摘 要：數(shù)字化地形圖在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有諸多優(yōu)勢，如高精度的數(shù)據(jù)獲取和處理、可視化展示設(shè)計(jì)意圖等。但也面臨著一些不足，如數(shù)據(jù)質(zhì)量與準(zhǔn)確性、技術(shù)設(shè)備的投入和數(shù)據(jù)安全等問題?；诖?，對數(shù)字化地形圖在公路勘察設(shè)計(jì)中的重要性和不足進(jìn)行分析，并探討了公路勘察設(shè)計(jì)中數(shù)字化地形圖的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化地形圖；公路勘察設(shè)計(jì)；可視化；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：P28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）07-0091-03

1 公路勘察設(shè)計(jì)的重要性和存在的問題

1.1 公路勘察的重要性

公路勘察是確保道路安全和可靠性的基礎(chǔ)。在進(jìn)行建設(shè)之前，必須對地質(zhì)、水文、氣象等環(huán)境條件進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析，以確定合適的路線和建設(shè)方案[1]。這些調(diào)查和分析的結(jié)果將直接影響道路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、排水系統(tǒng)、交通控制和安全設(shè)施等方面。只有通過充分的勘察設(shè)計(jì)，才能避免由于地質(zhì)災(zāi)害、洪水、泥石流等自然災(zāi)害引起的道路損壞和交通事故發(fā)生。

公路勘察設(shè)計(jì)關(guān)系到道路的功能和使用需求。不同類型的道路需要滿足不同的交通量、車速和荷載要求。因此，勘察設(shè)計(jì)需要根據(jù)道路的功能定位，確定合適的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)。例如，高速公路需要具備較高的設(shè)計(jì)速度和承載能力，而城市道路則需要考慮到行人、自行車和公共交通工具的需求。

1.2 公路勘察設(shè)計(jì)存在的問題

勘察設(shè)計(jì)需要對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，包括地質(zhì)地貌、水文氣象、交通流量等多個(gè)方面的信息。這就要求勘察設(shè)計(jì)人員具備扎實(shí)的專業(yè)知識和技術(shù)能力。勘察設(shè)計(jì)還需要考慮到環(huán)境保護(hù)和資源利用的問題。在道路建設(shè)過程中，需要遵守相關(guān)的環(huán)境法規(guī)，合理利用土地和水資源，盡量減少對生態(tài)環(huán)境的影響。

公路勘察設(shè)計(jì)還需要充分考慮社會經(jīng)濟(jì)因素和利益相關(guān)方的需求。道路建設(shè)不僅僅是為了滿足交通需求，也需要促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會效益提升。因此，在進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮交通運(yùn)輸成本、通行時(shí)間、沿線居民的利益等方面的因素，以確保設(shè)計(jì)方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

2 數(shù)字化地形圖在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 地形數(shù)據(jù)獲取和處理

地形數(shù)據(jù)獲取和處理是公路勘察設(shè)計(jì)中的重要步驟，它涉及到高精度測量技術(shù)、遙感技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理與數(shù)字化地形圖生成等方面[2]。

2.1.1 高精度測量技術(shù)

目前常用的高精度測量技術(shù)RTK（載波相位差分技術(shù)），可以實(shí)時(shí)獲取地理位置信息和高程數(shù)據(jù)，并記錄下來，并形成精確的數(shù)字地形圖?？捎糜诖_定地形的起伏、坡度以及地貌特征等，為道路設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.1.2 無人機(jī)航拍三維建模

無人機(jī)航拍三維建模即無人機(jī)傾斜攝影建模。通過無人機(jī)航拍采集影像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出正射影像、三維模型等成果。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是通過從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜、五個(gè)不同的視角同步采集影像，獲取到豐富的地表物的高分辨率紋理。它能夠真實(shí)地反映地物情況，高精度地獲取紋理信息，通過先進(jìn)的定位、融合、建模等技術(shù)，生成真實(shí)的三維實(shí)景模型。并可在三維模型里面進(jìn)行經(jīng)緯度、海拔、高度、距離、面積、角度、坡度、土石方量計(jì)算等。同時(shí)可引入激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過分類插值法自動生成高程特征點(diǎn)，在精度與效率等方面均可取得良好效果。對于山區(qū)公路地形復(fù)雜勘察人員難以實(shí)測項(xiàng)目或山區(qū)公路水毀修復(fù)等應(yīng)急處理項(xiàng)目尤為有效與快捷。

