所有工程建設(shè)項(xiàng)目都要以社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益為依據(jù)，根據(jù)自然條件和預(yù)期目的，進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，測(cè)量工作是工程建設(shè)中最基礎(chǔ)的工作，在道路、橋梁、隧道工程建設(shè)中起著重要作用，為了選擇最經(jīng)濟(jì)、最合理的路線(xiàn)，首先進(jìn)行路線(xiàn)測(cè)量，繪制帶狀地形圖，進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量，進(jìn)行紙上定線(xiàn)和路線(xiàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的路線(xiàn)平面位置、縱坡和路線(xiàn)

1道路工程測(cè)量不同階段的工作

1.1初步設(shè)計(jì)階段的測(cè)量工作初步設(shè)計(jì)根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和初步測(cè)量資料制作，主要制定建設(shè)原則，選定設(shè)計(jì)方案計(jì)算主要工程數(shù)量，提出施工方案意見(jiàn)，制定設(shè)計(jì)概算，提供方案說(shuō)明和圖表資料，初步測(cè)量階段提供平面、高程控制、地形圖、特殊地區(qū)的控制樁和縱橫截面資料。初步設(shè)計(jì)比選方案一般在1:10000地形圖上制定多個(gè)比選方案，在紙上布線(xiàn)后，對(duì)各方案進(jìn)行1:2000地形圖的測(cè)定，在1:2000地形圖上進(jìn)行紙上的定線(xiàn)，配置橋梁、通道、隧道等，實(shí)地調(diào)查計(jì)算工程數(shù)量，制作概算文件，特別復(fù)雜的困難地區(qū)，為了加深調(diào)查和分析比例，實(shí)地放置樁，進(jìn)行平、縱、橫的測(cè)定。①平面高程控制測(cè)量②地形圖測(cè)量③所需的平縱橫測(cè)量。

1.2施工圖設(shè)計(jì)階段的測(cè)量工作圖設(shè)計(jì)根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)文件，在1:2000圖中進(jìn)行方案比較，確定路線(xiàn)方案，詳細(xì)測(cè)量施工圖。①中線(xiàn)放樣②縱斷面測(cè)量③橫斷面測(cè)量④主要工點(diǎn)地形圖測(cè)量⑤主要控制地物高等控制測(cè)量。

2控制測(cè)量的目的、坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇、建立方法、獨(dú)立高等控制網(wǎng)的建設(shè)方法

2.1控制測(cè)量的目的控制測(cè)量一般是指在工程建設(shè)地區(qū)的地面上布置一系列的控制網(wǎng)站。準(zhǔn)確確定這些點(diǎn)的位置，為后期地形測(cè)量圖和各種工程建設(shè)測(cè)量放樣打下基礎(chǔ)�？刂茰y(cè)量是所有后續(xù)測(cè)量工作的基礎(chǔ)，沒(méi)有控制測(cè)量，今后的測(cè)量圖和放樣等工作是無(wú)法想象的�？刂凭W(wǎng)連接測(cè)量區(qū)各部分的測(cè)量工件，發(fā)揮骨架作用，發(fā)揮限制誤差傳遞和累積作用，控制網(wǎng)在測(cè)量設(shè)計(jì)階段的作用是①各設(shè)計(jì)階段需要適當(dāng)?shù)谋壤�尺地形圖作為依據(jù)，地形圖的測(cè)量必須通過(guò)控制網(wǎng)站來(lái)確定地形圖各部分地形地形之間的相對(duì)位置和地形圖的精度。②各設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)控制網(wǎng)將路線(xiàn)、橋梁、隧道等設(shè)計(jì)位置精確放置在地面上，收集相應(yīng)路基、結(jié)構(gòu)物用于設(shè)計(jì)階段的各種資料。

2.2坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇是我們經(jīng)常遇到的，也是一些操作人員難以理解的問(wèn)題。

