在时间与空间上变化等信息的理论和方法的科学。工程测量的内容包括地形测量、施工测量、变形测量、竣工测量、地下管线探测等。其中，施工测量又包括施工控制测量、施工放样、变形监测、水准测量、平面位置测量、土方测量、面积测量等。本文从工程测量在公路工程设计中的应用的角度出发，探讨了当前工程测量中的一系列新技术和新方法。
3工程测量在公路工程设计中的作用
目前，最能为公路工程设计提供技术支撑的新技术和新方法有：全球定位技术(GPS)、数字摄影测量系统(DPS)、遥感地质技术(RS)以及这些新技术的有效集成管理。国外一些著名的技术研发机构，正利用这些新技术及其相互间的交叉、渗透和影响，不断推出公路测设新技术，努力实现勘测数据采集的规模化和自动化，工程设计与分析的三维化和可视化，并通过这些新技术的集成，形成从公路规划、勘察、设计、成果输出到现场施工放样的一体化技术。
3.1GPS技术在公路工程设计中的作用
全球定位系统(GlobalPositioningsystem，简称GPS)是目前世界上应用最广泛的卫星导航系统，具有定位速度快、精度高、观测不受气象条件影响、控制点间无需相互通视、对控制网的边长没有限制、待定点的定位精度相互独立等特点。利用GPS导航定位信号，能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态定位、米级甚至亚米级精度的动态定位、亚米级甚至厘米级精度的速度测量和毫微秒级的时间测量。因此，GPS在公路工程中的应用主要包括以下几个方向：公路控制测量、桥隧形变监测[2]、公路测设和RTK-GPS三维放样测量、机载GPS辅助空中三角测量等方面。
上个世纪90年代中期，许多公路工程部门开始了GPS定位技术在公路控制测量中的应用和研究。如长安大学研究了应用GPS进行了控制测量的技术并在新疆乌奎高等级公路、江苏徐连高速公路、江苏宁通公路、云南元磨公路进行了有益的实践[3,4]。目前国内己逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，如在沪宁高速公路[5]，青银高速公路[6]等公路控制测量中得到广泛应用。
GPS辅助空中三角测量是利用设在地面固定点上和在飞机上的GPS接受机来测定航摄飞行中摄站相对于该地面已知点的三维坐标，作为区域网平差中的附加非摄影测量观测值用于区域网联合平差，从而可大量节省地面的航测外业控制点的测量工作。
3.2数字摄影测量系统在公路工程设计中的作用
摄影测量学诞生于十九世纪中叶，历经模拟摄影测量和解析摄影测量两个阶段，现正在向数字摄影测量阶段发展。随着计算机技术的广泛应用，以及数字图像处理、模式识别、人工智能、专家系统和计算机视觉等学科的不断发展，世界上第一台可操作的数字摄影测量系统（DPS）应运而生。现代工程建设要求对工程的自动化流程、设计过程控制、施工质量检验与监控等进行快速、高精度的测量、定位，并给出运行轨迹或复杂形体的数字模型等。
DPS具有快速、高效和大规模地获取设计走廊带数字化地面信息，并对这种数字化信息在计算机中进行合理描述，使之能被计算机系统和设计人员接受和应用；通过数字元影像与数字元地面模型合成建立设计成果景观模型，产生设计结果的计算机视觉效果；通过自动化、数字化和摄影测量技术使公路勘察与设计作业协同化等作用。在公路规划阶段，DPS提供的是三维地面模型电子沙盘，可以方便地进行路线方案的设定。
3.3遥感技术在公路工程设计中的作用
遥感技术(RS)通常是指从卫星或飞机上记录地面可见光、红外光或微波等地物电磁辐射信息而成像，并对影像进行各种初步处理等。通过对遥感影像进行各种分析获得地质信息称为遥感地质技术。遥感技术及其所提供的遥感资料，由于具有影像逼真，遥感信息量丰富和数据采集迅速等特点。它不受地形、交通等自然条件的种种限制，对地质构造研究、区域地质调查、水文地质研究、环境动态监测、地震调查及地貌第四纪地质的研究等开辟了新的研究途径。由于航天遥感覆盖面极大、信息丰富，应用遥感技术进行公路路线选线、勘察、不良地质现象调查，更能突出这项技术的独特优势。因此国外目前广泛地采用航天遥感资料进行计算机图像处理和信息提取，大量的遥感信息已进入自动识别和自动处理成图阶段，为公路的规划和设计从宏观上提供了准确可靠的工程地质资料。
3.4工程测量集成系统在公路工程设计中的作用
结合以上公路工程设计新技术，以工程数据库技术和网络技术构建通用的数据接口，将各单项技术所采集到的信息以及这些单项技术所产生的中间结果、最终成果提供给其它技术所共享和引用，快速提供各单项技术应用过程中所需要的数据和各类模型，从二维设计提升为三维设计，由静态经验设计提升为动态优化设计，形成从公路规划、勘察、设计的一体化技术，最终实现公路虚拟景观实时漫游，达到设计快速方便、方案比选有效可靠、设计效果审查直观的目的。例如，广州市早在1998年就建成了“广州市勘测信息系统”[7]，并研究建立建设工程测量信息管理系统，作为勘测信息系统的补充。
4结语
总之，随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，工程测量内外业一体化、网络化管理必将为公路工程建设带来更多的便捷。既能提高工程设计总体水平，保障工程施工的质量和进度，又能大大提高施工测量管理的质量和效率，减少管理费用，具有实际的应用价值和推广意义。
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