2.1.3 數(shù)據(jù)處理與數(shù)字化地形圖生成

獲取到的地形測量數(shù)據(jù)和航拍數(shù)據(jù)需要進(jìn)行處理和分析，以生成數(shù)字化的地形圖。這涉及到數(shù)據(jù)的整理、插值、平滑等操作，以得到更加精確和可視化的地形信息。數(shù)字化地形圖可以直觀展示地形的起伏、高程變化以及地貌特征，為勘察設(shè)計(jì)提供便利。

2.2 地形圖在公路勘察設(shè)計(jì)中的作用

地形圖在公路勘察設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用，它可以用于地形分析與規(guī)劃、工程量計(jì)算與預(yù)估、環(huán)境評價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)分析以及設(shè)計(jì)方案的可視化展示[3]。

一是地形分析與規(guī)劃。通過對地形圖的分析，可以了解道路所經(jīng)過地區(qū)的地勢起伏、坡度狀況、河流分布等地貌特征。這些信息對于確定道路的線路選擇、交叉口位置、爬坡道設(shè)計(jì)等具有重要意義。同時(shí)，地形圖還可以用于規(guī)劃道路的縱斷面和橫斷面，幫助確定合適的路基高度、邊坡穩(wěn)定性等設(shè)計(jì)參數(shù)。

二是工程量計(jì)算與預(yù)估。地形圖中的高程數(shù)據(jù)可以用于進(jìn)行工程量的計(jì)算與預(yù)估。根據(jù)地形圖上的高程信息，可以確定道路的填方與挖方數(shù)量，估計(jì)邊坡的土方量，以及其他土木工程項(xiàng)目的施工量。這對于項(xiàng)目的預(yù)算編制、資源調(diào)配以及施工進(jìn)度的安排都起到重要的指導(dǎo)作用。

三是環(huán)境評價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)分析。地形圖可以為環(huán)境評價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過地形圖，可以了解道路所經(jīng)過區(qū)域的水系分布、自然保護(hù)區(qū)位置以及敏感生態(tài)環(huán)境等信息。這些信息對于評估道路建設(shè)對環(huán)境的影響、制定環(huán)保措施以及處理可能的風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

四是設(shè)計(jì)方案的可視化展示。利用地形圖進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的可視化展示，可以為設(shè)計(jì)人員和相關(guān)建設(shè)方提供直觀的信息。

五是融合地形圖和設(shè)計(jì)方案可以顯示道路的線路、斷面和交叉口設(shè)置。通過將設(shè)計(jì)方案與現(xiàn)有地形圖進(jìn)行融合，可以準(zhǔn)確地展示道路的布局、走向和變化。這使得設(shè)計(jì)人員和相關(guān)建設(shè)方能夠清楚地看到道路的連接性、通行能力和交通流量分布等關(guān)鍵要素，從而更好地評估設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性。

六是地形圖的融合還可以展示設(shè)計(jì)方案中的景觀特色。通過在地形圖上添加景觀元素的圖像或符號，設(shè)計(jì)人員可以直觀地展示設(shè)計(jì)方案中的景觀要素，如綠化、景觀節(jié)點(diǎn)等。這為相關(guān)建設(shè)方提供了對設(shè)計(jì)方案的空間感知和體驗(yàn)，使他們能夠更好地評估設(shè)計(jì)方案的美觀度和景觀效果。

七是利用地形圖進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的可視化展示還可以促進(jìn)設(shè)計(jì)人員和相關(guān)建設(shè)方之間的溝通和合作。通過展示設(shè)計(jì)方案與地形圖的融合效果，設(shè)計(jì)人員可以更好地向建設(shè)方傳達(dá)設(shè)計(jì)理念和意圖。相關(guān)建設(shè)方也可以更直觀地理解設(shè)計(jì)方案，并提出寶貴的意見和建議。這種互動和合作有助于優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使其更符合實(shí)際需求和期望。

2.3 道路和橋梁設(shè)計(jì)

基于地形圖的高程數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)行道路和橋梁的水平和垂直布局。通過分析地形圖上的高程信息，設(shè)計(jì)人員可以確定合適的位置和高度，以滿足道路和橋梁的功能需求。在道路和橋梁設(shè)計(jì)中，地形圖可以幫助確定道路線路的起伏和曲線設(shè)計(jì)，以及橋梁跨度和支撐方式的選擇。地形圖還可以為設(shè)計(jì)人員提供有關(guān)地基處理、排水系統(tǒng)和邊坡穩(wěn)定性的信息。通過分析地形圖上的土壤類型、坡度和水流路徑等地理信息，可以進(jìn)行地基處理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，確保道路的基礎(chǔ)穩(wěn)定。通過分析地形圖上的河流、湖泊和雨水排水系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)合適的排水方案，降低建道路受水災(zāi)影響的風(fēng)險(xiǎn)。地形圖還可以分析邊坡的穩(wěn)定性，為邊坡工程提供參考，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