2.2.1大地水平面、參考橢圓球、坐標(biāo)系國(guó)家大地測(cè)量和工程控制測(cè)量工作在地面上進(jìn)行，地球自然表面是山、谷、江、湖、海等起伏的復(fù)雜曲面。因?yàn)檫@是不規(guī)則的，不能用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式表現(xiàn)的曲面，所以在這個(gè)曲面上不能解決測(cè)量學(xué)中發(fā)生的幾何學(xué)問(wèn)題，為了容易計(jì)算控制網(wǎng)站的位置和測(cè)量地形，應(yīng)該選擇與地球相近的形狀和大小的數(shù)學(xué)運(yùn)算方便的形狀，代替地球的形狀，將觀測(cè)結(jié)果歸化這個(gè)形狀的表面進(jìn)行計(jì)算。

由力學(xué)知識(shí)可知，地球上任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都同時(shí)受到兩個(gè)力的作用：一個(gè)是地球質(zhì)心對(duì)該質(zhì)點(diǎn)的引力F，另一個(gè)是地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力P，這兩個(gè)力的合力，就是作用于該質(zhì)點(diǎn)的重力G，重力G的方向就是眾所周知的鉛垂線(xiàn)的方向，即G=P+F.

曲面上每一點(diǎn)均與鉛垂線(xiàn)方向垂直的曲面叫做水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面有無(wú)窮多個(gè)，我們可以選擇一個(gè)與平靜的海水面相重合的水準(zhǔn)面（平均水準(zhǔn)面）來(lái)代替地球的表面，通常把這個(gè)與平均海水面相重合的水準(zhǔn)面叫大地水準(zhǔn)面。大地水準(zhǔn)面是按近于地球的自然表面，但它仍是一個(gè)不規(guī)則的曲面，因而有必要選擇一個(gè)形狀和大小都與大地體接近，面且能用簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)式表示的體形來(lái)代替大地體。

參考橢球面是一國(guó)家（或者一區(qū)域）大地測(cè)量計(jì)算的參考面，該橢球面上各點(diǎn)與大地水準(zhǔn)面上各相應(yīng)點(diǎn)之間的高差的平方和為最小，參考橢球中心與地球質(zhì)心重合，旋轉(zhuǎn)軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合，赤道面重合，兩者體積相等，總質(zhì)量與地球總質(zhì)量相等，自轉(zhuǎn)角速度相等。

2.2.2高斯平面直角坐標(biāo)系公路線(xiàn)路尤其是高速公路一般跨越多個(gè)地區(qū)，綿延數(shù)百里，為了坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)以及與國(guó)家其它工程銜接，目前普遍采用國(guó)家坐標(biāo)系換帶計(jì)算方法。也就是說(shuō)，高斯正形投影平面直接坐標(biāo)系。①高斯正形投影的本質(zhì)設(shè)想是將截面為橢圓的橫柱(簡(jiǎn)稱(chēng)圓柱)面套在地球橢圓面上，將橫柱面與橢圓面的子午橢圓相切，橫柱的軸與地球橢圓的軸垂直，將接近子午橢圓的地球表面的圖形投影到圓柱面上，展開(kāi)圓柱面得到平面的圖形。該投影實(shí)際上是將地球橢球面與柱面切割的子午線(xiàn)兩側(cè)的帶狀區(qū)域按正形規(guī)則投影到平面上，投影后，只有切割的子午線(xiàn)的長(zhǎng)度比等于1，離開(kāi)該子午線(xiàn)越遠(yuǎn)，長(zhǎng)度變形越大，切割的子午線(xiàn)被稱(chēng)為中央子午線(xiàn)，該區(qū)域兩側(cè)邊緣的子午線(xiàn)被稱(chēng)為分界子午線(xiàn)，地球上的d點(diǎn)投影到平面變?yōu)閐點(diǎn)

2.3控制網(wǎng)的構(gòu)建方法平面:采用先四等控制，后一級(jí)導(dǎo)線(xiàn)道路為線(xiàn)狀物，四等控制一般采用GPS測(cè)定，其特點(diǎn)是①定位精度高②觀測(cè)時(shí)間短③車(chē)站之間無(wú)視④三維坐標(biāo)⑤操作簡(jiǎn)單⑥全天候作業(yè)。

