浅析现代测量技术在道路工程测量中的应用

摘要:随着现代科学技术的不断革新，道路工程中的测量技术也得到了迅猛发展，逐步走向实时、数字、自动化，在道路工程中发挥的作用也日益增大。本文将围绕道路工程中，现代测量技术的应用展开讨论。

关键词:现代测量技术;作用;道路工程;应用

Abstract: With the development of modern science and technology innovation, road engineering measurement technology has got swift and violent development, gradually moving towards digital, real-time, automation, the role in road engineering has increasing. This article will focus on road engineering, modern measurement technology to discuss.

Key words: modern measurement technique; effect; road engineering; application

中图分类号；E992.1文献标识码：A 文章编号：

引言

众所周知，测量工作是“建设的尖兵”，建设领域离不开测量工作，每一项工程从勘测到设计、施工、竣工以及保养、维修等阶段都需要进行测量工作。随着计算机网络技术、卫星定位系统以及地理信息系统的运用，促进了现代测量技术的作用领域不断扩大，促进了现代测量技术的自动化与数字化发展，极大地满足了现代工程测量的需求，同时也提供了更广阔的发展空间。

一、测量技术的作用

测量工作是一项前期性的工作，它必须根据国家经济建设、国防建设和社会发展需要，提前提供有关地区的测量资料。因此，在各项建设项目勘察设计展开之前，测量人员必须先进入测区、克服各种困难，提前完成所担负的测量任务。

测量工作又是一项关键性的工作，关系着各项建设的效益，必须做到一丝不苟，从严要求。测量结果中一个数据的错误，图上一点微小的偏差，都可能给经济建设造成巨大损失，造成严重后果。

在道路工程建设中，测量是一项重要的基础性工作。其一，测量为工程的选址、选线，设计出经济合理的方案提供精确的测量成果和地形图。二，只有通过测量，才能将图纸上设计好的建筑物或构建物，按照设计与施工的具体要求在实地标定出来，作为施工的依据。三，在建筑物施工和设备的安装过程中，也要进行各种测量工作，以配合和指导施工，确保施工和安装的质量。四，为了检查工程施工、定位质量等，在各分项、分部工程完工或工程竣工后，必须对路基、路面、桥梁等各种构筑物和设施，特别是隐蔽工程的平面位置和高程位置进行竣工测量，绘制竣工总平面图，为建（构）筑物交付使用前的验收以及以后的改建、扩建和使用中的检修提供必要资料。五，在道路工程施工和使用过程中，为了检测其基础和结构的安全稳定状况，了解设计施工是否合理，必须定期对其位移、沉降、倾斜以及摆动进行观测，为工程质量的鉴定、工程结构和地基基础的研究以及建筑物的安全保护等提供资料。

二、现代测量技术中的“3S”技术

随着我国科学技术的不断发展，我国的测量技术也不断朝着数字化和高科技的方向快速发展着，现代测量技术中的“3S”技术就是测量技术的代表 。

1、GPS技术

随着GPS技术日趋成熟，在各个域都被广泛的应用，特别是针对工程测量，取得了非常显著的成果。它具有非常高效、精准度的特点，传统的工程测量需布置、检测控制网，进行桩位放样，经纬仪、全站仪和测距仪的使用频率较高。GPS技术则几乎不考虑气候、地形环境因素的影响，保证工程测量的高效率、高精确度。另外，GPS还能结合传统的测量仪器，实现定时、定点的测量。

2、地理信息系统(GIS)技术

这种技术是利用计算机技术，对相关地理信息储存和记录，建立系统化数据库，通过转化地理要素，计算出相关数据，然后进行数字分析和处理。地形测量人员根据需求，利用GIS快速获取数据，通过数字、图形的方式显示结果。该技术目前应用最为广泛的就是城市土地开发整理、规划工程，利用标准化矢量化扫描、数字摄影测量对地球表面物进行测量，提供准确、标准、及时的数字信息；工程测量中的GIS技术具有庞大数据库和显示、输出图形的能力，数据库中所存储的信息，根据测量的需求通过软件进行绘图。通过计算运算完成内业数据处理和成图的工作，降低了外业测量的难度和工作量。因此，GIS技术具有高精确度、小劳动强度、实时更新与管理的优点，从而在工程测量中被广泛应用。

3、遥感系统(RS)技术

遥感系统技术能进行同步观测，提供实时的数据信息，且综合性较高，因此很快在工程测量工作中普及。RS技术也是目前地形观测的有力技术手段。RS技术通过多光谱的分辨率，从遥感影像中获取比例尺较小和适中的图形数据，为城市规划工程测量提供了较为直观、准确、时效的地籍图、地形图数据信息。

三、3S技术在道路工程测量中的应用

1、 GPS在道路测量中的应用

1.1控制测量

利用GPS静态定位、快速静态定位和实时动态定位技术（简称RTK）可以实现高精度的、快速的控制网测量和部分碎部测量。其基本优点为点间不需通视且精度高，大量应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10～6ppm；在300～1500m工程精密定位中1h以上观测的解，其平面位置误差小于1mm。其次，观测时间短，20km以内相对静态定位仅需15～20min，应用RTK测量时，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间每站观测仅需几秒钟。三、操作简便，GPS测量的自动化程度很高。目前GPS接收机已趋小型化和操作傻瓜化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高，打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。四、提供三维坐标，在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。五、可全天候作业。GPS观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。因此，应用GPS技术无论是在作业精度，还是作业效率上都较常规测量具有明显的优势。

