测绘工程技术在土木工程中的应用

测绘工程技术在土木工程中的应用 一切土木工程,从勘测、设计、施工、竣工,到质量管理、安全监护,都离不开测绘。测绘技术先进与否,能否合理地应用测绘技术,直接影响土木工程的进展速度。以3S”为代表的现代测绘技术在土木工程各阶段中广泛地应用。充分有效地应用测绘新技术,可以大大地提高土木工程的自动化程度,可以很好地控制施工质量。

一、现代测量仪器的发展现状

现代测量仪器以自动化、数字化、智能化、网络化为方向发展,传统的光学测量仪器(水准仪、经纬仪、平板仪) 的呈现出被丢弃的趋势。

全站仪堪称工程测量的代表仪器,它是电子经纬仪和测距仪的集成体。全站仪不仅具有电子测角和电子测距的功能,而且具有自动记录、存储和运算能力,有很高的工作效率。目前,用于控制测量的静态GPS 接收机已实现天线、接收机和电源一体化,重量仅一公斤左右,操作完全自动化。用于图根控制测量和采集数据的实时动态RTK GPS接收机,可以瞬时获得地面点的坐标。另外,它还可以在30～50km范围内按坐标施工放样。将全站仪和GPS 集成一体,就出现了“超站仪”,它改变了工程测量外业的作业模式,实现控制测量、碎部测量和施工放样的一体化和无缝衔接作业。经近10 年我国测绘等部门的使用表明, GPS 以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点, 赢得广大测绘工作者的信赖, 并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科, 从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命

三维激光影像扫描仪可以快速、精确和可靠地获得被识别物体三维空间数据,在桥梁变形、水坝监测及建模、土石滑坡监控、开挖容量测量、城市数字化测量等方面非常有用。

二、现代测绘新技术

现代测绘技术向高科技和数字化方向发展,其中“3S”技术是现代测绘技术的代表。“3S”是全球卫星定位系统(GPS) 、遥感(RS) 和地理信息系统(GIS)的合称。

“3S”集成技术提供了对地球系统进行长期的立体的监测能力,为收集、处理和分析地球系统变化的海量数据提供了工具。在大型土木工程中,如三峡工程、南水北调、西气东送、青藏铁路等,都具有施工范围大、战线长、物流量大、施工周期长、土方工程大等特点。“3S”技术为大型土木工程提供了最有效的数据和信息采集、分析处理、表达决策的工具。“3S”集成技术将在大型土木工程中贯穿从勘测、设计、质量监控、安全监控、竣工验收到运行监控管理的一切阶段。

三、现代测绘技术在土木工程中的应用

充分应用测绘新技术,可以大大地缩短工期,提高工程的自动化程度,可很好地控制施工质量,有效地保护施工人员的安全健康。测绘技术在土木工程中可以分为五个阶段：

(1) 在土木工程勘测阶段的应用 (2) 在土木工程设计阶段的应用 (3) 在土木工程施工阶段的应用 (4) 在工程竣工阶段中的应用。

(5) 在工程运行阶段中的应用。

下面主要介绍GPS RTK 技术及其在道路工程测量中的应用: 绘制大比例地形图。高等级公路选线多是在大比例尺( 通常是1: 2000 或1: 1000) 带状地形图上进行, 用传统方法测图, 先要建立控制网, 然后进行碎部测量, 绘制成大比例尺地形图,其工作量大速度慢, 花费时间长。用实时GPS 动态测量, 构成碎部点的数据。在室内即可由绘图软件成图, 由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息, 而且采集速度快, 大大降低了测图的难度, 既省时又省力。

控制测量。用GPS 建立控制网, 最精密的方法当属静态测量。对大型建筑物, 如特大桥、隧道、互通式立交等进行控制, 宜用静态测量。而一般公路工程的控制测量, 则可采用RTK 动态测量。这种方法在测量过程中能实时获得定位精度。当达到要求的点位精度, 即可停止观测, 大大提高了作业效率。由于点与点之间不要求通视,使得测量更简便易行。

线路勘测。在公路选线过程中, 我们往往要按照勘测设计规范, 本着尽量减少占用农田、少拆迁房屋并尽量利用旧路路基这样一个原则, 为了准确设计好道路中线路使其符合设计要求, 我们可以利用GPS RTK 技术, 用车载GPSRTK 接收机做流动站, 沿原路中线按一定间隔采集数据, 选择另一已知点为参考站, 遇到重要地物, 准确定位, 最后将数据传入计算机, 利用AutoCAD 软件可以方便在计算机上选线。设计人员在大比例尺带状地形图上定线后, 需将公路中线在地面上标定出来, 并得到中桩点坐标及坐标文件。采用实时GPS 测量, 只需将中桩点坐标或坐标文件输入到GPS 电子手簿中, 系统软件就会自动定出放样点的点位由于每个点的测量都是独立完成的, 所以不会产生累计误差, 各点放样精度趋于一致。

道路的中线测设。设计人员在大比例尺带状地形图上定线后, 需将公路在地面标定出来。采用动态GPS 测量, 只需将中线主点的坐标输入GPS 接收机中, 系统就会定出放样的点位。由于每个点位的测量都是独立完成的, 不会产生累积误差, 各点放样精度趋于一致。

公路纵、横断面放样。公路中线确定后,利用中线桩点坐标, 通过绘图软件, 即可给出路线纵断面和各桩点的横断面。由于所用数据都是测绘地形图时采集来的, 因此不需要再到现场进行纵、横断面测量。从而大大减少了外业工作。如果需要进行现场断面测量时, 也可采用动态GPS测量。与传统方法相比, 在精度、经济、实用各方面都有明显的优势。

施工测量。动态GPS 系统既有良好的硬件, 也有极其丰富的软件可选择。施工中对点、线、面以及坡度等放样均很方便、快捷, 精

度可达到厘米级。随着动态GPS 测量技术的不断发展、完善, 将更加充分的显示出这一技术的高精度和高效益, 它会为公路工程建设的发展和进步发挥更大的作用。

总之，在进行公路控制测绘时如果处理不当，势必对公路的设计，施工，运营带来不利影响。随着现代测量技术的不断创新和新设备的发明，测量科学在突飞猛进中发展，这些技术和设备同时也促进着其它相关学科或技术的发展，尤其在对建设精度要求越来越高的土木工程项目建设中这种进步尤为重要。为工程建设的精度控制和检测提供了技术支持。