GPS采用測(cè)距后方交叉的原理，接收機(jī)接收衛(wèi)星測(cè)距信號(hào)，只需同時(shí)獲得3個(gè)以上的GPS衛(wèi)星信號(hào)，就可以利用后方交叉的原理理解計(jì)算的絕對(duì)坐標(biāo)，如果有2臺(tái)接收機(jī)同時(shí)觀察同樣的3個(gè)以上的衛(wèi)星信號(hào)，其基線(xiàn)的計(jì)算可以達(dá)到10-6精度四等點(diǎn)一般以5km左右一對(duì)為宜，5km一對(duì)是為便于一級(jí)導(dǎo)線(xiàn)加密時(shí)附合到已知邊上，為便于設(shè)計(jì)及施工放樣，一般采用常規(guī)儀器（全站儀或測(cè)距儀配經(jīng)緯儀）進(jìn)行。高程：采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行四等高程施測(cè)，也可采用嚴(yán)格按規(guī)范施行的三角高程代替四等水準(zhǔn)方法，附合到三等以上高程控制點(diǎn)。

2.4獨(dú)立高等控制道路工程中的一級(jí)控制網(wǎng)通常采用GPS進(jìn)行四級(jí)控制，為了使施工再利用通常的方法進(jìn)行一級(jí)導(dǎo)線(xiàn)的加密，一級(jí)控制網(wǎng)通常采用與國(guó)家點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的測(cè)量帶換算獲得當(dāng)?shù)氐娜我庾鴺?biāo)系統(tǒng)，控制整體系統(tǒng)的連接和與現(xiàn)有線(xiàn)路的連接，然后在線(xiàn)路的主要控制物大橋、長(zhǎng)隧道等(為了使施工容易進(jìn)行控制網(wǎng)的配置，這種控制網(wǎng)的內(nèi)部精度要求比線(xiàn)路的一級(jí)控制高，在這種情況下，多采用獨(dú)立網(wǎng)的形式，這種獨(dú)立網(wǎng)與其他獨(dú)立工程如大壩、樞紐、廠房等獨(dú)立網(wǎng)

3地形圖的航拍測(cè)量方法

根據(jù)道路施工的特點(diǎn)，長(zhǎng)線(xiàn)通常采用航拍的方法，使用安裝在飛機(jī)或其他飛行工具上的攝影機(jī)，對(duì)觀測(cè)區(qū)域按一定要求進(jìn)行攝影，根據(jù)攝影瞬間得到的航拍，閱讀各種信息資料和制作地形圖的技術(shù)，稱(chēng)為航拍測(cè)量。

盡管航空照片上詳細(xì)準(zhǔn)確地記錄了地面實(shí)際情況，但不能作為地形圖直接使用的主要原因是航空照片是中心投影，地形圖是垂直投影(或正射投影)。

航空攝影比例尺:航空攝影比例尺的分母不得超過(guò)圖形比例尺的4倍。

航空攝影外業(yè):①像控制點(diǎn)的布局像控制點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的嗎？要求的明顯地物角(航空電影上明確變化)的點(diǎn)測(cè)定其平面、高度三維坐標(biāo)，在內(nèi)業(yè)制作圖時(shí)確定相對(duì)位置，糾正航空電影。②照片的調(diào)整，地面、地下和架空管道、堤壩、陡坎、田地、植被等不明確或遺漏的情況下，必須調(diào)整。

4數(shù)字地板模型

數(shù)字地板模型是利用不同的地形數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的大量地形點(diǎn)的三維坐標(biāo)按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析和連接，使這些空間點(diǎn)按照這個(gè)數(shù)字模型采用規(guī)律來(lái)描述地形起伏的數(shù)字模型。

DTM是描述地面特性空間分布的有序數(shù)值陣列，如果將高度或海拔分布作為地面特性的描述稱(chēng)為數(shù)字高度模型，數(shù)字地面模型可以是每三個(gè)三維坐標(biāo)值為一組分散點(diǎn)結(jié)構(gòu)，也可以是多種方式或傅立葉級(jí)數(shù)確定的曲面方程。