通過合理應(yīng)用數(shù)字化地形圖，設(shè)計(jì)人員能夠更準(zhǔn)確地評估道路、橋梁設(shè)計(jì)方案的可行性和安全性。地形圖提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和關(guān)鍵信息，可幫助設(shè)計(jì)人員考慮地形起伏和土壤條件對結(jié)構(gòu)的影響，確保設(shè)計(jì)方案的合理性和安全性。因此，數(shù)字化地形圖在道路和橋梁設(shè)計(jì)中是不可或缺的工具，為設(shè)計(jì)人員提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

3 數(shù)字化地形圖在公路勘察設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢和不足

3.1 優(yōu)勢分析

在公路勘察設(shè)計(jì)中，數(shù)字化地形圖的應(yīng)用提供了許多優(yōu)勢，包括高精度和高效率的數(shù)據(jù)獲取和處理、可視化展示和溝通設(shè)計(jì)意圖的能力以及提高勘察設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.1.1 高精度和高效率的數(shù)據(jù)獲取和處理

數(shù)字化地形圖利用先進(jìn)的測量技術(shù)和遙感技術(shù)，可以快速且準(zhǔn)確地獲取地形數(shù)據(jù)。例如，使用RTK等高精度測量技術(shù)，可以實(shí)時(shí)獲取地理位置信息和高程數(shù)據(jù)。采用無人機(jī)攝影可以快速的獲取地表數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理和分析，以生成高精度的地形圖。數(shù)字化地形圖的獲取和處理過程大大提高了數(shù)據(jù)采集的效率和精度。

3.1.2 可視化展示和溝通設(shè)計(jì)意圖的能力

數(shù)字化地形圖可以以直觀的方式展示地理信息和地貌特征。通過三維地形模型、交叉剖面圖和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以將他們的設(shè)計(jì)意圖以更具表現(xiàn)力的方式呈現(xiàn)出來。這有助于各參建相關(guān)方更好地理解設(shè)計(jì)方案，并提供反饋和建議。數(shù)字化地形圖的可視化能力促進(jìn)了設(shè)計(jì)與業(yè)主和監(jiān)管審查機(jī)構(gòu)之間的溝通和合作。

3.1.3 提高勘察設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性

數(shù)字化地形圖的應(yīng)用提供了對地形和環(huán)境條件的更全面的了解。通過精確獲取地形數(shù)據(jù)并結(jié)合其他關(guān)鍵信息，設(shè)計(jì)人員能夠更準(zhǔn)確地評估道路建設(shè)的可行性和風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)字化地形圖還可以幫助發(fā)現(xiàn)潛在的問題，如土壤穩(wěn)定性、排水問題和地質(zhì)災(zāi)害等，從而改善設(shè)計(jì)方案并確保道路的安全性和可靠性。

數(shù)字化地形圖在公路勘察設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用。它提供了高精度和高效率的數(shù)據(jù)獲取和處理，具有可視化展示和溝通設(shè)計(jì)意圖的能力，并提高了勘察設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。數(shù)字化地形圖的應(yīng)用促進(jìn)了公路建設(shè)的科學(xué)化和智能化，為設(shè)計(jì)人員和相關(guān)建設(shè)方提供了更好的決策依據(jù)和合作平臺。

3.2 存在的不足

在數(shù)字化地形圖的應(yīng)用中，存在著一些挑戰(zhàn)和問題，包括數(shù)據(jù)質(zhì)量和準(zhǔn)確性的保證、技術(shù)設(shè)備的投入和人員培訓(xùn)成本以及數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)的問題[4]。

3.2.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量和準(zhǔn)確性難保證

數(shù)字化地形圖的質(zhì)量和準(zhǔn)確性對勘察設(shè)計(jì)至關(guān)重要。然而，獲取地形數(shù)據(jù)和進(jìn)行處理時(shí)可能會面臨一些困難，如天氣條件、設(shè)備精度和數(shù)據(jù)采集誤差等造成的不確定性。因此，需要采取一系列措施來保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，如使用高精度測量儀器、校正和驗(yàn)證數(shù)據(jù)、多源數(shù)據(jù)的融合等。

3.2.2 技術(shù)設(shè)備和人員培訓(xùn)成本高

數(shù)字化地形圖的應(yīng)用需要投入先進(jìn)的測量和航拍設(shè)備，以及專業(yè)的軟件工具進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。這涉及到較高的設(shè)備成本和維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，為了熟練操作這些設(shè)備和軟件，需要對相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)和教育。因此，投入和培訓(xùn)成本也是數(shù)字化地形圖應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)之一。

