浅谈公路工程测量的技术特点与应用

浅谈公路工程测量的技术特点与应用

摘要：本文针对公路测量的特点及过程，论述了公路测量采用的方法，并阐述

了公路测量技术的应用原理。

关键词：公路测量应用原理；技术特；应用

引言

所有工程建设项目都必须以社会与经济效益为依据，按照自然条件和预期目的，进行规划设计，测量工作是工程建设中的一项最基础的工作，在道路、桥梁、隧道工程建设中起着重要的作用，为选取一条最经济、最合理的路线，首先要进

行路线勘测，绘制带状地形图，进行纵、横断面测量，进行纸上定线和路线设计，并将设计好的路线平面位置、纵坡及路基边坡在地面上标定出来，以指导施工，

当路线跨越河流时，拟设置桥梁跨越之前，应测绘河流及两岸地形图，测定桥轴

线的长度及桥位处的河床断面，桥位处的河流比降，为桥梁方案选择及结构设计

提供必要的依据，当路线纵坡受地形限制，采用避让山岭绕线平面线形不能满足

规范要求，而选用隧道方案时，测定隧道进出口大比例尺地形图，为隧道洞口布

置选择提供必要的数据。

1公路工程测量不同阶段的工作

1.1初步设计阶段的测量工作初步设计根据批准的设计任务书和初测资料编制，主要拟定修建原则，选定设计方案计算主要工程数量，提出施工方案意见，编制

设计概算，提供方案说明及图表资料，初测阶段为初设提供平面、高程控制、地

形图、特殊地段的控制桩及纵、横断面资料。初步设计比选方案一般在1：10000

地形图上做多个比选方案，纸上布线后，对各方案进行1：2000地形图测量，在1：2000地形图上进行纸上定线，布置桥涵、通道、隧道等，实地调查计算工程

数量，编制概算文件，特殊复杂困难地段，为加深勘探调查及分析比例，实地放桩，进行平、纵、横测量。①平面高程控制测量②地形图测量③必要的平纵横

测量。1.2施工图设计阶段的测量工作施工图设计根据批准的初步设计文件，在1：2000图上进行方案比选，确定路线方案，进行施工图详测。①中线放样②纵断

面测量③横断面测量④主要工点地形图测量⑤主要控制地物高等控制测量。

2控制测量的目的、坐标系统的选择、建立方法、独立高等控制网的建设方

法

2.1控制测量的目的控制测量一般是指在工程建设地区的地面布设一系列的控制网点。并精确地确定这些点的位置，以便为后期地形测图和各种工程建设测量

放样打好基础。控制测量是一切后续测量工作的基础，没有控制测量，往后的测

图和放样等工作是不可想象的。控制网把测区各部分的测量工件联系起来，即起

骨架作用，又起限制误差传递和累积作用，控制网在勘测设计阶段的作用是：①各设计阶段需要适当比例尺地形图作依据，而地形图测绘又必须依靠控制网点来

确定地形图中各部分地貌地物之间的相对位置和保证地形图的精度。②各设计阶段必须以控制网为基础将路线、桥梁、隧道等设计的位置精确地放样在地面上，

搜集相应的路基、构造物用于设计阶段的各种资料。

2.2坐标系统的选择坐标系统的选择是我们经常碰到，也是一些作业人员难以理解的问题。

2.2.1大地水准面、参考椭球、坐标系国家大地测量和工程控制测量工作都是

在地面上进行的，而地球的自然表面又是一个有山、谷、江、湖、海洋等起伏的

复杂曲面。它是一个不规则的、不能用简单的数学公式来表达的曲面，因此，不

能在这个曲面上来解算测量学中所产生的几何问题，为便于计算控制网点的位置

和测绘地形，应选择一个形状和大小都很接近于地球而其数学运算又很方便的体形，来代替地球的形体，以便把观测结果归化到此体形的表面上进行计算。

2.2.2高斯平面直角坐标系公路线路尤其是高速公路一般跨越多个地区，绵延

数百里，为了坐标系统的统计以及与国家其它工程衔接，目前普遍采用国家坐标

系换带计算方法。

2.3控制网建立方法平面：采用先四等控制，后一级导线公路为线状物，四等控制普遍采用GPS测量，它的特点是：①定位精度高②观测时间短③测站间无

需通视④可提供三维坐标⑤操作简便⑥全天候作业。GPS采用测距后方交会的

原理，接收机接收卫星测距信号，只需同时获得3颗以上GPS卫星信号，就可利

用后方交会的原理解算的绝对坐标，当有两台接收机同时观测相同3颗以上卫星

信号时，其基线解算可达10-6精度，然后通过点或边连接，联测到已知高等控点上，经平差计算得到各未知点的坐标。

2.4独立高等控制公路工程中首级控制网常采用GPS进行四等控制，为方便

施工再利用常规方法进行一级导线的加密，首级控制网往往采用与国家点联测分

带换算得到实地任意坐标系统，以控制整体系统的连接及与已有线路进行衔接继

而在线路主要控制物如特大桥、长隧道等。

3地形图的航空摄影测量方法

根据公路工程的特点，长线路普遍采用航空摄影的方法，用安装在飞机或其

它飞行工具上的摄影机，对观测地区按一定要求进行摄影，根据摄影瞬间得到的

航空像片，读取各种信息资料和编制地形图的技术，叫做航空摄影测量。尽管航

空像片上详尽而准确地摄录了地面上的实际情况，它却不能直接作为地形图使用

其主要原因就是航空像片是中心投影，而地形图是垂直投影（或称正射投影）。

航摄比例尺：航摄比例尺分母不能大于成图比例尺的4倍。航摄外业：①像控点的布设像控点是在实地选定合符成？要求的明显地物棱角（在航片上清晰可变）

的点测定其平面、高程三维坐标，以便在内业成图时确定相对位置，对航片进行

纠正。②像片调绘，航片上不明确或遗漏的如地面、地下及架空管线、路堤、陡坎、农田、植被等均应调绘。

4数字地面模型

数字地面模型是利用由不同的地形数据采集设备采集的大量地形点的三维坐

标按照一定的数学模型分析和联网，使这些空间点按照此数字模型采用规律来描

述地形起伏的数字模型。DTM是描述地面诸特性空间分布的有序数值阵列，若仅

是将高程或海拔分布作为地面特性的描述称为数字高程模型，数字地面模型可以

是每三个三维坐标值为一组元的散点结构，也可以是多项式或傅立叶级数确定的

曲面方程。

4.1数字地面模型在公路勘察设计中的应用数字地形模型是一个数字模拟的过程，用于模拟地形的大量的采样点的三维坐标是按照一定的精度要求进行采集的，这时，地形表面被一组数字数据来进行表达。根据目前数字地面模型的精度，可

用于公路初步设计。

4.2数字地面模型的原理DEM是地形表面的一个数学或数字模型，根据不同

数据采集的不同方式，DEM可能使用一个或多个数学函数来对地表进行表示。这

样的数学函数通常被认为是内插函数，对地形表面进行表达的各种处理可称为表

面重建或表面建模。地形表面重建实际上就是DEM表面重建或DEM表面生成。

当DEM表面建模后，模型上任一点的高程信息就可以从DEM表面上获得。