4.1數(shù)字地面模型在道路調(diào)查設(shè)計(jì)中的應(yīng)用數(shù)字地板模型是一個(gè)數(shù)字模擬過(guò)程，用于模擬地板大量采樣點(diǎn)的三維坐標(biāo)是根據(jù)一定的精度要求收集的，地板表面表現(xiàn)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)組。如果需要該數(shù)字模型表面上其它位置處的屬性信息，可以利用一種內(nèi)插方法來(lái)處理該組采集的地面數(shù)據(jù)，利用內(nèi)插的方法，就可以根據(jù)DTM得到任何位置處的地面屬性值。

根據(jù)當(dāng)前數(shù)字地面模型的精度，可用于公路初步設(shè)計(jì)。

4.2數(shù)字地板模型的原理DEM是地形表面的數(shù)學(xué)和數(shù)字模型，根據(jù)數(shù)據(jù)收集的方式，DEM有可能用一個(gè)或多個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)表示地板表面。這種數(shù)學(xué)函數(shù)通常被認(rèn)為是內(nèi)插函數(shù)，對(duì)地形表面的各種處理可以稱(chēng)為表面重建或表面建模。地形表面重建實(shí)際上是DEM表面重建或DEM表面生成。DEM表面建模后，模型可以從DEM表面獲得任何高度信息。

4.3建立DEM表面模型的各種方法數(shù)字表面模型的各種方法

4.3.1基于點(diǎn)的表面模型只使用多種類(lèi)型的零次項(xiàng)建立DEM表面，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都可以建立水平面，如果使用單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)建立的平面表示該點(diǎn)周?chē)�的小區(qū)域，則整個(gè)DEM表面可以由相鄰的不連續(xù)表面構(gòu)成。由于其表面的不連續(xù)性，不是真正實(shí)用的方法。

4.3.2基于三角形的表面建模分析多項(xiàng)式的前三項(xiàng)（兩個(gè)一次項(xiàng)和一個(gè)零次項(xiàng)），可以發(fā)現(xiàn)它們能生成一平面，最少需要三個(gè)點(diǎn)生成一平面三角形，從而此三角形決定了一個(gè)傾斜的表面，由于三角形在形狀和大小方面有很大的靈活性，所以這種建模方法也能容易地融合斷裂線(xiàn)、地形特征線(xiàn)或其他任何數(shù)據(jù)，它已成為表面建模的主要方法之一。

4.3.3基于格網(wǎng)的建模如果通用多項(xiàng)式中的前三項(xiàng)與a3xy項(xiàng)一起使用，則至少需要4個(gè)點(diǎn)以確定一個(gè)表面，這種表面稱(chēng)為雙線(xiàn)性表面。正方形格網(wǎng)為最佳的選擇，在基于格網(wǎng)建模的情況下，最終表面將包含一系列銜接的雙線(xiàn)性表面。應(yīng)當(dāng)指出，高項(xiàng)多項(xiàng)式也可用于建立DEM，但它的一個(gè)主要問(wèn)題是如果對(duì)范圍較大的區(qū)域使用高次多項(xiàng)函數(shù)則可導(dǎo)致DEM表面出現(xiàn)無(wú)法預(yù)料的抖動(dòng)，為減少這種情況的發(fā)生，在實(shí)際應(yīng)用中通常只使用二次或三次項(xiàng)。

4.3.4混合表面的建模對(duì)格網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，可將其分解為三角形網(wǎng)絡(luò)，以形成一線(xiàn)性的連續(xù)表面；反之，對(duì)不規(guī)三角網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)插處理，也可形成格網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

4.4建模方法的挑選前邊提及了四種主要的建模方法，分別對(duì)應(yīng)某一特點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中，由于基于點(diǎn)的建模不適用，混合表面往往也轉(zhuǎn)換成三角網(wǎng)，因此基于三角網(wǎng)和格網(wǎng)的建模方法多用，被認(rèn)為是兩種基本建模方法。

實(shí)際上，從建立數(shù)字地板模型表面時(shí)的數(shù)據(jù)來(lái)源來(lái)看，上述建模方法可分為兩種類(lèi)型，即根據(jù)高度測(cè)量數(shù)據(jù)直接建立和間接建立衍生數(shù)據(jù)，而根據(jù)衍生數(shù)據(jù)間接建立DEM表面的方法，首先根據(jù)原始測(cè)量數(shù)據(jù)插入高度點(diǎn)，然后建立DEM表面。

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