我公司承建的S302线北（川）茂（县）公路唐家山隧道工程，位于省道302线北川曲山镇至茂县界段灾后重建工程任家坪至禹里段，全长3510m。隧道洞身段为一背斜山脊，地形坡度大，植被茂盛；又因为5.12地震破坏，通往隧道进、出口的公路几乎毁损殆尽，交通条件非常差。复杂的地形、茂盛的植被、闭塞的交通条件，使得外业测量工作难度极大。若采用全站仪、水准仪，采取常规方法进行施工控制网外业测量工作，必然耗费大量的人力、物力和时间才能完成。经过综合对比、分析，我公司最终决定采用GPS测量技术进行该隧道的施工控制网测量。实践证明，GPS控制网定位精度完全满足特长隧道施工控制要求。经过两年的施工，唐家山隧道已于2011年11月顺利贯通，贯通误差均满足规范求。

1.2施工放样测量

道路工程施工放样测量在应用GPS技术时，主要采RTK测量技术。首先将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，然后即可根据桩号或坐标进行实地放样，放样精度可以控制在5cm以内。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。放样工作一人即可完成，放样速度快，大大提高了放样效率。

1.3道路横断面测量

近年来，道路工程施工标段划分得均较长，短则2~5km，长则数十公里，路基横断面测量工作量大，如道路处于山岭或丘陵等地形复杂地区，道路横断面测量无疑是一项艰巨的任务。传统的测量方法是使用全站仪，先借助于各级控制点进行中桩、边桩放样，再在已知中桩的垂直方向上依次测量该桩号横断面的地形变化点，并根据实际地形的变化走势，在地形复杂的沟、渠、坎、土堆、坑、塘等加密测量特征点。传统方法需要先测设各级控制点，因地形限制有时还需要测设临时控制点才能完成部分横断面的测量，野外施工周期较长，劳动强度较大，测量成本居高不下。与传统方法相比，GPS-RTK技术不需测设过多的控制点即可实现整个标段的横断面测量工作。在GPS测量控制点上安置基准站，各个测量小组即可在基准站的作用范围内不同路段同步进行独立的横断面测量工作，不但节省了控制点的测量投入，还大大提高了测量效率。大量实践证明，采用GPS-RTK技术进行道路横断面测量比传统方法投入的人员少1倍，而测量进度则是传统方法的2倍，测量工作效费比大副提高。

1.4航空摄影测量外业像控点测量

在道路工程中，一般的测区都是条带狭长型，线路一般较长，传统的方法要布设大量的导线及像控点，像控点布设一般较为分散、间距离较远，采用传统的控制测量模式不仅费时、费力，而且也很难保证测量成果的精度和工期。而采用RTK测量技术就很容易解决以上问题了，在较短的时间内就完成外业像控点的采集工作。与传统作业相比较，它不需要逐级布设控制点，缩短了作业时间，因而大大提高了作业效率，功效至少提高3～5倍。

2、RS和GPS相结合在道路测量中的应用

这项技术在道路工程设计前期数字化地形图测量中得到一定的应用。其原理是利用全数字化摄影测量系统对影像数据和GPS外业像控资料进行空中三角测量、估算空三加密精度、全野外碎部点采集、数字高程模型生成和编辑、数字正摄影像生成、正摄影像测图和数字线化图编辑并生成线划图，然后进行野外补调，最后编辑生成最终的线划图，并转换成GIS支持的图形文件。经实践证明，采用RS和GPS技术与传统的测图方式相比较，不仅大大提高了图形的精度和产品质量，也提高了工作效率，降低了劳动强度，收到了可观的经济效益。

3 、GIS技术在道路测量中的应用

由于技术和投资等方面的原因，GIS技术在道路工程中的应用还处于初步阶段，但前景非常广阔，现仅就初步尝试和部分构想作以下阐述。

3.1利用GIS技术实现部分道路工程测量成果的信息化管理

利用GIS强大的地理数据的集成、存储功能，对于GPS、RS获得道路工程数据和产品入库进行测量成果系统化管理。为进一步实现GIS的查询、分析等功能提供了良好的基础。

3.2建立测区的三维地面模型DTM

将地形原始数据（GPS、全站仪等采集数据）输入到系统，经过数据过滤后转化为三维矢量数据，进一步生成三维地面模型DTM。利用内插手段，可以生成更高精度的DTM。DTM再经纹理、光照等图形渲染操作，即可生成逼真的整个测区数字地形模型，为线路规划设计和调整提供了很重要的参考价值。

3.3实现整个工程布置的动态可视化

通过生成的数字地形模型，和全野外数字化测量的建筑物局部地形图的叠加套合和虚拟现实技术，可以能够实现整个工程布置的动态演示和景观模拟。

结束语

总之测量技术在工程建设领域有着非常重要的作用，其发展速度也是迅猛的，每个从事工程建设的科技人员都需要借助国内外先进经验，加强对新的测量技术的研究与应用，使我国的测量技术得到充分的发展，更好地为现代化建设服务。