3.2.3 存在數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)問題

在數(shù)字化地形圖的應(yīng)用中，涉及大量的地理和環(huán)境數(shù)據(jù)，有可能包含敏感信息。因此，數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)成為一個(gè)重要的問題。需要建立合理的數(shù)據(jù)管理和保護(hù)機(jī)制，確保數(shù)據(jù)不被未經(jīng)授權(quán)的訪問和使用。遵守相關(guān)法規(guī)和隱私保護(hù)政策，可以保護(hù)個(gè)人和企業(yè)的權(quán)益。

3.3 解決措施

加強(qiáng)質(zhì)量控制和數(shù)據(jù)驗(yàn)證，確保數(shù)字化地形圖的準(zhǔn)確性和可靠性是關(guān)鍵的。在進(jìn)行數(shù)字化地形圖的創(chuàng)建和更新過程中，需要采取一系列的措施來保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3.3.1 建立嚴(yán)格的質(zhì)量控制流程

質(zhì)量控制流程包括對原始數(shù)據(jù)的采集、處理和分類，以及對生成的數(shù)字化地形圖進(jìn)行評估和驗(yàn)證。通過使用高精度的測量設(shè)備和先進(jìn)的測繪技術(shù)來獲取原始數(shù)據(jù)，可以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在數(shù)字化地形圖的生成過程中，應(yīng)該進(jìn)行多次的數(shù)據(jù)比對和驗(yàn)證，確保各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)一致性和準(zhǔn)確性。

3.3.2 謹(jǐn)慎選擇技術(shù)、設(shè)備

在選擇技術(shù)、設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求和預(yù)算合理投入，并考慮設(shè)備的性能、穩(wěn)定性和可靠性。高質(zhì)量的設(shè)備可以提供更準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)，從而增強(qiáng)數(shù)字化地形圖的質(zhì)量。此外，還應(yīng)定期進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)和更新，以確保其正常運(yùn)行和性能。

3.3.3 建立完善的數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)體系

數(shù)字化地形圖中可能包含重要的地理信息和敏感數(shù)據(jù)，需要采取有效的措施來保護(hù)這些數(shù)據(jù)不被未經(jīng)授權(quán)的人員訪問和使用?？梢圆捎眉用軅鬏敿夹g(shù)，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。此外，還應(yīng)建立權(quán)限管理機(jī)制，限制只有授權(quán)人員才能訪問和修改數(shù)據(jù)。定期進(jìn)行數(shù)據(jù)備份也是必要的，以防止數(shù)據(jù)丟失或損壞。

加強(qiáng)質(zhì)量控制和數(shù)據(jù)驗(yàn)證、謹(jǐn)慎選擇技術(shù)與設(shè)備、建立完善的數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)體系，是確保數(shù)字化地形圖準(zhǔn)確性和可靠性的關(guān)鍵措施。通過這些措施的實(shí)施，可以提高數(shù)字化地形圖的質(zhì)量，并為相關(guān)領(lǐng)域的決策和規(guī)劃提供可靠的空間信息支持。

4 結(jié)束語

數(shù)字化地形圖在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有重要的意義和價(jià)值。通過高精度和高效率的數(shù)據(jù)獲取和處理，設(shè)計(jì)人員可以準(zhǔn)確了解道路所經(jīng)過地區(qū)的地形特征和環(huán)境條件，為設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。數(shù)字化地形圖的可視化展示和溝通設(shè)計(jì)意圖的能力，促進(jìn)了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與相關(guān)建設(shè)方之間的合作和交流。數(shù)字化地形圖的應(yīng)用還提高了勘察設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。通過對地形數(shù)據(jù)的分析和處理，可以更好地評估道路建設(shè)的可行性和風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題。

數(shù)字化地形圖在公路勘察設(shè)計(jì)中扮演著重要角色，為道路建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)、技術(shù)支持和溝通平臺。盡管存在一些不足，通過合理應(yīng)用和解決方案，數(shù)字化地形圖的應(yīng)用將進(jìn)一步推動公路勘察設(shè)計(jì)的發(fā)展和優(yōu)化，為交通運(yùn)輸提供更安全、可靠和高效的基礎(chǔ)設(shè)施。

參考文獻(xiàn)

[1] 白嘉毅.無人機(jī)傾斜攝影測量在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用探討[J].中國科技期刊數(shù)據(jù)庫工業(yè)，2022（2）：97-99.

[2] 侯東光.測繪技術(shù)在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016（1）：819.

[3] 劉相法.BIM技術(shù)在提升公路勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量中的應(yīng)用研究[J].公路工程，2016，41（6）：164-168.

[4] 韓曉娟.數(shù)字化技術(shù)在高速公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].青海交通科技，2013（3）：16+19.